復合地基靜載荷試驗現場操作要點

趙燕+劉言

摘 要：復合地基承載力特征值最直接、最準確的確定方法就是復合地基靜載荷試驗，靜載試驗的測試結果對復合地基施工質量復核、擬建建筑層數、基礎類型、結構類型、使用安全、工程投資等方面影響很大，因此要求復合地基靜載荷試驗結果必須準確、可靠。

關鍵詞：復合地基； 單樁復合地基基； 復合地基靜載荷試驗； 面積置換率； 承壓板； 砂墊層； 基準梁； 監控； 反力裝置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.258

建筑復合地基包括：砂石樁復合地基、水泥粉煤灰碎石樁復合地基、水泥土攪拌樁復合地基、旋噴樁復合地基、灰土樁復合地基。規范上將復合地基定義為：部分土體被增強或被置換，形成由地基土和豎向增強體共同承擔荷載的人工地基。

復合地基承載力特征值最直接、最準確的確定方法就是復合地基靜載荷試驗，靜載試驗的測試結果對復合地基施工質量復核、擬建建筑層數、基礎類型、結構類型、使用安全、工程投資等方面影響很大，因此要求復合地基靜載荷試驗結果必須準確、可靠。復合地基靜載荷試驗分為單樁復合地基靜載荷試驗和多樁復合地基靜載荷試驗，現對復合地基靜載荷試驗的要點做盡一步的總結。

1 復合地基靜載荷試驗準備階段的控制

1.1 資料的收集

（1）搜集詳細的巖土工程勘察資料、上部結構及基礎設計資料等；對復合地基受力較大部位、轉角部位或受力復雜等部位重點控制；（2）收集施工資料，詳細掌握施工過程中的異常情況、軟弱地層（淤泥或雜填土等）、擾動土或流砂液化地層等資料；以便確定對異常部位的重點控制；（3）設計圖紙和設計文件，準確計算試驗參數；（4）復核設計持力層與巖土勘察報告是否相符、樁間土地基巖性、樁間土承載力能否達到設計要求。

1.2 面積置換率

面積置換率是由增強體或樁的截面面積與該增強體承擔處理的地基面積比；在一個工程中，可能采用一種或兩種以上的樁型或布樁間距，這就要求我們按設計圖紙認真計算面積置換率。采用多種地基處理方法綜合使用的地基處理工程驗收檢驗時，應采用大尺寸承載壓板進行載荷試驗，也就是取較小置換率進行承載板及加載量的計算。

1.3 試驗參數、設備的確定

（1）最大加載力（單位：kN）計算方法：最大加載力（kN）=復合地基承載力特征值（單位：kPa）×2（安全系數）×承壓板面積（單位：m2）

1噸≈10kN

運算過程中單位應保持一致。

（2）壓重平臺配重量：壓重平臺配重量（kN/T）=最大加載力（kN/T）×1.2

（3）分級加載。單樁復合地基靜載荷試驗采用慢速維持荷載法，《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）（以下簡稱規范）規定：加載等級可分為（8-12）級。從理論上講，分級越多，試驗結果越準確，但試驗時間越長，對工期來講不允許。如何確定加載等級，這就需要大量的經驗，一般與最大加載量、樁間土持力層巖性、水位影響等多方面確定，最大加載量越大分級應越多、土層穩定性越差分級應越多。

（4）千斤頂、壓力裝置的選擇。靜載試驗均采用千斤頂與油泵相連的形式，由千斤頂施加荷載，常用千斤頂有50T、100T、200T、320T、500T等型號；試驗多采用自動自動化靜載試驗設備，測力用荷重傳感器測量荷重或壓力傳感器測定油壓，實現加卸荷與穩壓自動化控制，在方便使用的同時一定要對壓力傳感器、千斤頂或整個測力系統進行校準。

在選擇千斤頂型號時通常根據最大加載力確定，最大加載力應在千斤頂量程的30%-80%之間，選擇千斤頂型號過小，會造成油壓過大，油路出現問題，數據失準；選擇的千斤頂型號過大，會造成“大稱稱輕物”的現象，數據誤差大。

1.4 承壓板的選擇

正確選擇承壓板面積是確保靜載試驗結果準確性的重要條件，承壓板的面積由增強體或樁的截面面積除以面積置換率計算而得，確定承壓板的面積后確定承壓板的形狀；承壓板有圓形和方形，現場可根據布樁方式選擇承壓板形狀：當采用矩形布樁時可用方形承壓板，數據計算和現場安裝都比較方便；當采用梅花布樁且樁間距較小時盡可能采用圓形承壓板，以避免周圍樁頭影響承壓板放置，或因承壓板距離樁頭太近受側限而影響數據，或導致承壓板周圍樁淺部斷樁。

規范附錄 B.0.2條規定：復合地基靜載荷試驗承壓板應具有中夠剛度。我們在現場檢測中，以320T千斤頂，1.5m×1.5m承壓板為例，千斤頂外徑僅為30—35cm，若直接將千斤頂放于承壓板之上，相當于承壓板僅受中心點荷載作用，很難保證承壓板不變形，檢測數據隨之失準；這就要求承壓板應選擇優質鋼材，承壓板厚度經過驗算能夠承擔試驗最大加載量，必要時承壓板上面做上承臺和支撐，一定要保證承壓板不發生變形。

