談如何確定工程樁靜載檢測(cè)方案

何柳珍

(中山市志盛建筑工程檢測(cè)有限公司，廣東 中山 528400)

引 言

隨著我國(guó)科技社會(huì)的不斷發(fā)展，工程建設(shè)在城鄉(xiāng)生活中隨處可見(jiàn)，在眾多的工程建設(shè)中，各類(lèi)樁基由于有著施工方便、安全可靠、承載力高、變形小等特點(diǎn)，而得到非常廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，在土質(zhì)較軟的地區(qū)或地質(zhì)情況較為復(fù)雜的地區(qū)，樁基的施工質(zhì)量則顯得更為重要。由于樁基工程是屬于地下隱蔽工程，在某種程度上說(shuō)，是竣工后無(wú)法再翻工修補(bǔ)的，具有不可重復(fù)性。因此基樁檢測(cè)是檢驗(yàn)樁基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量的唯一有效手段。基樁檢測(cè)主要是進(jìn)行承載力和樁身質(zhì)量檢測(cè)，具體包括靜載檢測(cè)、高低應(yīng)變檢測(cè)、超聲波檢測(cè)等內(nèi)容，其中靜載檢測(cè)是檢驗(yàn)基樁承載力最直接最可靠和常用的方法［1］。根據(jù)各級(jí)荷載維持時(shí)間的不同以及各級(jí)荷載作用下基樁沉降的收斂情況來(lái)看，靜載檢測(cè)主要可分為慢速維持荷載法以及快速加載方法。在進(jìn)行工程樁的檢測(cè)過(guò)程中，二者如何選擇，對(duì)確保檢測(cè)結(jié)果是否科學(xué)準(zhǔn)確，進(jìn)而保證建設(shè)工程質(zhì)量，其意義重大。

1 靜載檢測(cè)技術(shù)的分類(lèi)

慢速維持荷載法指的是在試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)樁的某一級(jí)沉降達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)(每小時(shí)沉降量小于0.1mm，且連續(xù)兩小時(shí)均達(dá)到此穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn))后，方可對(duì)下一級(jí)進(jìn)行加荷載試驗(yàn)。而快速加載方法指的是按照固定的時(shí)間間隔(如每小時(shí)一級(jí))進(jìn)行加載。

作為目前公認(rèn)的檢測(cè)基樁豎向抗壓承載力最為直觀、可靠，且使用最為普遍的試驗(yàn)方法，樁基靜載試驗(yàn)方法按其現(xiàn)行的規(guī)范可以分為慢速維持荷載法以及快速加載方法。其中，慢速維持荷載法是一種廣受認(rèn)可的試驗(yàn)樁及工程樁的豎向抗壓承載力檢測(cè)方法，在現(xiàn)行規(guī)范中得到廣泛推薦。同時(shí)，工程樁的豎向抗壓靜載試驗(yàn)還可采用快速加載方法，但快速加載方法的使用規(guī)范中也明確規(guī)定其每級(jí)荷載維持時(shí)間至少也要一個(gè)小時(shí)。相對(duì)慢速維持荷載法而言，快速加載方法的誤差大小以及實(shí)際基樁檢測(cè)的操作問(wèn)題一直備受關(guān)注。對(duì)于兩種試驗(yàn)方法的荷載分級(jí)、荷載維持方法、沉降數(shù)據(jù)紀(jì)錄處理、最終承載力判定等，有關(guān)現(xiàn)行規(guī)范都做了詳細(xì)規(guī)定。

2 基樁檢測(cè)誤差分析

2.1 慢速維持荷載法

慢速維持荷載法在每級(jí)荷載下維持時(shí)間一般比較長(zhǎng)，與工程結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載工作狀態(tài)相對(duì)較為接近，因而在基樁豎向抗壓承載力檢測(cè)中得到廣泛的應(yīng)用。慢速維持荷載法的誤差主要包含以下幾個(gè)方面:

(1)加載分級(jí)誤差。慢速維持荷載法的加載一般分為10～15 級(jí)，每級(jí)荷載施加后按第5、15、30、45、60 分鐘測(cè)度樁頂沉降量，以后每隔30分鐘測(cè)度一次。由此可知，在進(jìn)行實(shí)際承載力判定時(shí)，由于有關(guān)現(xiàn)行規(guī)范對(duì)基樁豎向抗壓承載力的分析確定偏向“安全”的考慮，會(huì)使承載力最終判定值偏小，一般情況下，誤差為7%～10%。雖然保證了工程的安全性，但同時(shí)也不可避免地造成了一定的浪費(fèi)。

