岩基载荷试验的试验成果及其运用分析

王涛，孔凡林

（1重庆市建筑科学研究院有限公司，重庆 400016；2重庆建筑工程职业学院，重庆 400072）

1 岩基载荷试验的相关内容

1.1 适用范围

国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）中规定，岩基载荷试验用于确定完整、较完整、较破碎岩石地基作为天然地基或者桩基础持力层时的承载力，试验可以参照该标准附录H进行[1]。国家行业标准《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008）第5.3.2条第三款规定：对于嵌岩桩，可通过直径为0.3m岩基平板载荷试验确定极限端阻力标准值，也可通过直径为0.3m嵌岩短墩载荷试验确定极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值[2]，该标准没有列出参照附录；重庆市地方标准《建筑桩基础设计与施工验收规范》（DBJ 50-200—2014）和《工程地质勘察规范》（DBJ 50/T-043—2016）中的规定表述和国家标准一致。

1.2 试验数据成果分析

在国家标准和地方标准的规定中，每一场地同一岩性荷载试验的数量不少于3个。承载力特征值的确定都是以比例界限值与极限荷载除以3相比，取小值作为岩质地基承载力特征值。不同的是地方标准《工程地质勘察规范》（DBJ 50/T-043—2016）中规定了岩质地基极限承载力及极限承载力标准值的确定方法。重庆地方标准《工程地质勘察规范》（DBJ 50/T-043—2016）附录C.08中规定，试验中出现下述现象之一时，即可终止加载：（1）承压板周边岩体出现明显隆起或径向裂缝持续发展；（2）沉降量读数不断变化，在24h内，沉降速率有增大的趋势；（3）压力加不上或勉强加上而不能保持稳定[3]。符合终止加载条件的前一级荷载应视为极限荷载，该极限荷载为极限承载力。也就是说，试验点的极限荷载为极限承载力，而极限承载力标准值是当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取其平均值作为岩石地基承载力极限标准值；当试验实测值极差超过平均值的30%时，应取最小值作为岩石地基承载力极限标准值。

2 岩基载荷试验成果的运用

2.1 国家标准《建筑地基基础设计规范》

《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）规定，初步设计时单桩竖向承载力特征值可按下式估算[1]：

式中：qpa、qsia为桩端端阻力、桩侧阻力特征值，由当地静载荷试验结果统计分析。

当桩端嵌入完整及较完整的硬质岩中时，可按下式估算单桩竖向承载力特征值[1]：由此可知，公式的使用条件是桩端嵌入完整及较完整的硬质岩的桩，而公式（1）的适用条件则针对桩端嵌入破碎岩和软质岩时的桩，重庆地区分布的中风化泥岩、泥质砂岩大多属于此类。采用公式（1）的时候，需要实测桩侧阻力特征值，没测试的情况下按照勘察报告提供的数据取用。按照公式（2）计算，则不考虑嵌入岩石的桩侧阻力，偏于安全但不经济。

2.2 国家行业标准《建筑桩基技术规范》

《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008）没有规定如何利用岩基载荷试验的成果，仅仅规定了根据岩石单轴抗压强度确定嵌岩桩单桩竖向极限承载力[2]，可按下列公式进行计算：

式中：Qsk、Qrk——分别为土的总极限侧阻力、嵌岩段总极限阻力；qsik——桩周第层土的极限侧阻力，无当地经验时，可根据成桩工艺按本规范表5.3.5-1取值；frk——岩石饱和单轴抗压强度标准值，黏土岩取天然湿度单轴抗压强度标准值；ζr——嵌岩段侧阻和端阻综合系数，与嵌岩深径比hr/d、岩石软硬程度和成桩工艺有关。

2.3 重庆市地方标准《建筑桩基础设计与施工验收规范》

《建筑桩基础设计与施工验收规范》（DBJ 50-200—2014）第5.2.2条款规定，单桩竖向承载力特征值应按下式确定[4]：

式中：Quk——单桩竖向极限承载力标准值；K——安全系数，采用载荷板试验或按本规范第5.3.8条确定桩基竖向极限承载力时，K=3。

该标准第5.3.8条款规定，干作业成孔且清底干净的嵌岩桩，嵌入完整、较完整岩石段总极限阻力标准值根据现场载荷板试验所得桩端地基极限承载力标准值确定时，可按下列公式计算[4]：

当嵌岩深度小于0.5倍桩径或短边长度时，

当嵌岩深度不小于0.5倍且小于1倍桩径或短边长度时，

当嵌岩深度不小于1倍桩径或短边长度时，

式中：fuk——现场载荷板试验所得桩端地基极限承载力标准值；Ap——嵌岩段桩端横截面面积；β——考虑嵌固力影响后的承载力综合系数。

由此可见，根据现场载荷板试验所得桩端地基极限承载力标准值进行桩基承载力计算时的条件是：干作业成孔且清底干净的嵌岩桩，嵌入完整、较完整岩石段。工程上主要指的是人工挖孔桩和有条件清底干净的干作业旋挖桩，而对于桩端存在地下水的情况没有明确规定，技术人员应注意适用的条件问题[5]。

3 试验检测中和设计中应注意的问题

通过原位测试获取岩土参数，是确保基础特别是桩基工程技术可靠、安全适用、经济合理的主要手段。工程实践中工程技术人员应严格执行标准、严谨科学地使用测试数据。

3.1 试验检测过程中应注意的问题

（1）试验的目的及依据应明确和科学。试验的目的是获取岩石地基极限承载力标准值时，应采用重庆地方标准《工程地质勘察规范》（DBJ 50/T-043—2016）；试验的目的是获取岩石地基承载力特征值时，应采用国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）。

（2）试验的场地岩体完整性等场地条件应做详细描述。试验的岩体应确保为完整、较完整、较破碎岩石地基，而且每一场地、同一岩性荷载试验的数量不少于3个。

（3）试验数据的分析整理应科学合理。应对试验点终止加载时的现象进行描述，试验数据中应明确比例界限并做相关计算。

（4）建议每个试验点取样进行岩石单轴抗压强度检测。依据重庆地方标准《建筑桩基础设计与施工验收规范》，比较载荷试验计算的桩基承载力与以单轴抗压强度计算的承载力的大小，便于后期指导工程建设阶段的施工和验收。

3.2 设计计算中应注意的问题

（1）应注意适用条件。对于人工挖孔桩和有条件清底干净的干作业旋挖桩，嵌入完整、较完整岩石段总极限阻力标准值可以根据现场载荷板试验所得桩端地基极限承载力标准值直接确定，依据重庆地方标准《建筑桩基础设计与施工验收规范》第五章第5.3.8条款规定进行设计计算；而对于地质条件复杂、其他工艺类型的桩基，应根据试验报告或地勘报告中提供的岩石地基载荷试验数据，结合工程地质条件、桩基设计类型综合采用计算。

（2）试验提供岩石地基承载力特征值时，以国家标准《建筑地基基础设计规范》中的相关规定进行设计计算。

4 结论

国家标准《建筑桩基技术规范》中没有明确岩基载荷试验的使用条款，其仅仅规定桩基设计计算以岩石单轴抗压强度为计算公式是不够的，建议在今后的修编中予以补充修订。国家标准和地方标准中有关岩基载荷试验的规定存在容易混淆的概念，例如特征值和标准值的问题，以及适用条件的问题等，工程技术人员在工程试验和设计中应注意其适用条件。