1.5 反力裝置

復合地基靜載荷試驗的力裝置一般不具備錨樁條件，常采用堆重平臺反力裝置，平臺上的配重用混凝土塊、小砂袋、大砂包、鋼塊等材料。配重應在試驗開始前一次加上，均勻穩固地放置在平臺上。

堆重平臺的支墩也是試驗控制的關鍵，參照《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106）規定，壓重施加于地基土的壓應力不宜大于地基土承載力特征值的1.5倍。支墩的接地面積應滿足要求外，支墩的穩定性也要保證安全，做好支墩防傾覆措施。還應減少支墩側向壓力過大造成附近樁頭淺部斷樁、地基沉陷現象發生。

2 復合地基靜載荷試驗過程中的控制

2.1 砂墊層

《規范》附錄B.0.3條規定承壓板底面以下宜鋪設粗砂或中粗砂墊導，墊層厚度可取100mm--150mm……墊層施工的夯填度應滿足設計要求；《規范》條文說明中指出，墊層厚度越大，樁間土分擔的承載力越大；在確定墊層厚度時可根據地質勘察報告中地基持力層樁間土的承載力特征值（一般在130KPa--200KPa之間），將按墊層厚度（100mm--150mm）對應關系用內插法求得。該墊層厚度是指夯填度滿足設計要求的厚度，若墊層夯填度達不到要求，將直接導致前幾級沉降過大，影響試驗結果。

2.2 基準梁

《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106）4.2.4第3條規定基準梁應具有足夠的剛度，梁的一端應固定在基準樁上，別一端應簡支于基準樁上。《規范》B.0.4規定，基準梁及加荷平臺支點宜設在試坑以外，且與承壓板的凈距不應小于2m。現場容易產生以下錯誤做法：

（1）不打設基準樁，用磚塊支撐腳手架鋼管，兩端用砂袋壓住，這樣基準樁極不準定；（2）基準梁長度不夠，不能滿足與承壓板的凈距要求；（3）基準梁剛度不夠，安裝表座產生顫動；（4）基準梁與表座不配套，使用磁性表座固定不牢；

以上幾點均極宜造成試驗數據的誤差。

2.3 過程中的監控

復合地基靜載荷試驗應全過程進行監控，監控內容主要包含以下方面：

（1）防護，試驗現場應做好警示及封閉防護，防止好奇人員觸碰設備；（2）停電處理，通常使用的全自動靜載荷測試設備停電后自動保存數據，再次供電恢復試驗，但應及時查找停電原因，盡快恢復供電。（3）施工影響，如在同一個基坑內有施工作業的人員和機械，及容易誤碰設備，弄斷數據線或電纜線等事故發生；還應防止場地外大型機械振動影響。（4）防雨防潮，帶電工作的設備、測量儀器做好防雨防潮工作，防止儀器設備進水損壞；尤其在夏季突降暴雨，甚至整個基坑內深積水，應提前做好相應的應急預案。（5）堆重平臺的穩定，防止加載過程中壓重平臺一側一旦被頂起，極易造成整個壓重平臺坍塌，因此在后幾級加載后應及時對平臺進行檢查，并注意人身安全。（6）儀器設備行程已達到限量，如通常使用的千斤頂最大行程為20cm，因千斤頂與主梁距離過大，墊鐵少等原因造成提前行程已滿，無法繼續試驗；油泵內液壓油不足應及時補充；位移傳感器行程滿后應及時進行移表。（7）防止基坑邊坡坍塌，在未進行護坡、地質條件不穩定的基坑內試驗應盡量遠離邊坡，防止塌方事故發生。（8）地下水位影響，基坑內需要人工降水時降低水位應滿足施工技術要求，基間土不得循環受到浸泡，增加沉降的穩定時間。（9）防止在加載過程中地基突然破壞，沉降急劇下降，導致承壓板傾斜、千斤頂偏心后傾倒。（10）試驗卸載應做好觀察和控制，防止因卸載過快支墩承受不了平臺重量發生坍塌事故。

3 數據分析

確定復合地基承載力特征值是按照記錄有數據計算機自動繪制壓力～沉降（P～S）曲線，并對各分級結果進行匯總；根據《規范》B.0.10條規定判斷極限荷載、比例界限時，應具有較強的專業理論知識和豐富的實踐經驗，能夠對地基彈性變形、彈塑性變形和完全塑性變形階段準確認定，不可對檢測數據和檢測結果進行更改。

4 總結

在一個土木網站上重復一個口號“巖土不是科學是經驗”，我們在注重經驗的積累外，還要不斷學習新的規范標準和專業知識，學習同行業先進技術，多總結，盡一步提高復合地基靜載荷試驗的檢測水平。

參考文獻：

[1]中華人民共和國行業標準.建筑地基處理技術規范（JGJ79-2012）[S].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[2]中華人民共和國行業標準.建筑基樁檢測技術規范（JGJ106-2014）[S].北京：中國建筑工業出版社，2014.

[3]河南省建設工程質量監督總站編.地基礎工程檢測[M].河南：黃河水利出版社.