基樁豎向靜載試驗中三種荷重的比較

邊紅娟　李海峰　王勇

【摘要】基樁靜載試驗是目前基礎處理工程中檢驗地基承載力的最直觀、最準確、最可靠、也是最常用的檢測方法，采用合適的荷重物是此類試驗的關鍵環節。通過從經濟方面和穩定方面對小砂袋、預制塊和大砂袋三種荷重物進行分析比較，認為在基樁豎向靜載試驗中，大砂袋荷重有著成本低、安全穩定等優點，可在一定范圍內更多的推廣應用。

【關鍵詞】荷重；豎向靜載試驗；比較

萬丈高樓平地起，高樓穩固靠地基。為了檢驗地基的承載能力，通常需進行基樁承載力的檢測，如靜載試驗、平板載荷試驗、高應變試驗、標準貫入試驗等，而其中的靜載試驗是基樁中檢測最常用、最直觀、最準確、也是最可靠的檢測方法，根據加力方向不同，它包括豎向和水平兩種靜載試驗。

豎向靜載試驗一般采用壓重平臺反力裝置，將大于預定最大試驗荷載的荷重物在試驗前一次性加于平臺，試驗時采用油壓千斤頂分級加載，并測讀地基沉降量，以此確定地基的承載能力。在豎向靜載試驗中，壓重平臺的荷重物也有多種，目前常采用的有小砂袋、混凝土預制塊及小砂袋加土堆組合等，但各種荷重物也是各有優缺點。本文根據多年現場實踐經驗提出，使用大砂袋作為靜載試驗的荷重物，可以彌補預制塊和小砂袋法的一些缺點，更加經濟實用。這里的大砂袋，是指采用優質的耐久性較好的土工織物編織袋，規格為100 ×100 ×120cm，每袋大約可裝1m3砂料，砂料的堆積密度按1.5t/m3計算，則每袋可裝砂料約1.5t。

1、實例及分析

以珠海的某工程地基基礎檢測項目為例，地基為預制方樁地基，為檢測其地基承載力，需對基樁進行豎向靜載試驗。假設此次共需檢測基樁20根，根據委托單位提供的設計及施工資料，各受檢樁的單樁豎向抗壓承載力設計值均為150 kN，極限承載力為300kN，則試驗所需荷重物一般為極限承載力的1.2倍，即為360 kN，則每根樁需加載36.7 t。下面分別采用小砂袋、預制塊和大砂袋作為該試驗的荷重物，從經濟性和穩定性，進行分析討論。

2.1經濟性

2.1.1小砂袋為荷重物

根據目前試驗中使用的砂袋，規格一般為30×80 cm，單價為0.5元/個，每袋可裝砂料約35kg，則36.7 t需裝1049袋。根據現場試驗過程，完成此試驗所需費用如下：

（1）、材料費

1小砂袋費

假設小砂袋的可重復利用系數為0.95，則共需砂袋1049+1049×0.05×20=2098個，砂袋費用為2098×0.5=1049元

2砂料費

砂料用量：每個點位砂料的利用系數為0.95，則砂料總用量為36.7 +0.05×36.7×20=73.4 t

砂料費：假設施工現場的砂料單價約為30元/噸，則73.4×30=2202元

總材料費：1049+2202=3251元

（2）人工費

人工費主要指人工裝填砂袋及向載重平臺上搬運堆砌砂袋所產生的費用。

按照每個工人平均每天可裝、運、堆150個砂袋，每個試驗點位有6人共同完成，人工單價為200元/人·天，則完成一個點位的荷重堆載時間為1049 /（150×6）=1.17天。

人工費：6×200×1.17×20=28080元

（3）總費用

材料費+人工費=3251 +28080=31331元

2.1.2 大砂袋為荷重物

若采用大砂袋裝填砂料，每袋可裝砂料約1.5 t，單價為20元/個，則36.7 t需裝25袋，大砂袋荷重主要采用挖掘機裝填及堆砌。根據現場試驗過程，完成此試驗所需費用如下：

