竇春暉，柳義成，趙 暉

(交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，天津 300456)

樁基靜載荷試驗(yàn)是測(cè)定靜載荷作用下，樁基承載力的試驗(yàn)，包括軸向抗壓和水平靜載荷試驗(yàn)[1]。交通部為確保水運(yùn)工程質(zhì)量，規(guī)范樁基靜載儀在水運(yùn)工程領(lǐng)域的生產(chǎn)和使用，于2004年頒布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水運(yùn)工程 樁基靜載儀》(JT/T574-2004)，并依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)制定了部門檢定規(guī)程《水運(yùn)工程 樁基靜載儀》[JJG(交通)028-2004]。樁基靜載儀的交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)執(zhí)行了十余年，隨著電子技術(shù)與樁檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前的形勢(shì)，亟待修編。交通運(yùn)輸部于2016年發(fā)布了樁基靜載儀標(biāo)準(zhǔn)修訂計(jì)劃，本文針對(duì)樁基靜載儀標(biāo)準(zhǔn)修訂中的技術(shù)進(jìn)行探討。

1 標(biāo)準(zhǔn)修編的原則

樁基靜載儀交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在修訂時(shí)，依據(jù)此類產(chǎn)品的國內(nèi)生產(chǎn)水平，內(nèi)容上以國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)為依據(jù)，形式上按《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)劃》(GB/T 1.1-2009)的要求修編。

在對(duì)樁基靜載儀行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)修訂的過程中，按以下的原則執(zhí)行：

(1) 協(xié)調(diào)性原則。與現(xiàn)行的法律法規(guī)協(xié)調(diào)一致。

(2) 適用性原則。儀器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)中技術(shù)指標(biāo)，需要符合當(dāng)前的技術(shù)水平，技術(shù)指標(biāo)的確定需要符合當(dāng)前廠家所能達(dá)到的技術(shù)水平。

(3) 科學(xué)性原則。樁基靜載儀標(biāo)準(zhǔn)中技術(shù)指標(biāo)應(yīng)該符合國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)的需求，符合行業(yè)強(qiáng)制性施工標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)樁基靜載儀的需求。

(4) 溯源性原則。靜載儀作為試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備，屬于計(jì)量器具，因此該儀器檢測(cè)方法，需要參考相應(yīng)計(jì)量器具的檢定規(guī)程，確保量值溯源鏈的完整以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。

2 標(biāo)準(zhǔn)修編內(nèi)容分析

樁基靜載儀行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的修編主要分為兩個(gè)部分：標(biāo)準(zhǔn)型式的修編和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容的修編。標(biāo)準(zhǔn)型式修編主要包括對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)、章節(jié)順序的調(diào)整以及編輯性的修改；技術(shù)內(nèi)容的修編，主要對(duì)樁基靜載儀的技術(shù)要求、檢驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則部分進(jìn)行修編，并根據(jù)技術(shù)內(nèi)容的改變，更新規(guī)范性的引用文件。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)型式的修編

在標(biāo)準(zhǔn)的型式上，與交通運(yùn)輸部對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通用要求一致。在標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)上以及通用描述上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修編，增加“術(shù)語與定義”的內(nèi)容，使標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樁基靜載儀的定義更加清晰；將原標(biāo)準(zhǔn)中測(cè)量范圍、分辨力等技術(shù)參數(shù)調(diào)整至第4章作為“規(guī)格與技術(shù)參數(shù)”的內(nèi)容；調(diào)整第5章“技術(shù)要求”和第6章“試驗(yàn)方法”的結(jié)構(gòu)與順序，使該部分內(nèi)容在結(jié)構(gòu)編排上前后一一對(duì)應(yīng)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)修編

技術(shù)內(nèi)容的修編，主要對(duì)樁基靜載儀的結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求、檢驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則部分進(jìn)行修編，并根據(jù)技術(shù)內(nèi)容的改變，更新規(guī)范性的引用文件。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T574-2004在技術(shù)要求和測(cè)試方法方面存在的問題如下：(1)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的樁基靜載儀結(jié)構(gòu)，不包含位移和荷載傳感器，與樁基靜載測(cè)試系統(tǒng)混淆；(2)隨著技術(shù)的進(jìn)步，位移、荷載感器的測(cè)量范圍與原標(biāo)準(zhǔn)相比有所擴(kuò)大，準(zhǔn)確度也有所提升；(3)原標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)壓力傳感器的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了規(guī)定，但缺少壓力傳感器檢測(cè)方法。

