深层平板载荷试验确定人工挖孔桩桩端承载力的实验分析

张旭 李玉涛

【摘要】人工挖孔桩单桩竖向承载力的确定是决定基础设计方案和工程造价的关键因素。通过深层平板载荷试验，验证了卵石层的地基承载力特征值可达2500kPa，也为基础设计及桩基载荷试验提供了依据。

【关键词】人工挖孔桩；单桩竖向承载力；深层平板载荷试验；地基承载力

1、引言

洛阳某小区高层建筑采用桩基础形式，因桩基施工单位结合其地区经验，对勘察单位提供的卵石层作为持力层的地基承载力特征值为2500kPa提出了质疑（本地区卵石层承载力一般认定为1600kPa），担心试桩时单桩承载力达不到设计值。经各方协商认可后，先做深层载荷试验，验证地基承载力是否符合要求，分清责任，同时为设计及试桩提供可靠实证依据。

2、试验过程

2.1工程概况

拟建场地位于辽宁路与丽新路交叉口西北角，拟建场地地形较平坦，地貌单元属洛河Ⅱ级阶地。结合洛阳当地经验及附近场地情况，本场地属非自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅰ级（轻微）。但据GB 50025-2004规范第5.1.3条规定，地基湿陷量的计算值小于或等于50mm，各类建筑物的地基可按一般地区的规定设计。根据场地野外钻探和原位测试结果，勘察深度范围内分布一套洪积作用形成的粉质粘土、粉土及卵石，为第四系冲洪积地层，按地层的成因类型、岩性及工程地质特性将其划分如下工程地质单元层。地层分层表1所示。

该小区高层建筑地上30～32层，地下车库2层，基础形式为人工挖孔扩底灌注桩，桩径1000mm，设计孔深为19m，桩端持力层为卵石层，桩端阻力设计值为2500KPa。要求桩端进入卵石层不小于1m，且卵石间隙填充物为中砂，不得有夹泥现象。

2.2试验过程

在场地内尽可能选择地层复杂部位布孔，以增强深层载荷试验的代表性，本文将重点对代表性较强的1#、2#、3#孔的试验结果进行分析。

2.3试验加载过程

试验依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）中关于深层平板载荷试验的规定进行[1]。

试验加荷装置采用经过校验的油压千斤顶及配套的压力表，圆形刚性承压板的直径为0.8m，面积0.5 。试验时采用对称的两个百分表测量竖向位移量。承压板位于设计桩端高程处，加载平台设在地面上，通过钢管将荷载均匀传递到刚性承压板上[2]。

试验采用慢速维持加荷方法。试验时每级加荷500KN， 第一级加载为500KN。最大加载5000KN。加载前，每隔10min读数一次，连续3次读数不变即可开始试验。加载后，第1小时内按间隔10，10，10，15，15min，以后每隔30min测读1次沉降。当在连续2h内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为已趋于稳定，可加下一级荷载。

满足下列条件之一可中止加载：

（1）沉降S急骤增大，荷载沉降曲线上有可判定极限承载力的陡降段，而且沉降量超过0.04d（d为承压板直径）；

（2）在某级荷载下，24h内沉降速率不能达到稳定；

（3）本级沉降量大于前一级沉降量的5倍；

（4）当持力层土层坚硬，沉降量很小时，最大加载量不小于设计要求的2倍。

卸载观测：每级卸载为加载的2倍，如为奇数，第一级可为3倍。每级卸载后，隔10min测读一次，测读3次后，可卸下一级荷载。全部卸载后，当测读到30min回弹量小于0.01mm时，即认为稳定。

3、深层载荷试验结果分析[3]

3.1各点深层载荷试验结果

3个试点的Q-S曲线分别如下图所示。3个试验孔的回弹率分别为34.6%，37.5%和47.5%，试验结果见表2。

3.2试验结果分析

（1）桩端土层极限承载力。3个试验点的Q-S曲线均呈现出缓变型，按终止加载条件的第四条控制加载量，试验过程中最大加载量为5000kPa，按Q-S曲线的线型找到拐点及相对沉降，由此可知极限承载力大于2500kPa，桩端承载力满足设计要求，同时也验证了勘察报告的准确性[4]。

（2）桩端承载力特征值。因试验未加载到极限荷载，可取s=0.015d=12mm所对应的荷载为承载力特征值。按此法确定3点地基承载力特征值平均值为3067kPa。

3.3 单桩承载力标准值验算

根据“JGJ94-2008”规范，桩径大于800mm的大直径桩

结合勘察报告中提供的资料计算得出单桩承载力标准值为12602.5KN，

4、结论与展望

通过上述试验过程，获得了以下有用的结论和启发。

通过深层载荷试验，验证了勘察报告的准确性，确定了单桩承载力，为避免工程纠纷提供了有利的依据，将地区卵石层承载力提高了2500kPa，节省了工程造价，积累了地区经验，为本地区的勘察设计工作提供了参考。

通过深层载荷试验、埋设检测仪器、桩基检测相结合的方法，对端承桩的受力性能进行进一步的研究，为今后的合理的设计提供依据。

参考文献：

[1]中国建筑科学研究院.建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）[S]，北京：中国建筑工业出版社，2002

[2]和志强.关于深层平板载荷试验中承载力确定方法的一些探讨[J].矿产勘查，2009，12（10）：7-11.

[3]何琴. 人工挖孔灌注樁桩端承载力的深层平板载荷试验[J].矿业研究与开发，2008，28（2）：32-34.

[4]孟祎.对用载荷试验确定人工挖孔桩承载力的探讨[D].昆明：昆明理工大学，2008.