靜載試驗快速維持荷載法在大連巖溶地區的適用性研究

陳碩

(大連市勘察測繪研究院有限公司，遼寧 大連 116023)

1 引 言

對絕大多數樁基而言，為保證上部結構正常使用，控制樁基絕對沉降是第一重要的，這是地基基礎按變形控制設計的基本原則。單樁豎向抗壓靜載試驗采用接近豎向抗壓樁的實際工作條件的試驗方法，確定單樁豎向抗壓承載力，是目前公認的檢測基樁豎向抗壓承載力最直觀、最可靠的試驗方法［4］。

《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ106－2014)［1］中規定了兩種試驗方法:快速維持荷載法和慢速維持荷載法。要求工程樁驗收檢測宜采用慢速維持荷載法，當有成熟的地區經驗時，也可采用快速維持荷載法?？焖倬S持荷載法加載時間短，既可以提高經濟效益和社會效益，也可以減少晝夜溫差等環境影響引起的沉降觀測誤差，當有成熟地區經驗時，縮短維荷時間不會明顯影響試樁結果，是驗收檢測中較常用的試驗方法。

本文結合工程實踐，對巖溶地區同一條件的樁基進行快速法和慢速法靜載試驗對比，找出適用于巖溶區域的快速法靜載試驗的地區經驗，提出在巖溶地區使用快速維持荷載法的建議，對類似區域的樁基靜載試驗有一定的參考價值。

2 工程概況

擬建場地自上而下各土層的工程地質特征如下:

①雜填土:雜色，干燥～稍濕，松散～稍密，主要由建筑垃圾，生活垃圾及少量碎石回填而成，硬質物含量約占60%。厚度0.4 m～4.70 m。

②粉質黏土:黃褐色，稍濕，可塑，干強高度中等，切面稍有光澤，韌性較差，無搖震反應，含20%～30%礫石，礫石粒徑5 mm～10 mm。該層在場地內分布不均勻，分布厚度0.5 m～17.20 m。

③黏土:黃褐色－紅褐色，濕，可塑，局部硬塑，干強高度中等，切面稍有光澤，韌性中等，無搖震反應，含少量礫石，礫石粒徑5 mm～10 mm。該層在場地內大面積分布，局部有缺失，分布厚度1.20 m～23.7 m。

④卵石:黃褐色，稍濕～濕，稍密，卵石主要為石英巖，灰巖，呈橢圓狀，含量50%～60%，粒徑20 cm～50 cm，個別大于50 cm。該層在場地內分布局限，分布厚度0.80 m～12.70 m。

⑤中風化石灰巖:青灰色，節理裂隙極發育，碎屑結構，中厚層層狀構造，有溶蝕現象，巖溶較發育。巖芯呈碎塊狀，短柱狀，柱狀，揭露層厚0.2 m～14.1 m。

3 試驗方案

本次選擇3 個單體共8 根基樁進行靜載比對試驗。檢測點相關信息如下表。

檢測點相關信息表 表1

4 試驗結果評價

4.1 曲線特性差異分析

根據現場靜載曲線的對比，本次8 組靜載試驗的Q－s 曲線均為緩變型，快速維持荷載法與慢速維持荷載法所得出的Q－s 曲線和s－lgt 曲線特征一致。兩種試驗方法所得到的Q－s 曲線均反映出緩變型曲線的基本特征:比例界限Qp，這時基樁處于彈性變形階段，它是Q－s 曲線上起始的擬直線段的終點所對應的荷載;屈服荷載Qy，這時基樁處于彈塑性變形階段，它是Q－s曲線上曲率最大點所對應的荷載;極限荷載Qu，這時基樁處于塑性變形階段，它是Q－s 曲線上某一極限位移su所對應的荷載。兩者的s－lgt 曲線均反映出在加荷不變的情況下，基樁沉降隨時間的變化。

圖1 25#樓－7#點Q－s 及s－lgt 曲線

圖2 25#樓－12#點Q－s 及s－lgt 曲線

圖3 25#樓－26#點Q－s 及s－lgt 曲線

圖4 25#樓－63#點Q－s 及s－lgt 曲線

圖5 27#樓－14#點Q－s 及s－lgt 曲線

圖6 27#樓－67#點Q－s 及s－lgt 曲線

圖7 D3#車庫－61#點Q－s 及s－lgt 曲線

圖8 D3#車庫－80#點Q－s 及s－lgt 曲線

4.2 極限承載力差異分析

根據現場單樁豎向抗壓靜載荷試驗數據及《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ106－2014)中的有關規定，對本次載荷試驗結果用以下兩種方法確定單樁豎向抗壓極限承載力:

