对于静载荷试验的探讨

对于静载荷试验的探讨 作者 未知 文章来源 网络 点击数 1893 更新时间 2005 11 28 静载荷试验对于确定地基土承载力和变形指标 是最直接有效的方法 特别是对于碎石类填土的 地基 由于其受堆填材料颗粒级配 堆填方法和堆填时间的影响 其承载性能和变形性能尤为复 杂 而现行的其它原位测试方法和土工试验方法难以实施且无成熟经验对比 因此静载荷试验就 成为唯一可靠的方法 本文通过一项工程实例 对静载荷试验作初步探讨 一 工程概况 浙江上虞市松厦镇一位居民拟集资联建房屋 共20栋 3 4层 砖混结构 拟建场址位于长 300m 宽20m 的东西走向条带状地段内 场地原为一条废弃的河道 河沟深4 5m 后被分层压 实回填至现在地面标高 堆填时间3年左右 回填材料为中至微风化凝灰岩类碎石 碎石粒径 20mm 400mm 不等 工程拟采用填土层作为基础持力层 设计要求地基土承载力不小于85Kpa 为了检测填土层能否作为基础持力层 对该场地均匀分布地进行了四个静载荷试验点 二 静载荷试验方法及成果 试验按照 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 标准 使用平板结构反力架 用堆 载方法并分级加载进行试验 承压板采用1 0m2 1m 1m 加筋钢板 试验确定最大加载荷载为 170KN 第一级加载为最大荷载1 5 即34KN 以后各级加载为试验最大荷载的1 10 即17KN 当 在连续两小时内每小时的沉降量小于0 1mm 时 则认为已趋稳定 可加下一级荷载 最后一级荷 载仍以此为稳定标准 三 静载荷试验成果分析 从试验所得数据看 在最大加载为170KN 压力范围内 地基土仍处于线性变形阶段内 未 出现比例界限点和极限荷载点 无拐点 按 GB50007 2002规定 未出现明显拐点时 当承压 板面积为0 25 0 50m2时 取 s b 0 01 0 015 s 沉降量 b 承压板宽度 所对应的荷载作为地 基土承载力特征值 但其值不应大于最大加载量的一半 而当承压板面积大于0 50m2时 如何取 值规范未作规定 土力学与基础工程 同济大学高大钊主编中国建筑工业出版社出版 中指出 当 P S 曲线无拐点时 可按 s b 在0 01 0 02范围内取值 具体取值由经验确定 从理论上分析 如果静载荷试验能达到实际基础宽度 则在沉降范围内所对应的压力值即 可确定为基地土承载力值 如本例中当试验荷载为170KN 时 最大沉降量为37 27mm 沉降差小 于0 003 则地基土承载力特征值完全可取到170Kpa 考虑到载荷试验承压板尺寸远小于基础的 实际尺寸 因此应对载荷试验结果进行一定折减 折减程度应依据承压板尺寸与基础实际尺寸差 异而定 差异大时折减大 差异小时折减小 具体折减程度应由经验确定 本例中承压板面积为 1m2 在静载荷试验中承压板面积应算比较大 亦即更接近实际基础底面积 因此再取 s b 为 0 01则太偏保守 如可按 土力学与基础工程 指出的 s b 在0 01 0 02范围取值 取其中间值 0 015 则从 P S 曲线中求得1 4 点处地基承载力特征值分别为 133Kpa 107 2Kpa 112 3Kpa 100 1Kpa 平均值为113Kpa 比按 s b 取0 01时求得的承载力特 征值提高29 虽然本工程载荷试验报告提供的填土层地基承载力特征值为85Kpa 满足了设计要求 但作 者认为这个结论偏于保守 地基承载力大有潜力可挖 这也验证了 简明岩土工程勘察设计手册 林宗元主编中国建筑工业出版社出版 指出的 静载荷试验结果偏于安全 四 结论 1 通过载荷试验 验证了碎土类填土地基在保证分层压实的质量和堆填一定时间后完全可 以作为基础持力层 2 由于载荷试验尺寸与实际基础尺寸存在一定的差距 如何通过载荷试验曲线来确定地基 土承载力很大程度取决于当地经验和建筑物允许变形值 因此作者建议 通过本工程建筑沉降观 测资料 结合载荷试验成果 总结一个合适的 s b 取值 为以后同类工程载荷试验提供依据 作者预测 如按地基承载力85Kpa 设计基础 本工程房屋建成后 建筑物沉降将很小或远 小于允许变形值 并且同类型地基可以作为7层以下一般工业与民用建筑的天然地基 方法原理方法原理 静载试验 就是指按桩的使用功能 分别在桩顶逐级施加轴向压力 