(2)加載操作誤差。在相關(guān)規(guī)范中要求慢速荷載維持法的相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為一小時(shí)內(nèi)的樁頂沉降量不超過(guò)0.1mm，并且連續(xù)出現(xiàn)兩次(從分級(jí)荷載施加后第30分鐘開(kāi)始，按1.5小時(shí)連續(xù)三次每次30分鐘的沉降觀測(cè)值技術(shù))。只有當(dāng)樁頂沉降速率達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后方可進(jìn)行施加下一級(jí)荷載。而在實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中，當(dāng)樁在某一級(jí)荷載下不斷下沉?xí)r，千斤頂會(huì)產(chǎn)生自動(dòng)卸載的情況，從而造成該級(jí)的荷載有所減小。因此，造成了每小時(shí)的沉降量不超過(guò)0.1毫米的穩(wěn)定控制標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)而言過(guò)于嚴(yán)格，導(dǎo)致其在實(shí)際工程中難以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)美國(guó)的ASTM(D1143－81)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為0.25毫米/小時(shí)，或者在本級(jí)已維持兩小時(shí)，均可對(duì)下一級(jí)加荷載。由此可見(jiàn)，美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)具有更強(qiáng)的可操作性［2］。

(3)測(cè)讀誤差。在實(shí)際工程檢測(cè)中，一般要將測(cè)讀誤差減小到最小的程度，這可以通過(guò)遵循一般試驗(yàn)方法的要求來(lái)達(dá)到所需精度。但是測(cè)讀沉降量的基準(zhǔn)樁(墩)位置、基準(zhǔn)梁的安裝、測(cè)讀儀表的安裝等都受現(xiàn)場(chǎng)客觀情況和人為因素的影響而存在不小的誤差。還有測(cè)讀儀表本身的誤差。在卸載時(shí)，每級(jí)荷載維持1小時(shí)，按第15、30、60分鐘測(cè)度樁頂沉降量后，即可卸下一級(jí)荷載。卸載至零后，應(yīng)測(cè)度樁頂殘余沉降量，維持時(shí)間為3小時(shí)，測(cè)度時(shí)間為第15、30分鐘，以后每隔30分鐘測(cè)度一次。

(4)承載力判定誤差。對(duì)于承載力的判定一般是根據(jù)試驗(yàn)得到的Q－s曲線(xiàn)與s－lgt曲線(xiàn)綜合確定的。一般情況下，當(dāng)設(shè)計(jì)前已進(jìn)行了試驗(yàn)樁檢測(cè)，且施工質(zhì)量可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，則大部分工程樁的承載力均可達(dá)到設(shè)計(jì)要求，試驗(yàn)得到的Q－s曲線(xiàn)為緩變型，工程樁的實(shí)際承載力會(huì)大于設(shè)計(jì)要求，加載值一般為特征值的兩倍，從而保證了對(duì)承載力的判定不會(huì)存在誤差。樁的承載力超出設(shè)計(jì)值的部分可以作為安全儲(chǔ)備。而對(duì)于陡降型的Q－s曲線(xiàn)，有關(guān)規(guī)范為了安全起見(jiàn)，從出現(xiàn)Q－s曲線(xiàn)陡降那一級(jí)開(kāi)始倒退一級(jí)確定工程樁的承載力，這個(gè)承載力小于樁的實(shí)際承載力。因此，對(duì)于樁的承載力判定誤差是由于加載分級(jí)所造成的，這種情況下一般取陡降段的起點(diǎn)作為樁的承載力極限值是比較客觀的。對(duì)于另一種情況，雖然得到的Q－s曲線(xiàn)仍為緩變型，但實(shí)際沉降量超過(guò)規(guī)范要求的40mm且相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，在對(duì)承載力進(jìn)行判定時(shí)，則將極限承載力取為沉降為40毫米時(shí)所對(duì)應(yīng)的荷載也比較客觀。

