在岩土工程領域,通過直接理論計算能夠精確解決的問題十分有(yǒu)限; 承載力尤(yóu)為突出(chū)。如基樁是埋入地下的隱蔽工程,樁的(de)承載力與(yǔ)樁型、樁材、成樁工藝以及樁周(zhōu)地層土特(tè)性等眾多複雜的因素(sù)有關,迄今也還不(bú)能像結構(gòu)工程那樣,單純通過理論計算給予確定。
靜載試驗(yàn)是目前確定承載力最直觀、最可靠的的傳通方法。《建築地基基礎設計規範》(GB 50007-2011)規定(dìng),對地基基礎設計等級為甲、乙級建築物,樁的承載力特征值(zhí)應由靜載試驗確(què)定;《公路橋涵施工技術規範》(JTJ/T F50-2011)規定:特大橋(qiáo)和地質複雜的大、中(zhōng)橋,應采用靜壓試驗方法確定單樁容許(xǔ)承載力;《建築地基工程施(shī)工質量驗收標準》 GB 50202-2018中也明確規定了大部分地基基礎、樁基都應采用靜載試驗進行承載力確認。
按試驗目的分類
靜載試驗按試驗目(mù)的可以分為為設計提(tí)供依據的試樁試驗和工程樁驗(yàn)收(shōu)性(xìng)試驗兩(liǎng)種類型。
一、為設計提供依據的靜載(zǎi)試驗
為設計提供依據的試(shì)樁靜載試驗是對設計根據場地、地勘資(zī)料、建築物(構築物類型)等因素設計的樁或者處理的地基進行試驗,從(cóng)而驗證設計的樁是否能滿足要求,同時也提供試驗參數給設(shè)計人員(yuán)進行試樁(zhuāng)參數調整或者工藝調整。在工程實(shí)踐(jiàn)中,通(tōng)過靜載試驗(yàn)可對設計的樁或者處(chù)理地基進行驗證(zhèng),在確定設計的樁或者(zhě)地基處理方(fāng)式是否能滿足建築物(構築物)對地基承載力要求,也能對試樁參數、施工工藝進行調整,進而在保障使用、安全的前提下,節約成本。
如在用(yòng)靜載荷試驗檢驗單樁(zhuāng)豎向極限承載力(lì)時(shí),發現基樁(zhuāng)抗拔(bá)承載力極限值t統計(jì)值比設計(jì)承載力特征值(zhí)2倍存在較多富餘,無形(xíng)浪費大量的可用資源。 有的基(jī)樁承載力達不(bú)到設計要求,更有工程沒(méi)有經過靜載試樁就開始工程(chéng)樁施工,存在較大的隱患; 萬一承載力檢測發現沒有達到設計要求,可能不得不采取減層卸荷(hé)處理、補樁(zhuāng)或改變基礎型式、樁間土(tǔ)加(jiā)固處理等措施,造成巨大的經濟損失。
為設計提供依據的靜載(zǎi)試驗,一般在工程樁尚未施工前進行,試樁靜載試驗的(de)結果可能會改變工程樁的參(cān)數、施工工藝。為設計提(tí)供依據的試驗樁,應加載至樁側(cè)與樁端的岩土阻力達到極(jí)限狀態;當樁的(de)承載力(lì)由樁身強度控製時,可按設計要求的(de)加載亮進行加載或加載至樁身破壞。試(shì)樁的位置,宜靠近地質鑽探位置(zhì),以便相互核對。
在工程實踐中,為了(le)所謂“安全”,打樁過多,造成資金浪費不說,還由於(yú)擠土效應,大(dà)範圍地擾動(dòng)了地下土層,其(qí)後(hòu)果一是對周邊環境產生不(bú)利影(yǐng)響(xiǎng);二(èr)是土體產生的巨大側(cè)向擠壓造成斷樁等工程事故;三是引起更大的工後沉降量,反而不安全。大(dà)片住宅小區,尤(yóu)其是多層住宅,如果大(dà)量使用樁基,地下“樁頭林立”,會妨礙地下空間的利用,對地下空(kōng)間的規劃、施工都會產生巨大影響。