轴向上拔力或在桩基承 台底面标高一致处施加水平力 观测桩的相应检测点随时间产生的沉降 上拔位移或水平位移 判定相应的单桩竖向抗压承载力 单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法 适用范围适用范围 单桩竖向抗压静载荷试验 单桩水平静载荷试验 单桩竖向抗拔静载荷试验 地基处理的静 载荷试验 天然地基的平板竖向静载荷试验等 使用设备使用设备 千斤顶 荷重传感器 位移传感器 百分表 单桩竖向抗压静载荷试验单桩竖向抗压静载荷试验 本试验方法是确定单桩竖向抗压承载力 当埋设有桩身应力 应变 桩底反力测量传感器或 位移测量杆时 可测定桩周各土层的侧摩阻力 端阻力或桩身截面的沉降量 1 试验装置 2 检测方法 上海地区宜采用慢速维持荷载法和快速维持荷载法 为设计提供依据的竖向抗压静载荷试验 应采用慢速维持荷载法 单桩竖向抗拔静载荷试验单桩竖向抗拔静载荷试验 本试验是确定单桩竖向抗拔承载力 当桩身埋设有应力 应变测量传感器或位移测量杆时 可测定桩侧抗拔摩阻力或桩身截面的上拔量 1 试验加载装置 宜采用油压千斤顶加载 千斤顶的反力装置可根据现场情况确定 应尽量利用工程桩为锚桩 提供反力 2 检测方法 试验应采用慢速维持荷载法 单桩水平静载荷试验单桩水平静载荷试验 本试验方法适用于桩顶自由的单桩 确定水平承载力和桩侧地基土水平抗力系数 当桩身埋 设有应变测量传感器时 可量测相应谁拼荷载作用下的桩身应力和弯矩 其他形式的水平静载试 验可参照使用 1 试验装置 2 检测方法 应根据工程桩实际受力特性选择合适的加载方法 宜采用单向多循环加卸载法或单向单循环 恒速水平加载法 也可按工程需要采用其他加载方法 方法原理 静载试验 就是指按桩的使用功能 分别在桩顶逐级施加轴向压力 轴向上 拔力或在桩基承台底面标高一致处施加水平力 观测桩的相应检测点随时间产生的 沉降 上拔位移或水平位移 判定相应的单桩竖向抗压承载力 单桩竖向抗拔承载 力或单桩水平承载力的试验方法 适用范围 单桩竖向抗压静载荷试验 单桩水平静载荷试验 单桩竖向抗拔静载荷试验 地基处理的静载荷试验 天然地基的平板竖向静载荷试验等 使用设备 千斤顶 荷重传感器 位移传感器 百分表 A 单桩竖向抗压静载荷试验 本试验方法是确定单桩竖向抗压承载力 当埋设有桩身应力 应变 桩底反 力测量传感器或位移测量杆时 可测定桩的分层侧阻力 端阻力或桩身截面的位移 量 检验试验宜采用慢速维持荷载法或快速维持荷载法 为设计提供依据的竖向抗 压静载荷试验应采用慢速维持荷载法 B 单桩竖向抗拔静载荷试验 本试验是确定单桩竖向抗拔承载力 当桩身埋设有应力 应变测量传感器或 位移测量杆时 可测定桩侧抗拔摩阻力或桩身截面的上拔量 1 试验加载装置 宜采用油压千斤顶加载 千斤顶的反力装置可根据现场情况确定 应尽量利 用工程桩为锚桩提供反力 2 检测方法 试验宜采用慢速维持荷载法 C 单桩水平静载荷试验 本试验方法适用于桩顶自由的单桩 确定水平承载力和地基土水平抗力系数 当桩身埋设有应变测量传感器时 可量测相应水平荷载作用下的桩身应力和弯矩 检测方法 应根据工程桩实际受力特性选择合适的加载方法 宜采用单向多循环加卸载 法或单向单循环恒速水平加载法 也可按工程需要采用其他加载方法 D 岩土静载荷试验 基本原理同桩静载荷试验 分为岩石地基静载荷试验 土质地基静载荷试验 深层平板静载荷试验和浅层平板静载荷试验 可提供地基的极限承载力标准值和 变形模量 对于大直径桩 可利用孔壁岩土体提供反力进行桩底持力层静载荷试验 转贴转贴 关于静载荷试验中几个问题的探讨关于静载荷试验中几个问题的探讨 0 1 前言 静载荷试验是建筑界公认的一种测试手段 但数据的采集和分析 各检测单位之间略有 差异 我们所采用的规范是 对于刚性桩采用 建筑桩基技术规范 JGJ94 94 建筑 地基基础设计规范 GBJ7 89 浙江省标准规定 建筑软弱地基基础设计规范 DBJ10 1 90 对于柔性桩则采用 建筑地基处理技术规范 JGJ79 91 在多年的工作中 我 们就检测中碰到的一些问题 提出来与同行们一起探讨 2 问题的探讨 2 1 刚性桩单桩竖向抗压静载试验 在刚性桩单桩竖向抗压静载试验中 加荷量未达到预估的最大加荷量 即在中间某一级荷 载作用下出现急剧沉降 