静载试验快速维持荷载法在大连岩溶地区的适用性研究

陈硕

(大连市勘察测绘研究院有限公司，辽宁 大连 116023)

1 引 言

对绝大多数桩基而言，为保证上部结构正常使用，控制桩基绝对沉降是第一重要的，这是地基基础按变形控制设计的基本原则。单桩竖向抗压静载试验采用接近竖向抗压桩的实际工作条件的试验方法，确定单桩竖向抗压承载力，是目前公认的检测基桩竖向抗压承载力最直观、最可靠的试验方法［4］。

《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106－2014)［1］中规定了两种试验方法:快速维持荷载法和慢速维持荷载法。要求工程桩验收检测宜采用慢速维持荷载法，当有成熟的地区经验时，也可采用快速维持荷载法。快速维持荷载法加载时间短，既可以提高经济效益和社会效益，也可以减少昼夜温差等环境影响引起的沉降观测误差，当有成熟地区经验时，缩短维荷时间不会明显影响试桩结果，是验收检测中较常用的试验方法。

本文结合工程实践，对岩溶地区同一条件的桩基进行快速法和慢速法静载试验对比，找出适用于岩溶区域的快速法静载试验的地区经验，提出在岩溶地区使用快速维持荷载法的建议，对类似区域的桩基静载试验有一定的参考价值。

2 工程概况

拟建场地自上而下各土层的工程地质特征如下:

①杂填土:杂色，干燥～稍湿，松散～稍密，主要由建筑垃圾，生活垃圾及少量碎石回填而成，硬质物含量约占60%。厚度0.4 m～4.70 m。

②粉质黏土:黄褐色，稍湿，可塑，干强高度中等，切面稍有光泽，韧性较差，无摇震反应，含20%～30%砾石，砾石粒径5 mm～10 mm。该层在场地内分布不均匀，分布厚度0.5 m～17.20 m。

③黏土:黄褐色－红褐色，湿，可塑，局部硬塑，干强高度中等，切面稍有光泽，韧性中等，无摇震反应，含少量砾石，砾石粒径5 mm～10 mm。该层在场地内大面积分布，局部有缺失，分布厚度1.20 m～23.7 m。

④卵石:黄褐色，稍湿～湿，稍密，卵石主要为石英岩，灰岩，呈椭圆状，含量50%～60%，粒径20 cm～50 cm，个别大于50 cm。该层在场地内分布局限，分布厚度0.80 m～12.70 m。

⑤中风化石灰岩:青灰色，节理裂隙极发育，碎屑结构，中厚层层状构造，有溶蚀现象，岩溶较发育。岩芯呈碎块状，短柱状，柱状，揭露层厚0.2 m～14.1 m。

3 试验方案

本次选择3 个单体共8 根基桩进行静载比对试验。检测点相关信息如下表。

检测点相关信息表 表1

4 试验结果评价

4.1 曲线特性差异分析

根据现场静载曲线的对比，本次8 组静载试验的Q－s 曲线均为缓变型，快速维持荷载法与慢速维持荷载法所得出的Q－s 曲线和s－lgt 曲线特征一致。两种试验方法所得到的Q－s 曲线均反映出缓变型曲线的基本特征:比例界限Qp，这时基桩处于弹性变形阶段，它是Q－s 曲线上起始的拟直线段的终点所对应的荷载;屈服荷载Qy，这时基桩处于弹塑性变形阶段，它是Q－s曲线上曲率最大点所对应的荷载;极限荷载Qu，这时基桩处于塑性变形阶段，它是Q－s 曲线上某一极限位移su所对应的荷载。两者的s－lgt 曲线均反映出在加荷不变的情况下，基桩沉降随时间的变化。

图1 25#楼－7#点Q－s 及s－lgt 曲线

图2 25#楼－12#点Q－s 及s－lgt 曲线

图3 25#楼－26#点Q－s 及s－lgt 曲线

图4 25#楼－63#点Q－s 及s－lgt 曲线

图5 27#楼－14#点Q－s 及s－lgt 曲线

图6 27#楼－67#点Q－s 及s－lgt 曲线

图7 D3#车库－61#点Q－s 及s－lgt 曲线

图8 D3#车库－80#点Q－s 及s－lgt 曲线

4.2 极限承载力差异分析

根据现场单桩竖向抗压静载荷试验数据及《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106－2014)中的有关规定，对本次载荷试验结果用以下两种方法确定单桩竖向抗压极限承载力:

(1)Q－s 法

此法是根据沉降随荷载的变化特征确定单桩竖向抗压极限承载力。对于陡降型Q－s 曲线，取其发生明显陡降的起始点对应的荷载值。对于缓变型Q－s 曲线，宜根据桩顶总沉降量，对中大直径桩，取s=0.05D(D 为桩端直径)对应的荷载值。

(2)s－lgt 法

此法是根据沉降随时间的变化特征确定单桩竖向抗压极限承载力:取s－lgt 曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载为极限承载力。

根据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106－2014)4.4.4 规定:“单桩竖向抗压承载力特征值应按单桩竖向抗压极限承载力的50%取值”

据此，本场地8 根基桩单桩竖向抗压极限承载力检测值及特征值为

4.3 沉降值差异分析

《建筑基桩检测技术规范》JGJ106－2014 中对慢速维持荷载法的相对稳定标准为“每一小时内的桩顶沉降量不得超过0.1 mm，并连续出现两次(从分级荷载施加后的第30 min开始，按1.5 h 连续3 次每30 min的沉降观测值计算)”。对快速维持荷载法的相对稳定标准为“最后15 min的沉降增量小于相邻15 min的沉降增量为止”。在相同条件下，同一荷载作用下，慢速维持荷载法的桩顶沉降量必然大于快速维持荷载法的桩顶沉降量。

本次选取有代表性的基桩进行现场试验。25#楼受检基桩单桩承载力均满足设计要求;27#楼受检基桩单桩承载力均不满足设计要求;D3#车库采用慢速维持荷载法的受检基桩单桩承载力满足设计要求，采用快速维持荷载法的受检基桩单桩承载力不满足设计要求。

根据现场静载试验曲线分析，25#楼4 根受检基桩的Q－s 曲线均为拟直线段，说明桩的压缩变形处于近似弹性变形阶段。通过对桩顶沉降量的分析，25#楼2根采用慢速维持荷载法的基桩在承载力特征值下的桩顶沉降平均值为3.65 mm，极限承载力下的桩顶沉降平均值为5.77 mm;2 根采用快速维持荷载法的基桩在承载力特征值下的桩顶沉降平均值为2.89 mm，极限承载力下的桩顶沉降平均值为5.65 mm。可见，两者沉降值基本较接近，沉降差异不大。大连地区多以端承型的嵌岩桩为主，施工质量可靠性较高，桩的沉降受荷载大小及桩所处的压缩变形阶段控制，在满足设计施工要求条件下，桩处于近似弹性变形阶段，采用快、慢速维持荷载法均能如实反映桩在载荷作用下的变形特点，不会影响承载力的判断。

27#楼2 根桩的Q－s 曲线虽基本仍为缓变型，但已经出现塑性变形，根据规范要求，取s=0.05D(此时为45 mm)对应的荷载值为单桩竖向抗压极限承载力。因慢速维持荷载法的相对稳定标准较快速法严格，在每级荷载作用下的桩顶沉降值均大于快速维持荷载法，随着荷载的增加，沉降增大的幅度也变大，造成采用位移判定承载力时，快速维持荷载法的承载力取值大于慢速维持荷载法。

根据统计结果，快速维持荷载法得出的极限承载力较慢速维持荷载法高，这是因为快速法相对于慢速法而言，沉降未达到稳定，造成快速法较慢速法沉降小。因此，在相同沉降下，快速维持荷载法的承载力取值大于慢速维持荷载法。

5 结 语

(1)在相同荷载的作用下，快速维持荷载法与慢速维持荷载法虽然在沉降值上略有差异，但在曲线特征上是一致的。

(2)大连地区多以端承型的嵌岩桩为主，施工质量可靠性较高，在满足设计施工要求条件下，桩处于近似弹性变形阶段，采用快、慢速维持荷载法均能如实反映桩在载荷作用下的变形特点，不会影响承载力的判断。

(3)现场如有条件，应根据《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106－2014)中的有关规定，“大直径嵌岩灌注桩，应在规范规定的低应变法检测桩数范围内，按不少于总桩数10%的比例采用声波透射法或钻芯法检测”进行钻芯法检测。根据钻芯法检测结果，对场地内的施工条件进行大体评判，然后再决定所采用的静载试验方法。

［1］JGJ106－2004．建筑基桩检测技术规范［S］．

［2］周相国等．桩静载荷试验快速法与慢速法对比研究［J］．水文地质工程地质，2008(3):35～38．

［3］JGJ94－2008．建筑桩基技术规范［S］．

［4］陈凡．基桩基桩检测技术［M］．北京:中国建筑工业出版社，2003．

［5］GB50007－2011．建筑地基基础设计规范［S］．