同時也存在勘察單位提供的承載力參(cān)數嚴重失真,在沒有做(zuò)試樁的情況下(xià)按錯(cuò)誤的資(zī)料設(shè)計,單樁實際承載力隻(zhī)有設計承載(zǎi)力的一(yī)半,造(zào)成巨大經(jīng)濟損失。從安全和經濟角度(dù)考(kǎo)慮,建(jiàn)議盡量采進行試樁靜載試驗後,再進行工程樁施工,一方麵克服低估樁(zhuāng)的承載力的(de)盲目性(xìng),減少在部分樁(zhuāng)基工程中存在的保守或者預估錯誤的(de)現象,另一(yī)方麵可為提高設計水平提供可靠(kào)的數(shù)據積累。
二、驗收性(xìng)試驗
工程樁驗收靜載試驗檢測是(shì)對工程樁施工後的承(chéng)載力進行驗收驗證; 一般是在施工(gōng)後抽取一定比(bǐ)例進行靜載(zǎi)荷試驗,驗證工程樁的承載力值是(shì)否滿足設計要(yào)求,若不滿足的時候要采取補強或者重(chóng)新處(chù)理(lǐ)的措施。
《建築基樁檢測技術規範》JGJ 106-2014 規範中規定設計等級位甲級的(de)樁(zhuāng)基、未進行試樁靜載試驗(yàn)的工程、施工過程中變更(gèng)了工藝參數或施工質(zhì)量(liàng)出現了異常、地基條件複雜、樁施工(gōng)質量可靠性低、采用新樁型或新工藝、施工過(guò)程中產生擠土上浮或偏位的群樁(zhuāng)應進行承載(zǎi)力驗收試驗(yàn)。
為工程驗(yàn)收而進行抽樣(yàng)檢測的靜載試驗,試驗是為了檢驗基樁或地基(jī)是(shì)否符合(hé)設計要求,為工程驗收提供依據。以單樁豎向抗壓試驗為(wéi)例,最大加(jiā)載量不應小於設計要求的單樁豎向抗壓承載力特征值的2.0倍,以保證(zhèng)足夠的(de)安全儲備。
針對工程樁驗收,有兩點需要注(zhù)意:
(1) 對於密(mì)集沉(chén)樁施工,工程樁應采用靜載試驗進(jìn)行驗收檢測。同時,前期為設計提供依據的靜載試驗(yàn),試樁數量(liàng)一(yī)般很少,群樁擠土效應沒有充(chōng)分顯現,施工後的單(dān)樁承載(zǎi)力(lì)與施工前的試樁(zhuāng)結果可能相差甚遠,故試樁的檢測結果(guǒ)不應(yīng)作為(wéi)工程樁的檢測結果,也不應作為(wéi)工程樁的驗收依據。
(2)樁的豎向載荷試驗其加載量是否要考慮樁身強(qiáng)度因素?樁的極限承載力的出現(xiàn)分為兩種情況,一種是(shì)樁周土的破壞(包括大的變(biàn)形),另一(yī)種是樁身的破壞。能否僅(jǐn)僅根據樁的載荷試驗得到的極限承(chéng)載力(lì)直接確(què)定樁的承載(zǎi)力特征值,是值(zhí)得商榷的,原因是某些樁的(de)實際樁身(shēn)強度可能遠大(dà)於設計強度(dù),對於采用實際強度(dù)確定(dìng)承載(zǎi)力的情況可能(néng)造成樁的承載力被誇大而喪失代表性。因此,樁的豎向載荷試驗其加載量(尤其在試樁階段)不應超過樁的設計強度決定的極限承載力,如果(guǒ)樁的極限(xiàn)承力已經(jīng)超(chāo)過按照樁身設計強度確定的極限承載力,則應重新換算樁身強度,進行相應設(shè)計調整,否則提交(jiāo)的試驗結果(guǒ)是不合理的,容易為工程埋下隱患,地基土對樁的支承能力盡量接(jiē)近樁身結構強度(dù)。
按試(shì)驗方(fāng)法分類
靜載試驗是檢測基樁與地(dì)基(jī)承載力的一種最直觀、最可靠的傳(chuán)統方法,按試驗方法主要分為單樁豎向抗壓靜(jìng)載試驗、單樁豎向(xiàng)抗(kàng)拔靜載(zǎi)試驗、單樁水(shuǐ)平靜載試驗、土(岩)地基載荷試驗(淺層平板載荷試驗、深層平板載荷試驗、岩基載荷試驗)、複合地基載荷試驗(含豎向增強(qiáng)體載(zǎi)荷試(shì)驗(yàn))、自平衡靜載荷試驗、錨杆載荷試驗等。
