快速法在平板載荷試驗中的應用研究

潘楊

（深圳市港嘉工程檢測有限公司）

0 前言

平板載荷試驗是在一定尺寸的剛性承壓板上分級施加荷載，觀測各級荷載作用下地基土隨荷載逐級加大產生沉降的原位試驗。承壓板沉降主要影響因素有荷載大小及持荷時間。慢速法平板載荷試驗是目前各級試驗標準對天然地基最直觀有效的檢測方法。在同類型的承載力檢測試驗中，基樁承載力檢測經大量試驗開發出了快速維持荷載法（簡稱快速法）。快速法在基本保證承載力特征值精確度的同時提高基樁承載力的檢測效率。目前在各級標準中并未把快速法引進至平板載荷試驗中。如能通過對比試驗研究證明快速法在平板載荷試驗中同樣適用，那將大大提高地基承載力的檢測效率。

對比試驗中的慢速法引用廣東省標準《建筑地基基礎檢測規范》（DBJ/T 15-60-2019）中第8章中相關試驗方法，快速法參考該標準中第14章中單樁豎向抗壓靜載試驗中快速法試驗相關試驗方法。對比試驗通過在平板載荷試驗中選取一定數量的試驗點位進行慢速法及快速法平板載荷試驗，研究其沉降規律及Q-S曲線趨勢并判斷快速法是否適用。

1 試驗

1.1 試驗場地

本次試驗位于深圳市寶安區石巖街道。場地內土層自上而下依次為第四系人工填土層（Qml）、第四系坡積層（Qdl）、第四系殘積層（Qel）以及下伏基巖為白堊系花崗巖（K）。本次試驗的土層為第四系坡積層（Qdl）中含礫黏土層。設計天然地基承載力特征值為230kPa。平板載荷試驗前該場地已進行標準貫入試驗檢測，檢測推定承載力特征值滿足設計要求。

1.2 試驗設備

本次試驗所需設備包括靜載儀、千斤頂、油泵、配重塊、鋼梁及1m2方形承壓板等設備。加載反力裝置選擇壓重平臺反力裝置（見圖1）,加載反力裝置提供的反力大于最大加載量的1.2倍，堆載在檢測前一次加足，均勻穩固地放置于平臺上，壓重合力中心與承壓板的幾何中心重合。

圖1 平板載荷法簡易示意圖

1.3 平板載荷試驗（慢速法）[1]

加載：采用分級加載，共分8級。每級荷載加載后，按5、10、20、35、50、65min記錄承壓板沉降量，以后每隔30min測讀1次。

穩定標準：試驗荷載小于等于特征值時，每小時內的承壓板沉降量不超過0.1mm；試驗荷載大于特征值時，每小時內承壓板沉降量不超過0.25mm。

卸載：采用分級卸載，共分4級，每級荷載維持30min,按第5、15、30min測讀沉降量；卸載至0后，應測讀殘余沉降量，維持時間2小時，按第5、15、30min測讀沉降量，以后每隔30min測讀一次。

1.4 平板載荷試驗（快速法）[2]

加載：采用分級加載，共分8級。每級荷載加載后，按第5、15、30min記錄承壓板沉降量，以后每隔15min測讀一次。

收斂標準：加載時，每級荷載維持時間不應少于60min，最后15min時間間隔沉降量小于相鄰15min時間間隔沉降量即為收斂。

卸載：采用分級卸載，共分4級，每級荷載維持15min，按第5、15min測讀沉降量；卸載至0后，按第5、15、30min測讀沉降量，以后每隔15min測讀一次。當達到收斂標準，可終止試驗。

1.5 試驗工作量

選取8個試驗點分別做慢速法及快速法，在同一點位兩種方法試驗數據采集裝置應盡量靠近，且試驗應同時進行。按數字+字母方式表示檢測點位及檢測方法，1m表示1#試驗點的慢速法試驗，1k表示1#試驗點的快速法試驗。

2 試驗結果及分析

2.1 試驗曲線性狀分析

根據8組試驗原始數據整理分析并繪制平板載荷試驗Q-S曲線圖（圖2）。慢速法及快速法隨著荷載的加大，沉降逐漸增加，卸載后沉降逐漸縮小。在整個試驗過程各個荷載下慢快速法沉降基本一致。根據繪制的曲線反映，慢速法及快速法的Q-S曲線在不同荷載下的曲線性狀基本一致。

圖2 各檢測點慢快速法Q-S曲線圖

2.2 不同荷載下沉降差分析

對8組慢速法及快速法的極限荷載、特征值荷載及卸載至零后的沉降進行分析，計算其沉降差并繪制各檢測點沉降差曲線圖（圖3）。根據圖3可得出在極限荷載下沉降差范圍在0.14～0.24mm之間，沉降差異較?。辉谔卣髦担ㄒ话阍囼瀳蟾娓鶕撝蹬袛嗵烊坏鼗欠駶M足設計要求）荷載下沉降差范圍在0.06～0.10mm之間，沉降差較在極限荷載下??；在荷載卸載至零后沉降差范圍在0.05～0.11mm之間，沉降差較在極限荷載下小，與特征值荷載下沉降差基本一致。各試驗點在不同荷載下的沉降差異較小，對試驗特征值的取值影響不大。

圖3 各試驗點慢快速法沉降差圖

2.3 試驗時間差分析

對8組慢速法、快速法的加載時間、卸載時間及試驗總時間數據進行分析，并繪制各檢測點試驗時間曲線圖（圖4）。從圖4可見，慢速法平均加載時間在729min，快速法平均加載時間454min，平均節省加載時間37.7%；慢速法卸載時間為固定時間210min，快速法平均卸載時間111min，節省卸載時間47.1%；慢速法平均總試驗時間939min，快速法平均總試驗時間564min，平均節省總試驗時間39.9%。在不影響試驗精確度的情況下，無論從加載時間、卸載時間及試驗總時間快速法用時都大幅減少，提高了平板載荷試驗的試驗效率。

圖4 各試驗點慢快速法試驗時間圖

3 結論

慢、快速法試驗在試驗環境基本一致的條件下，在不同荷載下曲線性狀基本一致、沉降差異較小，但在試驗總時間上快速法試驗較慢速法平均節省39.9%。由此可知快速法在平板載荷試驗中同樣適用，在保證地基承載力特征值取值精確度的同時，大大提高了地基承載力的檢測效率。

4 建議

本次試驗選擇土層為較常見的黏性土層，試驗數量一般。因此建議為了進一步驗證快速法的有效性，應在不同的土層并加大試驗數量進行此類對比試驗，積累更多工程實踐經驗，確保工程質量安全的情況下推廣使用快速法。