2.2 快速加載法

與慢速維持荷載法相似，快速加載方法同樣存在著上述誤差。根據(jù)有關(guān)資料指出，在分級(jí)相同的情況下，快速加載法與慢速維持荷載法相比，對(duì)承載力的判定誤差要高出5% ～10%［3］。但在實(shí)際的工程中，快速加載法分級(jí)可分為15～20級(jí)，因此對(duì)加載的分級(jí)相比慢速維持荷載法更為細(xì)致，由于快速加載方法每級(jí)加載時(shí)間至少為一個(gè)小時(shí)，是否延長(zhǎng)維持荷載時(shí)間應(yīng)根據(jù)樁頂沉降收斂情況確定，這樣可以減小分級(jí)誤差，提高試驗(yàn)精度。這樣快速加載方法對(duì)承載力的判定誤差相對(duì)比較小。

對(duì)于緩變型的Q－s曲線(xiàn)，快速加載法與慢速維持荷載法對(duì)承載力的判定相同，快速加載法所獲得的樁頂每級(jí)沉降量會(huì)略小于慢速維持荷載法所獲得的數(shù)據(jù)。而對(duì)于另一種情況，一般而言是很少發(fā)生的，即樁的實(shí)際承載力小于設(shè)計(jì)要求，如果得到的Q－s曲線(xiàn)仍為緩變型。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，只要在前一小時(shí)內(nèi)維持本級(jí)的荷載，則樁在每一級(jí)荷載下的前一小時(shí)沉降量往往占本級(jí)總沉降量的90%以上，因此快速加載方法得到的沉降量相對(duì)誤差小于10%。

對(duì)于陡降型的Q－s曲線(xiàn)，快速加載法將加載分為15～20級(jí)，將極限承載力取為陡降段起點(diǎn)，這往往會(huì)更接近某一級(jí)加載分級(jí)量。當(dāng)陡降段起點(diǎn)的實(shí)際累計(jì)沉降量小于40毫米時(shí)，沉降數(shù)據(jù)并不十分重要，無(wú)論是快速加載法或者慢速維持荷載法得到的數(shù)據(jù)均不會(huì)影響對(duì)實(shí)際承載力的判定。因此，當(dāng)對(duì)快速加載法采用適當(dāng)?shù)姆旨?jí)方式，則會(huì)給出更加符合工程實(shí)際的極限承載力判定。

通過(guò)以上分析可以看出，在基樁的靜載試驗(yàn)中，采用快速加載方法，不僅可以減少試驗(yàn)的時(shí)間，降低檢測(cè)成本，同時(shí)在相同的試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)可以在一定程度上提高試驗(yàn)的精度。

3 結(jié)束語(yǔ)

基樁檢測(cè)對(duì)于控制整個(gè)建設(shè)工程質(zhì)量十分重要，而工程樁的靜載試驗(yàn)方法又是對(duì)基樁檢查的最有效手段。通過(guò)以上分析可知，采用慢速維持荷載法與快速加載法相比，兩種方法的試驗(yàn)誤差主要體現(xiàn)在每級(jí)荷載的累積沉降值上，對(duì)于承載力判定的差別是很小的。因此，在對(duì)工程樁的靜載檢測(cè)方案中，特別是為設(shè)計(jì)提供承載力設(shè)計(jì)依據(jù)時(shí)，一般優(yōu)先選擇相對(duì)較為成熟的慢速維持荷載法。快速加載試驗(yàn)方法同樣是一種適用于工程樁的檢測(cè)方法，當(dāng)試驗(yàn)基樁數(shù)量比較多，建設(shè)工程時(shí)間較為緊迫，為了降低成本時(shí)，快速加載法是可以考慮選擇的試驗(yàn)方法。通過(guò)選取合理的加載級(jí)數(shù)以及合理的操作規(guī)范，采用快速加載法在節(jié)約時(shí)間的同時(shí)，在一定程度上還可以提高對(duì)承載力的檢測(cè)精度，降低施工成本。因此在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)具體工程情況，合理進(jìn)行基樁檢測(cè)試驗(yàn)方法的選擇。

［1］朱喜源，黃文通.樁基檢測(cè)方法與發(fā)展淺談［J］.山西建筑，2007，20.

［2］劉屠梅.基樁檢測(cè)技術(shù)與實(shí)例［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

［3］史海兵，李學(xué)武.樁基靜載試驗(yàn)中快速加載方法的研究［J］.工程質(zhì)量，2011，3∶76 －68.