一、單樁豎向抗壓靜載試驗
單樁豎向抗壓靜載試驗適用於確定單樁豎向(xiàng)抗壓(yā)承載力。測試原理是在基樁上逐級施加豎向壓力,觀測樁基頂部(bù)隨時間產生的沉降以(yǐ)確定相應的樁基豎向抗(kàng)壓承載力(lì)試驗方法。當樁身埋設有應變、位移傳感器或位移杆(gǎn)時,可測(cè)定樁身應變或樁身截麵位移(yí),計算樁的分層側阻力和端阻力。
二、單樁豎向抗(kàng)拔靜載試驗(yàn)
單樁豎向抗拔靜載(zǎi)試驗適用於檢測(cè)單樁的豎向抗拔承載力(lì)。試驗的原理是在樁(zhuāng)基(jī)上(shàng)逐級施加豎向上拔力,觀測(cè)樁基頂部隨時間產(chǎn)生的上拔量以確定相應的樁基(jī)豎向抗拔承載力試驗方法。當樁身埋設有應變、位(wèi)移傳感器或樁端埋(mái)設有位移測量杆時,可測定樁身應變或樁端上拔(bá)量,計算樁的分層抗拔側阻力。
單樁豎向抗拔靜載試驗是采用接近於豎向抗拔樁實際工作條(tiáo)件的(de)試驗方法,確定單樁豎向抗拔極限承載能力。與樁頂受豎向壓力作用所發揮的樁側(正)摩(mó)阻力相比,當樁(zhuāng)頂受(shòu)拔使樁身(shēn)受拉時,由於(yú)樁(zhuāng)周(zhōu)土(tǔ)中的垂直向主應力減小、樁身泊(bó)鬆效應等,將造成樁側抗拔(負)摩阻力弱化。對於混凝土抗拔樁,當抗拔承載力相對較高且對抗(kàng)裂有限製要求時,采用樁頂拉拔承載力受力狀態(樁身受拉)的抗(kàng)拔樁恐難(nán)設計計算,在這種情況下,現場試驗在確定單樁豎向(xiàng)抗(kàng)拔承載力的作用就更為重要。
三、單樁水平靜載試驗
單樁水平靜載試驗適(shì)用於(yú)在樁頂自由的試驗條(tiáo)件下,檢測單樁的水平承載力,推定地基土水平抗力係數的比例係數。單樁水平靜載試驗的原理是在樁基上逐級或者循環施加水(shuǐ)平推力,觀測樁基頂部隨時間產生的(de)水平位移以確定相(xiàng)應的水平承載力試(shì)驗方法(fǎ)。當樁身埋設有應變測量傳感器時,可測定(dìng)樁身橫截麵的(de)彎曲應變,計算樁身彎矩以及確定鋼筋混凝土樁受拉(lā)區混(hún)凝土開裂時對(duì)應的水平荷載。
為設計提供依據的試驗樁,宜加載至(zhì)樁頂出現較大(dà)水平位移或樁身結構破(pò)壞;對工程樁抽樣檢測,可按設計要求的水平位移允許值控製加載(zǎi)。
四、土(tǔ)(岩)地基載荷試驗
土(岩)地基載荷試驗適用於檢測天然地基、岩石地(dì)基及采(cǎi)用換填、預壓、壓實、擠密、強夯、主將處理後的人工地基的承壓板下應力影響範圍內的承(chéng)載力(lì)和變(biàn)形參數(shù)。土(岩)載荷試驗測試原理是通過在一定麵(miàn)積的承壓板上向地基土(岩)施加荷載,測定承壓板下應力主要影響範圍內岩土的承載(zǎi)力和變形特性的原位測試方法。地基載荷試驗要驗證承載力及獲得(dé)地基的變形參數。地基載荷試(shì)驗(yàn)實際上是一種與建築物基礎工作條件相似,直接對地基(jī)土進行的現場模擬試驗。一般認為,地基載(zǎi)荷試驗確定的地基承載力比用其他測試方法得到的地基承載力更接近實際。
