王瑞芳

(山西建筑工程(集團(tuán))總公司建筑工程研究所，山西太原 030006)

1 概述

“萬(wàn)丈高樓平地起”，在建筑工程中，地基與基礎(chǔ)的作用毋庸贅言。而人工地基和基樁的檢測(cè)作為控制地基(樁基)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，是按國(guó)家有關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用科學(xué)技術(shù)手段，取得代表地基和基樁質(zhì)量特征的有關(guān)數(shù)據(jù)，作為施工依據(jù)，客觀、準(zhǔn)確反映地基和基樁質(zhì)量的真實(shí)水平，是保證工程建設(shè)的安全性、合理性以及降低成本的一項(xiàng)重要工作。提起人工地基檢測(cè)業(yè)務(wù)，人們通常俗稱(chēng)“測(cè)樁”，而提起“測(cè)樁”，又經(jīng)常與“靜載”劃等號(hào)。其實(shí)，人工地基檢測(cè)涵蓋的范圍較廣，還包括強(qiáng)夯、墊層的承載力、濕陷性、液化消除等。通過(guò)CFG、砂石、水泥土等形成土體增強(qiáng)體(也就是廣義的“樁”)，與地基土共同承擔(dān)荷載的復(fù)合地基作為其中最主要的組成部分，作為基礎(chǔ)的樁基，檢測(cè)時(shí)往往以“樁”為試驗(yàn)主體，即為“測(cè)樁”。而測(cè)樁也不僅限于靜載試驗(yàn)，低應(yīng)變、高應(yīng)變、鉆芯法等也是常見(jiàn)的測(cè)樁方法，但靜載荷試驗(yàn)是人們公認(rèn)的最常規(guī)、最直觀、最準(zhǔn)確的測(cè)量地基和基樁承載力的方法，也是國(guó)家相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文規(guī)定的驗(yàn)收檢測(cè)方法。靜載試驗(yàn)是指在樁或承壓板頂部逐級(jí)施加壓力，觀測(cè)樁頂隨時(shí)間產(chǎn)生的沉降，以確定承載力的試驗(yàn)方法。靜載試驗(yàn)的分級(jí)、加卸載方法、試驗(yàn)步驟、終止加載條件、結(jié)果判定等，規(guī)范中已有明文說(shuō)明，無(wú)需抄錄。本文僅對(duì)靜載試驗(yàn)實(shí)際工作中應(yīng)掌握的參數(shù)、用途及注意事項(xiàng)等做一些總結(jié)。另外，本文中“靜載”僅指豎向抗壓試驗(yàn)，不涉及水平、抗拔和浸水試驗(yàn)。

2 靜載試驗(yàn)應(yīng)掌握的設(shè)計(jì)參數(shù)

檢測(cè)人員在工作中經(jīng)常會(huì)遇到這樣的情況:某個(gè)工地委托方告知“我們這兒要做靜載，你們報(bào)個(gè)價(jià)吧，1根多少錢(qián)”，這樣毫無(wú)頭緒的話往往讓人無(wú)所適從。要做靜載試驗(yàn)，首先必須了解和掌握該工程地基或樁基的設(shè)計(jì)參數(shù)，有的放矢，才能做出試驗(yàn)安排，進(jìn)行相應(yīng)報(bào)價(jià)。那么哪些參數(shù)是委托方必須要提供、檢測(cè)人員必須要了解的。

2.1 人工地基與樁基

天然地基的承載力不能承受基礎(chǔ)傳遞的全部荷載，需經(jīng)人工處理后作為地基的土體稱(chēng)為人工地基，屬于地基的范疇，其基礎(chǔ)可為條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、獨(dú)立基礎(chǔ)等。而樁基即樁基礎(chǔ)，屬于基礎(chǔ)的范疇。不同的地基或基礎(chǔ)，對(duì)應(yīng)不同的試驗(yàn)方法。人工地基載荷試驗(yàn)方法參見(jiàn)JGJ 79-2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范附錄A，B，C;基樁靜載試驗(yàn)參見(jiàn)JGJ 106-2003建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范;墊層、強(qiáng)夯和擠密等地基的靜載荷試驗(yàn)參見(jiàn)GB 50025-2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范附錄J。此外還有天然地基也涉及靜載試驗(yàn)，但一般為巖土勘察階段使用，檢測(cè)階段較少遇到，主要有淺層平板載荷試驗(yàn)和深層平板載荷試驗(yàn)兩種，可參見(jiàn)GB 50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范和GB 50021-2001巖土工程勘察規(guī)范。

