附加質量法確定粉噴樁單樁承載力的應用

王柏強，孫德利

（遼寧省水利水電勘測設計研究院，遼寧 沈陽110006）

長期以來在粉噴樁檢測工程實踐中，單樁承載力和復合地基承載力的確定主要依據現場靜力載荷試驗法。但由于其試驗周期長、設備笨重、費用高、受場地條件限制等原因，在工程應用時往往受到約束。若按規范或標書的規定，需要進行的靜力載荷試驗組數較多，影響了檢測工期和施工總進度。附加質量法確定地基承載力，具有靈活、高效、準確等優點，大大提高了檢測效率，現已逐漸被廣泛應用。

1 基本原理

附加質量法是依據單自由度彈簧振動理論，在地基土體系上附加一級或多級質量塊△Qi，直接求出地基的參振質量Q0和動剛度K。

附加質量法確定單樁承載力是通過測試參振土體的振動頻率f，求樁的動剛度K。再利用單樁承載力與動剛度成正比例關系，計算樁的承載力。該比例關系系數的確定是用靜載試驗得出的承載力特征值除以該樁的動剛度。再用該比例關系系數α乘以各樁的動剛度得到各樁的承載力特征值。

其理論公式為：

式中：△Qi——附加質量分級重量，kg；Q0——參振重量，kg；fi——加載△Qi時的振動頻率，Hz；K——動剛度，kN/m；α——比例關系系數；P——單樁承載力，kN。

附加質量法確定單樁承載力的工作方法是：首先平整處理樁頭，并墊2～3 cm細砂，然后將φ0.5 m承壓板平穩安放在樁頭上。拾震器用石膏固定在承壓板中心，激發點設在承壓板以外200 mm左右，激振器選用50 kg的鐵錘，用手提落錘。附加質量塊的總質量為1 000 kg，按5級加入，每級質量為 0 kg，250 kg，500 kg，750 kg，1 000 kg。用工程地震儀采集樁的震動波形曲線，求取每一級附加重量ΔQi所對應的頻率fi，計算Di值，并作D-ΔQ曲線，根據曲線按公式（或圖解法）計算各測點的動剛度K。其裝置如圖1。

圖1 檢測裝置示意圖

2 工程實踐

某輸水工程，沿線存在不良地層—淤泥質土層，其承載力值較低，設計采用粉噴樁進行加固處理。其施工樁號為asy189+050 m-asy196+250 m，asy205+890 m-asy208+870 m，總長10 km，共分46個單元。每個單元工程施工結束28 d后進行質量檢測。

本次檢測使用的儀器為重慶奔騰數控技術研究所制造的“WZG—24工程地震儀”，該儀器為數字地震儀，靈敏度高，具有信號增強、頻譜分析功能。

根據18-18-141樁靜載荷試驗成果，所加最大荷載為160 kN，沉降量為9.9 mm，得出該樁的承載力標準值大于80 kN（載荷試驗未進行到極限狀態），該樁的動剛度為1.03×104kN/m。據此確定的動剛度與允許承載力的比例關系系數為0.007 8。綜合考慮工程區樁長變化和地層巖性差異等影響，計算承載力時的比例關系系數取0.004。

3 問題分析

3.1 比例關系系數的確定

另據18-14-51和18-15-39點靜力載荷試驗成果，其D-△Q曲線見圖2，3。

圖2 18-14-51樁D～△Q曲線圖

圖3 18-15-39樁D～△Q曲線圖

根據該兩點的試驗成果，所確定的動剛度值分別為 3.28×104kN/m，3.58×104kN/m。其地層巖性基本相同。經比較，該兩點的動剛度值均比18-18-141大3倍多，見表1。而地層結構也有不同，由此確定的比例關系系數也有明顯差異，18-18-141比18-14-51、18-15-39的系數值大，而后兩點的值相近。

表1 各靜力載荷試驗點主要參數表

3.2 通過靜荷試驗確定的承載力特征值要有代表性

雖然附加質量法確定單樁承載力用起來比較方便，效率較高。但由于要結合靜力載荷試驗成果進行，所以靜力載荷試驗點是否有代表性，直接影響附加質量法的使用效果。試驗點是否具代表性取決于工程區的地質條件（地層結構及性質）的變化情況。若工程區段較長，地層結構及性質變化較大，僅用一點的試驗成果來確定整個場區地基的動剛度就不準確，據其確定的承載力值也不準確。所以在使用時一定要結合工程區的地質條件，分區進行代表性的靜力載荷試驗，以確定合理的動剛度值和比例關系系數。

此外，樁長的變化也會影響比例相關系數的大小，應用時也要注意對其進行修正。

4 結語

附加質量法能夠適應當前類似工程施工檢測中工期緊、任務重的需求，能方便、快捷地給出檢測結論。但靜力載荷試驗成果是否具代表性、工程區地質條件的變化情況都影響了附加質量法的使用效果。在地質條件變化不大，成樁規格相同的情況下，應用附加質量法確定單樁承載力的準確性較高。

[1]大伙房水庫.大伙房水庫輸水(二期)工程營口盤錦段基礎處理粉噴樁質量檢測報告[R].

[2]JGJ 79-2002，建筑地基處理技術規范[S].

[3]TB 10113-96，粉體噴攪法加固軟弱土層技術規范[S].

[4]JGJ 106-2003，建筑基樁檢測技術規范[S].