桩的沉降量超过前一级荷载作用下沉降量的5倍时 且桩顶总沉 降量已超过50mm 但与极限承载力标准值相差甚远 是否终止试验 1 按 建筑桩基技术规范 JGJ94 94 附录 C 单桩竖向抗压静载试验 第 C 0 8 4 条 第 1 款规定 可以终止加载 2 按 建筑软弱地基基础设计规范 DBJ10 1 90 第九章 单桩竖向静荷载试验要求 第9 0 4条第二款第1项 可以终止加载 结合工程实际我们认为 2 1 1 如果试验的桩不是工程桩 而是为了确定该工程所用桩的单桩竖向极限承载力 为 设计提供依据的 可以终止加载 也可以继续加荷试验直到破坏得出准确的极限承载力 2 1 2如果试验的桩是工程桩 是对整个工程所用的桩的承载力进行抽样检验和评价的 应 进一步分析原因 对于挤土桩 如沉管灌注桩 预应力管桩等 可能是由于局部布桩过密 打桩速度过快 挤土效应造成 浮桩 断桩 也可能在施工过程中预制桩尖部分出问题 对于钻孔灌注桩 可能是由于沉渣过厚或者地层为软弱夹层等其他原因造成的结果 为 了搞清原因 我们的做法是 继续加载试验 观测试桩的沉降和 Q S 曲线的发展趋势 应 在做静载试验前尽可能做动测试验 先分析桩的完整性 这样更有利于分析桩的静载荷试 验成果 对于挤土效应造成 浮桩 或 沉渣过厚 引起的完整桩 随着加荷量的增加一般在总 沉降量增量达到10 150mm 后 甚至更大 沉降速率减慢 Q S 曲线又趋于平缓 例如 我们在某个工程中碰到的二根工程桩的静载试验情况如下 从 Q S 曲线上进行判定 图 a 为桩身 上浮 或桩端与良好持力层之间有一段距离 A 图 b 是非完整桩或桩端为较厚的软弱夹层 桩身破坏等原因造成的 所以 Q S 曲线一直处于 急剧沉降段 我们从 Q S 曲线分析单桩承载力不能满足设计要求的原因 可以建议前一种情况采用 跑 桩法 处理 后一种情况则需采取相应的补救措施 2 2 复合地基静载荷试验的基本值 标准值取值问题 在深层水泥搅拌桩复合地基静载荷试验中 依据的规范是国家行业标准 建筑地基处理技 术规范 JGJ79 91 在该规范中 对复合地基承载力基本值的确定和复合地基承载力标准 值的取值都有明确的规定 2 2 1实例一 某工程采用深层水泥土搅拌桩 桩长11m 桩径500mm 置换率为20 按单桩复合地基静载试验 承压板面积是1米 1米 总加载量240kN 为设计要求值的2倍 加载到240kN 时 总沉降量59 72mm Q S 曲线为缓变型 比例极限点不易识别 按附 录一试验要点七的1 2 条没有明确的比例极限 应按3 相对变形值确定 可取 s b 0 0 04 0 010所对应的荷载 取大值 s b 0 010 则该桩的复合地基承载力基本值为110kN 不能满足设计要求 由于 s b 的取值范围较大 从0 004 0 010范围内应取多少 取大值与取 小值 承载力基本值相差很多 规范 附录一试验要点七的2 条的规定 当极限荷载能确定 而其值又小于对应比例极 限荷载值的1 5倍时 可取极限荷载的一半 当极限荷载能确定 而其值大于对应比例极限 荷载值的1 5倍时 如何取值 规范 中没有明确规定 从安全方面考虑 我们认为应按 相对变形值确定该桩的复合地基承载力基本值 2 2 2实例二 某工程共抽取7个桩位作静载荷试验 试验结果是 桩号 桩复合地基承载力基本值 203 147kPa 46 135kPa 316 146kPa 419 126kPa 508 132kPa 607 148kPa 128 152kPa 七根桩位的平均值是140kPa 极差与平均值之比为18 6 30 所以标准值为140kPa 而设计要求是140kPa 则其中的419 508 46 桩是否算合格 是否需要加固处理 我们的理解是 规范 中 八 试验的数量不少于3根 已充分考虑到桩的承载力的不均性 所以我们认为是合格的 不需要加固处理 2 2 3实例三 建筑地基处理技术规范 JGJ79 91附录一规定 多桩复合地基静载 荷试验的压板可用方形或矩形 其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定 据此 试验方 案如何确定 我们认为 在允许的条件下尽可能做单桩复合地基静载荷试验 这样可以节省费用 如果 不可能 应采取多桩复合地基静载荷试验 尽量与设计要求的面积置换率一致 例如 教学