在制定標(biāo)準(zhǔn)修訂方案時(shí)，希望通過將樁基靜載儀荷載和位移通道聯(lián)合測(cè)試，模擬樁基靜載儀實(shí)際開展樁檢測(cè)工作狀態(tài)時(shí)對(duì)荷載和位移通道進(jìn)行測(cè)試的方式，保證樁基靜載儀測(cè)試方法的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。通過試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)此方法面臨著如下兩個(gè)問題：(1)依照千斤頂檢定規(guī)程中所規(guī)定的千斤頂和反力架共同作用的方式開展測(cè)試試驗(yàn)，此時(shí)荷載和位移并無直接關(guān)系；(2)無法有效地將位移量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)安裝于反力架或千斤頂上，樁基靜載儀位移傳感器的準(zhǔn)確度難以檢測(cè)。因此，在本次樁基靜載儀行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容修編的過程中，采用位移和荷載通道單獨(dú)測(cè)試的方案。

3 標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)修編

3.1 標(biāo)準(zhǔn)名稱和范圍

水運(yùn)工程領(lǐng)域，生產(chǎn)廠家和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)樁基靜載荷試驗(yàn)所使用的儀器的命名以及包含部件并不相同。國內(nèi)比較知名的樁基靜載儀包括：徐州建筑工程研究所生產(chǎn)的JCQ-503系列靜力載荷測(cè)試儀，武漢巖海公司生產(chǎn)的RS系列樁基靜載荷測(cè)試分析儀和中巖科技公司生產(chǎn)的RSM系列靜載荷測(cè)試儀[2]?！豆匪\(yùn)工程試驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定設(shè)備名稱為“靜載試驗(yàn)儀”，包括主機(jī)以及配套傳感器等部件。設(shè)備名稱以及包含部件不統(tǒng)一給設(shè)備的使用和管理帶來了困難，在標(biāo)準(zhǔn)修編的過程中，應(yīng)首先確定標(biāo)準(zhǔn)的名稱和范圍。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T574-2004命名為“水運(yùn)工程 樁基靜載儀”，本次標(biāo)準(zhǔn)修編交通運(yùn)輸部批準(zhǔn)的計(jì)劃中仍采用此名稱。樁基靜載儀可理解為在樁基靜載荷試驗(yàn)中所使用試驗(yàn)儀器的簡(jiǎn)稱，因此修編時(shí)標(biāo)準(zhǔn)名稱不變。

JT/T574-2004中有對(duì)“樁基靜載儀”和“樁基靜載測(cè)試系統(tǒng)”的描述，規(guī)定樁基靜載儀由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、顯示器、輸入裝置和電源適配器組成[3]，并未包含位移和荷載傳感器。而標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)樁基靜載儀技術(shù)參數(shù)的規(guī)定為位移、荷載傳感器組成的檢測(cè)通道的技術(shù)參數(shù)，使得標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)內(nèi)容上不合理。為了進(jìn)一步明確樁基靜載儀的結(jié)構(gòu)組成，合理限定標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容，在標(biāo)準(zhǔn)第4章“結(jié)構(gòu)”部分刪除“樁基靜載測(cè)試系統(tǒng)”的描述，重新定義樁基靜載儀的結(jié)構(gòu)和檢測(cè)通道組成：“樁基靜載儀由主機(jī)、中繼器、傳輸電纜、測(cè)量傳感器組成。主機(jī)應(yīng)同時(shí)具備位移通道和荷載通道兩種接口。測(cè)量傳感器可分為位移傳感器和荷載傳感器(包括壓力傳感器和力傳感器)兩種類型，經(jīng)傳輸電纜接入中繼器，經(jīng)信號(hào)總電纜接入主機(jī)，形成位移檢測(cè)通道和荷載檢測(cè)通道?！毙薷暮蟮臉?biāo)準(zhǔn)明確了檢測(cè)通道的分類與組成，確定了檢測(cè)通道作為出廠、型式檢驗(yàn)的主要對(duì)象。

3.2 規(guī)格及主要參數(shù)

樁基靜載儀儀器規(guī)格及主要參數(shù)包括位移、荷載通道的測(cè)量范圍、分辨力及其主要參數(shù)。樁基靜載儀規(guī)格及技術(shù)參數(shù)的修訂，主要參考2個(gè)技術(shù)規(guī)范：《港口工程基樁靜載荷試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ255-2002 )和《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ 106-2014)。技術(shù)要求的修編還應(yīng)當(dāng)結(jié)合當(dāng)前傳感器實(shí)際可以達(dá)到的技術(shù)能力。