1、材料費

（1）大砂袋費

假設大砂袋的可重復利用系數為0.95，則共需砂袋25+25×0.05×20=50個，砂袋費用為50×20=1000元

（2）砂料費

砂料用量：每個點位砂料的利用系數為0.95，則砂料總用量為36.7+0.05×36.7×20=73.4 t

砂料費：假設施工現場的砂料單價約為30元/噸，則73.4×30 =2202元

總材料費：1000+2202=3202元

2、人工費

人工費主要指輔助挖掘機裝填和堆砌砂袋所產生的費用，每個點位2人即可完成，人工單價為200元/人·天，則人工費為200×2×20=8000元

3、挖掘機使用費

挖掘機是每個工地必須配備的機械設備，使用時間相對較短，單價較低，一般200元/小時，每個點位砂料的裝填、堆砌及拆除需3小時，則挖掘機使用費為200×3×20=12000元。

4、總費用

材料費+人工費+挖掘機使用費=3202+8000+12000=23202元

綜上，采用不同的荷重物，加載平臺的搭建方式也不同，所需的試驗成本就不同。在噸位不太大的豎向靜載試驗中，小砂袋的成本最高，大砂袋的成本最低，即使用大砂袋的經濟效果最好。

2.2穩定性

小砂袋能裝填的砂料較少，且比較圓滑，容易滑動，穩定性差。特別是遇大噸位靜載試驗時，往往需要較多砂袋，則堆砌較高，容易重心不穩，甚至出現堆載平臺垮塌現象。

預制塊本身形狀方正，容易堆砌，重心穩固，穩定性較好，一般不會出現垮塌現象，因此，在大噸位的靜載試驗時常采用的一種方法。

而大砂袋雖沒有預制塊堆載體那樣形狀方正，結構穩固，但不像小砂袋那樣數量多，不易堆砌，大砂袋的堆載平臺相對穩固，在噸位不大的試驗中也不容易出現垮塌現象。

2.3靈活性

小砂袋由于砂袋較小，對裝填的材料要求較高，一般只能裝顆粒較小的砂料。但它對機械化程度要求不高，在現場沒有挖掘機、吊機等設備時，也能人工完成裝填及堆砌工作，所以小砂袋荷重物在施工方面有一定的靈活性，適合各種環境條件下的檢測。

預制塊法，雖然省去了現場填料的麻煩，但它對交通和機械吊運方面要求較多。它需要有平整的場地、良好的交通條件以及完善的吊裝設備，以滿足吊車的進場和施工作業。預制塊的進退場和不同測區之間的移動都需要用到卡車和起吊設備，所以它在運輸搬運方面不夠靈活，只適合場地、交通及設備條件較好工程的檢測。

大砂袋的容量較大，裝填材料可就地取材，碎石、砂、泥塊等均可以作為填充物，且施工比較靈活，僅需挖掘機裝運，少數人輔助即可完成，而且測區與測區之間砂袋的轉運也方便，也能適合各種環境條件下的檢測。

2、結語

通過對三種不同荷重物的比較可知，在豎向靜載試驗中，選用大砂袋作為荷重物，主要有優點：

1、成本低。砂袋用量少，人工費用低；填充材料要求低，可就地取材，材料成本少；砂袋轉運方便，搬運成本低。

2、結構相對穩定。砂袋個數較少，容易堆砌，相對小砂袋來講，堆載平臺比較穩定。

3、使用靈活。

但大砂袋也有其缺點，一方面，由于裝滿砂土的大砂袋棱角較為圓滑，堆載體的穩定性不及方正的混凝土預制塊好；另一方面，單個砂袋重量較小，為避免太多砂袋的裝運及堆載，不適宜做大噸位的荷重物，一般可在200噸以下的豎向靜載試驗中使用。

因此，在中小噸位的豎向靜載試驗中，可推廣采用大砂袋作為荷重物，充分發揮其優點，更加經濟高效地做好試驗，為地基處理工程把好質量關。