2.2 基樁靜載試驗(yàn)

首先要明確一個(gè)概念，樁基礎(chǔ)的檢測(cè)是“基樁檢測(cè)”而非“樁基檢測(cè)”?；鶚都礃痘A(chǔ)中的單樁，是我們的檢測(cè)對(duì)象，而非整個(gè)樁基礎(chǔ)(還包括承臺(tái)等不屬于我們檢測(cè)范圍的內(nèi)容)。基樁檢測(cè)應(yīng)掌握的主要參數(shù)如下:

1)樁型。常見(jiàn)的有混凝土灌注樁、人工挖孔混凝土樁、素混凝土樁、預(yù)應(yīng)力管樁等。樁型也是區(qū)分復(fù)合地基和樁基的主要方法之一。2)樁長(zhǎng)、樁身混凝土強(qiáng)度等。這是低應(yīng)變檢測(cè)和曲線分析不可缺少的重要參數(shù)。3)總樁數(shù)。用于決定靜載試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)量。4)樁端持力層。這點(diǎn)經(jīng)常被人們所忽略，其實(shí)土層性質(zhì)在Q—s曲線分析時(shí)對(duì)樁身受力特征有顯著影響。另外在低應(yīng)變檢測(cè)中判斷是否嵌巖樁也很重要。5)承載力要求。靜載試驗(yàn)的目的就是要驗(yàn)證承載力是否滿(mǎn)足要求。需要注意的是要分清圖紙上的承載力要求是特征值Ra還是極限值Qu。6)試驗(yàn)?zāi)康?。一般?種情況:試樁、工程樁驗(yàn)收、補(bǔ)充檢測(cè)(復(fù)檢)。試樁的樁長(zhǎng)、混凝土強(qiáng)度、承載力要求等一般要比工程樁高，檢測(cè)數(shù)量以3根居多;工程樁驗(yàn)收則按設(shè)計(jì)要求的承載力、數(shù)量進(jìn)行檢測(cè);補(bǔ)充檢測(cè)(復(fù)檢)則要視初檢情況而定。7)反力形式。常見(jiàn)的有堆載(壓重平臺(tái)反力裝置)、錨樁(橫梁反力裝置)、堆錨結(jié)合、地錨反力等。基樁靜載試驗(yàn)用錨樁還是堆載，對(duì)試驗(yàn)成本和報(bào)價(jià)影響很大，承載力偏大時(shí)相差可達(dá)5倍以上甚至更高。此外，在工程實(shí)踐中，在檢測(cè)預(yù)應(yīng)力管樁時(shí)還經(jīng)常使用現(xiàn)場(chǎng)的靜壓樁機(jī)作為反力，大大降低了檢測(cè)成本。但需要指出的是，使用靜壓樁機(jī)作為靜載反力，經(jīng)實(shí)踐證明存在荷載傳遞不均勻、不連續(xù)等弊病，且被檢樁、基準(zhǔn)樁及靜壓樁機(jī)長(zhǎng)短的距離往往過(guò)近，相互影響，并不滿(mǎn)足JGJ 106-2003建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范中4.2.5條的要求。上海、江蘇等地已明文規(guī)定不允許用靜壓樁機(jī)作為靜載試驗(yàn)反力。

2.3 人工地基載荷試驗(yàn)