3.2.1 位移通道測(cè)量范圍及分辨力

JT/T574-2004中對(duì)位移檢測(cè)通道測(cè)量范圍的規(guī)定為0～50 mm，隨著技術(shù)的進(jìn)步，部分廠家生產(chǎn)的樁基靜載儀配備了更大量程的位移傳感器。同時(shí)，建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和水運(yùn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樁基靜載儀位移通道都有相關(guān)要求： JGJ 106-2014對(duì)位移通道規(guī)定為測(cè)量誤差不得大于0.1%F·S，分度值/分辨力應(yīng)優(yōu)于或等于0.01 mm；JTJ 255-2002規(guī)定沉降儀表量程應(yīng)為30～100 mm。建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定測(cè)量范圍的上限為100 mm，此量程也是當(dāng)前工程檢測(cè)中實(shí)際使用的位移測(cè)量最大測(cè)量能力。標(biāo)準(zhǔn)修編過程中，增加0～100 mm的測(cè)量范圍。位移的分辨力0.01 mm不變，符合建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.2.2 荷載通道測(cè)量范圍及分辨力

樁基靜載儀荷載通道使用的傳感器有兩種：力傳感器和壓力傳感器。荷載測(cè)量可用放置在千斤頂上的荷重傳感器直接測(cè)定，當(dāng)通過并聯(lián)與千斤頂油路的壓力表或壓力傳感器其測(cè)定油壓并換算荷載時(shí)，應(yīng)根據(jù)千斤頂率定曲線進(jìn)行荷載換算[4]。

JT/T574-2004中壓力通道的測(cè)量范圍規(guī)定為0～60 MPa，主要因?yàn)樵摿砍痰挠蛪航橘|(zhì)壓力表為最常見的壓力表，使用自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀校準(zhǔn)成本較低，適合大范圍生產(chǎn)和使用。當(dāng)前，部分儀器生產(chǎn)廠家已經(jīng)配置了量程為80 MPa、100 MPa及以上的壓力表，隨著工程檢測(cè)的需要仍會(huì)配置更大量程的壓力表，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)無法覆蓋壓力表的測(cè)量范圍。由于配置壓力表的上限無法獲得，修編標(biāo)準(zhǔn)中壓力表的測(cè)量范圍只提供最小值，修改為：不小于60 MPa。對(duì)于數(shù)字壓力表，通?？梢蕴峁?.01 MPa的分辨力，與量程無關(guān)。

JT/T574-2004中壓力通道的測(cè)量范圍規(guī)定為0～500 kN。在工程檢測(cè)領(lǐng)域，壓力傳感器與壓力表相比，可測(cè)量的荷載小、成本高、準(zhǔn)確度低，僅徐州建筑工程研究所等少數(shù)廠家提供力傳感器。徐州建筑工程研究所生產(chǎn)的力傳感器處標(biāo)準(zhǔn)中提供的規(guī)格外，還生產(chǎn)0～1 000 kN，0～2 000 kN，0～3 000 kN，0～5 000 kN量程的力傳感器。標(biāo)準(zhǔn)修編時(shí)力檢測(cè)通道應(yīng)增加以上量程。對(duì)于數(shù)字力傳感器，通常可以提供0.1 kN的分辨力。

3.2.3 規(guī)格及主要參數(shù)修編結(jié)果

標(biāo)準(zhǔn)中樁基靜載儀規(guī)格及主要參數(shù)修編參考標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定與調(diào)研結(jié)果，修編結(jié)果如表1所示。

表1 樁基靜載儀規(guī)格及主要參數(shù)Tab.1 Specification and main parameters of pile static load measuring instrument

3.3 性能參數(shù)

樁基靜載儀的性能參數(shù)為影響樁基靜載儀作為計(jì)量器具性能的重要參數(shù)，并且此參數(shù)可直接檢測(cè)并出示結(jié)果。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)樁基靜載儀性能參數(shù)的要求，為示值誤差和回程誤差。修編應(yīng)參照建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以及位移、壓力、力傳感器計(jì)量檢定規(guī)程的要求。

3.3.1 位移通道性能參數(shù)

樁基靜載儀的位移通道配置的位移測(cè)量傳感器通常分為容柵式和電感式兩種。容柵式優(yōu)點(diǎn)是受溫度影響小，漂移小，重復(fù)性穩(wěn)定性好，缺點(diǎn)是防潮性差。電感式優(yōu)缺點(diǎn)與容柵式正相反。標(biāo)準(zhǔn)在修訂的過程中，應(yīng)當(dāng)考慮兩類傳感器的技術(shù)指標(biāo)。位移傳感器廠家大多以《大量程百分表》(JJG379-2009)中的要求，作為生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)程中，對(duì)量程為50 mm