土(岩)地基(jī)載荷試驗分為淺層平板載荷(hé)試驗、深(shēn)層平板載荷試(shì)驗和岩基(jī)荷載載荷試(shì)驗。淺層平板載荷試驗適用於確定淺(qiǎn)層地基土(tǔ)、破碎、極破碎岩石地基的承載力和變形參數;深層平板(bǎn)載荷試驗適用於確定深層地基土和大直(zhí)徑樁(zhuāng)的樁(zhuāng)端(duān)土的承載力和變形參數,深層平板載荷試驗的試驗深度不應小於5m;岩基載荷試驗適用於確定完整(zhěng)、較完成、較破碎岩石(shí)地基的承載力和(hé)變形參數。有部分標準將土(岩)地基載荷試驗和複合地基載荷試驗統一稱為平板載荷試驗。
五(wǔ)、複(fù)合地基載荷試驗
複合地基載荷試驗適(shì)用於水泥土攪拌樁、砂石樁、旋(xuán)噴樁、夯實水泥土樁、水泥(ní)粉煤灰碎石(shí)樁、混凝土樁、樹根樁、灰土樁、柱錘(chuí)衝擴樁及強夯置換墩(dūn)等豎向增強體和周邊地基土組成(chéng)的複合地基的單樁複合地基和多樁複合地基(jī)載荷試驗,用於測定成承壓(yā)板下應力影響範(fàn)圍內(nèi)的複合地基(jī)的承載力特征值。
複(fù)合地基中含有豎向增強體載荷試驗,豎向增強體載荷試驗適用於確定水泥土攪拌樁、旋噴樁、夯實水泥土樁、水泥粉煤灰碎石樁、混凝土(tǔ)樁、樹根樁、強夯置換墩等複合(hé)地基豎向增強體(tǐ)的豎向承(chéng)載力,豎向增強體載荷試驗一般按(àn)照單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)方法(fǎ)進(jìn)行(háng)試(shì)驗。
六、自平衡試(shì)驗
自平衡靜載試驗適用(yòng)於傳統靜(jìng)載試驗條件受限時的(de)基樁豎(shù)向承載力檢測和評(píng)價。自平衡試驗是將一種特製的加載裝置(自平衡荷載箱),在混凝(níng)土澆注之前和鋼(gāng)筋籠一起埋入樁內相應(yīng)的位置(具體位置根據試驗的不同目(mù)的而定),將加載箱的加壓管以及所需的其他測試裝置(位移、應變等)從樁體(tǐ)引到地麵,然後灌注成樁。由(yóu)加壓泵在地麵向荷載箱加壓加載,荷載箱產生上下兩個方向的力,並傳遞到樁身。利用樁體自(zì)成反力測試試樁的承(chéng)載力。
七、 錨杆載荷試驗
錨杆一端與外部承載構件連接,另一端錨固在穩定岩土體內,將拉力傳遞到岩土層中的一種受拉構件。錨杆同時也是地基處理(lǐ)中的(de)一種重要處理方式,使用也比較(jiào)常見。如在地下室中常使用基礎錨杆,也稱之為抗浮錨杆,主要承受地(dì)下水浮力的基礎錨(máo)杆。
國內對於錨杆試(shì)驗對應規範也(yě)比較多,分類也(yě)比(bǐ)較多,總結可(kě)以(yǐ)將錨杆載荷試驗分成如下幾種(zhǒng)方式。
錨杆基本試驗,用於確定錨杆(gǎn)極限(xiàn)抗(kàng)拔承載力,提供(gòng)錨杆設計參數和(hé)驗證錨杆施(shī)工工藝。錨(máo)杆(gǎn)基本試驗的加卸方法(fǎ)也分(fèn)成多循環加卸法、分級維持荷載法、單循環加卸載法。根具不同的試驗對象選擇合適的方式進行試(shì)驗。
錨杆蠕變試驗,可用於(yú)檢測(cè)錨杆蠕變特性,為控製蠕變量和預應力損(sǔn)失提供錨杆設計參數。錨杆(gǎn)蠕變試驗主要是分(fèn)級維持荷載法。
錨杆(gǎn)驗收試(shì)驗,可用於(yú)確定驗收荷載作用下錨杆的工作性狀,判定(dìng)錨杆抗拔性能是否滿足設計要求,為工(gōng)程驗收提(tí)供(gòng)依據。
錨杆粘結強度試驗,可用於確定錨杆錨固段注漿體與(yǔ)岩土層之間的粘(zhān)結強度。
持(chí)有(yǒu)荷載試驗,可用於測定錨杆的杆體(tǐ)持(chí)有荷載,也可用於測定預應力錨杆鎖定力。