(1)Q－s 法

此法是根據沉降隨荷載的變化特征確定單樁豎向抗壓極限承載力。對于陡降型Q－s 曲線，取其發生明顯陡降的起始點對應的荷載值。對于緩變型Q－s 曲線，宜根據樁頂總沉降量，對中大直徑樁，取s=0.05D(D 為樁端直徑)對應的荷載值。

(2)s－lgt 法

此法是根據沉降隨時間的變化特征確定單樁豎向抗壓極限承載力:取s－lgt 曲線尾部出現明顯向下彎曲的前一級荷載為極限承載力。

根據《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ106－2014)4.4.4 規定:“單樁豎向抗壓承載力特征值應按單樁豎向抗壓極限承載力的50%取值”

據此，本場地8 根基樁單樁豎向抗壓極限承載力檢測值及特征值為

4.3 沉降值差異分析

《建筑基樁檢測技術規范》JGJ106－2014 中對慢速維持荷載法的相對穩定標準為“每一小時內的樁頂沉降量不得超過0.1 mm，并連續出現兩次(從分級荷載施加后的第30 min開始，按1.5 h 連續3 次每30 min的沉降觀測值計算)”。對快速維持荷載法的相對穩定標準為“最后15 min的沉降增量小于相鄰15 min的沉降增量為止”。在相同條件下，同一荷載作用下，慢速維持荷載法的樁頂沉降量必然大于快速維持荷載法的樁頂沉降量。

本次選取有代表性的基樁進行現場試驗。25#樓受檢基樁單樁承載力均滿足設計要求;27#樓受檢基樁單樁承載力均不滿足設計要求;D3#車庫采用慢速維持荷載法的受檢基樁單樁承載力滿足設計要求，采用快速維持荷載法的受檢基樁單樁承載力不滿足設計要求。

根據現場靜載試驗曲線分析，25#樓4 根受檢基樁的Q－s 曲線均為擬直線段，說明樁的壓縮變形處于近似彈性變形階段。通過對樁頂沉降量的分析，25#樓2根采用慢速維持荷載法的基樁在承載力特征值下的樁頂沉降平均值為3.65 mm，極限承載力下的樁頂沉降平均值為5.77 mm;2 根采用快速維持荷載法的基樁在承載力特征值下的樁頂沉降平均值為2.89 mm，極限承載力下的樁頂沉降平均值為5.65 mm。可見，兩者沉降值基本較接近，沉降差異不大。大連地區多以端承型的嵌巖樁為主，施工質量可靠性較高，樁的沉降受荷載大小及樁所處的壓縮變形階段控制，在滿足設計施工要求條件下，樁處于近似彈性變形階段，采用快、慢速維持荷載法均能如實反映樁在載荷作用下的變形特點，不會影響承載力的判斷。

27#樓2 根樁的Q－s 曲線雖基本仍為緩變型，但已經出現塑性變形，根據規范要求，取s=0.05D(此時為45 mm)對應的荷載值為單樁豎向抗壓極限承載力。因慢速維持荷載法的相對穩定標準較快速法嚴格，在每級荷載作用下的樁頂沉降值均大于快速維持荷載法，隨著荷載的增加，沉降增大的幅度也變大，造成采用位移判定承載力時，快速維持荷載法的承載力取值大于慢速維持荷載法。

根據統計結果，快速維持荷載法得出的極限承載力較慢速維持荷載法高，這是因為快速法相對于慢速法而言，沉降未達到穩定，造成快速法較慢速法沉降小。因此，在相同沉降下，快速維持荷載法的承載力取值大于慢速維持荷載法。

5 結 語

(1)在相同荷載的作用下，快速維持荷載法與慢速維持荷載法雖然在沉降值上略有差異，但在曲線特征上是一致的。

(2)大連地區多以端承型的嵌巖樁為主，施工質量可靠性較高，在滿足設計施工要求條件下，樁處于近似彈性變形階段，采用快、慢速維持荷載法均能如實反映樁在載荷作用下的變形特點，不會影響承載力的判斷。

(3)現場如有條件，應根據《建筑基樁檢測技術規范》(JGJ106－2014)中的有關規定，“大直徑嵌巖灌注樁，應在規范規定的低應變法檢測樁數范圍內，按不少于總樁數10%的比例采用聲波透射法或鉆芯法檢測”進行鉆芯法檢測。根據鉆芯法檢測結果，對場地內的施工條件進行大體評判，然后再決定所采用的靜載試驗方法。

［1］JGJ106－2004．建筑基樁檢測技術規范［S］．

［2］周相國等．樁靜載荷試驗快速法與慢速法對比研究［J］．水文地質工程地質，2008(3):35～38．

［3］JGJ94－2008．建筑樁基技術規范［S］．

［4］陳凡．基樁基樁檢測技術［M］．北京:中國建筑工業出版社，2003．

［5］GB50007－2011．建筑地基基礎設計規范［S］．