3.3.2 荷載通道性能參數(shù)

建工建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定力傳感器、壓力傳感器或壓力表的準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)優(yōu)于或等于0.5級(jí)。水運(yùn)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定千斤頂加載量的測(cè)量宜采用壓力表，也可采用壓力傳感器，壓力表應(yīng)選用0.35～0.5級(jí)的精密壓力表，壓力表的額定量程應(yīng)滿足千斤頂額定加載能力的需要。原標(biāo)準(zhǔn)中示值誤差不大于1.0% F·S的規(guī)定不符合建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，在修編的過程中，將其修改為示值誤差不大于0.5% F·S?！督ㄖ鼗鶛z查技術(shù)規(guī)范》(JGJ340-2015)中規(guī)定力傳感器的測(cè)量誤差不應(yīng)大于1%[6]，《建筑基樁檢測(cè)規(guī)范》(JGJ106-2014)中規(guī)定力傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)優(yōu)于或等于0.5級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)中選擇±0.5%作為力傳感器的示值誤差。在力傳感器的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程中，未對(duì)力傳感器的回程誤差進(jìn)行規(guī)定，壓力傳感器回程誤差的要求為不大于最大允許誤差的絕對(duì)值。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)回程誤差的技術(shù)要求也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行相應(yīng)的修改，并刪除了對(duì)力通道回程誤差的要求。

3.3.3 性能參數(shù)修編結(jié)果

性能參數(shù)修編結(jié)果見表2。與原標(biāo)準(zhǔn)相比，將荷載通道的兩種類型進(jìn)行了區(qū)分，增加了壓力通道示值誤差的要求，刪除了力通道回程誤差的要求，更具有科學(xué)性。

表2 性能參數(shù)Tab.2 Performance parameter

注：示值誤差按其量程百分比計(jì)算。

3.4 試驗(yàn)方法

標(biāo)準(zhǔn)中試驗(yàn)方法應(yīng)當(dāng)包括試驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試方法。樁基靜載儀標(biāo)準(zhǔn)中試驗(yàn)設(shè)備需要依據(jù)荷載通道和位移通道的技術(shù)要求更改。在原有標(biāo)準(zhǔn)中增加壓力表的檢定設(shè)備(0.05級(jí)活塞式壓力計(jì))，補(bǔ)充位移通道試驗(yàn)設(shè)備。位移通道的檢定設(shè)備，可選用四等量塊或最大允許誤差為±30 μm的大量程百分表檢定儀[7]。

JT/T574-2004只提供了力傳感器的測(cè)試方法，并未提供壓力傳感器的測(cè)試方法?，F(xiàn)在大部分基樁靜載儀配置的力傳感器為壓力傳感器，因此在靜載試驗(yàn)中應(yīng)用的壓力傳感器較多。因此在本次標(biāo)準(zhǔn)修編的過程中，增加了對(duì)壓力傳感器的測(cè)試方法，測(cè)試方法主要參考《彈性元件式一版壓力表、壓力真空表和真空表》(JJG52-2013)。根據(jù)國家計(jì)量檢定規(guī)程《力傳感器》(JJG391-2009)修改了力傳感器的試驗(yàn)方法。位移通道的測(cè)試方法來自于《大量程百分表》(JJG379-2009)。

4 結(jié)語

JT/T574作為規(guī)范水運(yùn)工程領(lǐng)域樁基靜載儀生產(chǎn)和使用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其修訂是十分必要和迫切的。本次標(biāo)準(zhǔn)修編，更正了標(biāo)準(zhǔn)中不符合水運(yùn)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，使試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法更符合國家量值溯源的要求，為計(jì)量檢定規(guī)程的修編提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

[1] JTJ255-2002,樁基靜載荷試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2] 鄧小榮.基于CAN總線的靜載荷試驗(yàn)分析儀的設(shè)計(jì)[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2013.

[3] JT/T574-2004,水運(yùn)工程樁基靜載儀[S].

[4] JGJ106-2014,建筑基樁檢測(cè)規(guī)范[S].

[5] JJG379-2009,大量程百分表[S].

[6] JGJ340-2015,建筑地基檢查技術(shù)規(guī)范[S].

[7] 蔡澤兵.樁基靜載荷測(cè)試分析儀校準(zhǔn)方法的初探[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2011，38(4):13-14.

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