人工地基檢測(cè)應(yīng)掌握的主要參數(shù)如下:1)地基處理方法。主要有換填墊層法、強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法、振沖法、砂石樁、水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)、夯實(shí)水泥土樁、水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁、石灰樁、灰土擠密樁和土擠密樁、柱錘沖擴(kuò)樁。2)樁距、布置形式。常見(jiàn)的布置形式有等邊三角形、正方形、長(zhǎng)方形等，此兩點(diǎn)主要用以選擇復(fù)合地基載荷試驗(yàn)所用承壓板的尺寸。3)樁徑。用以復(fù)合承載力計(jì)算，參見(jiàn)JGJ 79-2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范條文7.1.5。4)承載力要求。人工地基承載力單位為kPa(而非基樁的單位是kN)，且設(shè)計(jì)要求一般都是特征值fspk。5)此外還需了解的有樁長(zhǎng)、樁身強(qiáng)度、樁端持力層、總樁數(shù)、試驗(yàn)?zāi)康牡?，作用與基樁檢測(cè)相同。

3 靜載試驗(yàn)注意事項(xiàng)

靜載試驗(yàn)應(yīng)按規(guī)范要求嚴(yán)格操作，認(rèn)真執(zhí)行，還應(yīng)在以下方面特別注意:1)位移傳感器(百分表)不少于4個(gè)(樁徑不大于500 mm時(shí)不少于2個(gè))，對(duì)稱(chēng)安置。在實(shí)際檢測(cè)工作中，可能會(huì)出現(xiàn)4個(gè)表位移變化不均勻的情況，原因主要有偏心受壓、樁頂不夠水平、樁的垂直度偏差、加載和反力裝置傾斜等，用4個(gè)表的位移平均值作為樁頂沉降可有效降低這種誤差。其次在偏心較嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)1個(gè)～2個(gè)傳感器位移負(fù)增長(zhǎng)，此時(shí)就要及時(shí)分析原因、采取措施，避免整體傾覆造成人員和設(shè)備損失。2)千斤頂?shù)淖畲蠹虞d壓力不小于1.25×最大加載值(kN)。最大加載值一般為極限荷載值Qu，為特征值Ra的2倍。人工地基檢測(cè)的最大加載值(kN)為承載力特征值fspk(kPa)×2×壓板面積(m2)。3)單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)的承壓板面積為一根樁所承擔(dān)的處理面積，應(yīng)根據(jù)樁距和布置形式計(jì)算選擇:“正方形”時(shí)，為“樁距”的平方;“長(zhǎng)方形”時(shí)，為“樁距”的長(zhǎng) ×寬;“等邊三角形”時(shí)，為0.866ד樁距”的平方。4)工程樁驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范確定靜載檢測(cè)數(shù)量:a.基樁檢測(cè)，總樁數(shù)大于50時(shí)，抽樣率(檢測(cè)數(shù)量/總樁數(shù))不小于1%且檢測(cè)數(shù)量不小于3;總樁數(shù)不大于50時(shí)，檢測(cè)數(shù)量不小于2;b.人工地基中的換填墊層、預(yù)壓地基、壓實(shí)地基、夯實(shí)地基、注漿加固等處理后地基，檢測(cè)數(shù)量不小于3;c.人工地基中的強(qiáng)夯置換，抽樣率不小于1%且檢測(cè)數(shù)量不小于3;d.其他人工地基處理方法，抽樣率不小于1%且檢測(cè)數(shù)量不小于3;e.設(shè)計(jì)有特殊要求的，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求執(zhí)行。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的發(fā)展、檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，靜載荷試驗(yàn)也逐步脫離傳統(tǒng)的人工讀表、加壓等操作方式。通過(guò)新型的靜載荷試驗(yàn)儀，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的全自動(dòng)檢測(cè)，微機(jī)自動(dòng)控制試驗(yàn)過(guò)程并記錄時(shí)間、荷載、位移等。但萬(wàn)變不離其宗，無(wú)論采取何種先進(jìn)的儀器，檢測(cè)人員還是首先要完全理解和掌握試驗(yàn)的各項(xiàng)要點(diǎn)，多學(xué)習(xí)，勤思考，否則就像電腦打字多了會(huì)導(dǎo)致提筆忘字一樣，沒(méi)有基礎(chǔ)就難以進(jìn)步。