快速法在平板载荷试验中的应用研究

潘杨

（深圳市港嘉工程检测有限公司）

0 前言

平板载荷试验是在一定尺寸的刚性承压板上分级施加荷载，观测各级荷载作用下地基土随荷载逐级加大产生沉降的原位试验。承压板沉降主要影响因素有荷载大小及持荷时间。慢速法平板载荷试验是目前各级试验标准对天然地基最直观有效的检测方法。在同类型的承载力检测试验中，基桩承载力检测经大量试验开发出了快速维持荷载法（简称快速法）。快速法在基本保证承载力特征值精确度的同时提高基桩承载力的检测效率。目前在各级标准中并未把快速法引进至平板载荷试验中。如能通过对比试验研究证明快速法在平板载荷试验中同样适用，那将大大提高地基承载力的检测效率。

对比试验中的慢速法引用广东省标准《建筑地基基础检测规范》（DBJ/T 15-60-2019）中第8章中相关试验方法，快速法参考该标准中第14章中单桩竖向抗压静载试验中快速法试验相关试验方法。对比试验通过在平板载荷试验中选取一定数量的试验点位进行慢速法及快速法平板载荷试验，研究其沉降规律及Q-S曲线趋势并判断快速法是否适用。

1 试验

1.1 试验场地

本次试验位于深圳市宝安区石岩街道。场地内土层自上而下依次为第四系人工填土层（Qml）、第四系坡积层（Qdl）、第四系残积层（Qel）以及下伏基岩为白垩系花岗岩（K）。本次试验的土层为第四系坡积层（Qdl）中含砾黏土层。设计天然地基承载力特征值为230kPa。平板载荷试验前该场地已进行标准贯入试验检测，检测推定承载力特征值满足设计要求。

1.2 试验设备

本次试验所需设备包括静载仪、千斤顶、油泵、配重块、钢梁及1m2方形承压板等设备。加载反力装置选择压重平台反力装置（见图1）,加载反力装置提供的反力大于最大加载量的1.2倍，堆载在检测前一次加足，均匀稳固地放置于平台上，压重合力中心与承压板的几何中心重合。

图1 平板载荷法简易示意图

1.3 平板载荷试验（慢速法）[1]

加载：采用分级加载，共分8级。每级荷载加载后，按5、10、20、35、50、65min记录承压板沉降量，以后每隔30min测读1次。

稳定标准：试验荷载小于等于特征值时，每小时内的承压板沉降量不超过0.1mm；试验荷载大于特征值时，每小时内承压板沉降量不超过0.25mm。

卸载：采用分级卸载，共分4级，每级荷载维持30min,按第5、15、30min测读沉降量；卸载至0后，应测读残余沉降量，维持时间2小时，按第5、15、30min测读沉降量，以后每隔30min测读一次。

1.4 平板载荷试验（快速法）[2]

加载：采用分级加载，共分8级。每级荷载加载后，按第5、15、30min记录承压板沉降量，以后每隔15min测读一次。

收敛标准：加载时，每级荷载维持时间不应少于60min，最后15min时间间隔沉降量小于相邻15min时间间隔沉降量即为收敛。

卸载：采用分级卸载，共分4级，每级荷载维持15min，按第5、15min测读沉降量；卸载至0后，按第5、15、30min测读沉降量，以后每隔15min测读一次。当达到收敛标准，可终止试验。

1.5 试验工作量

选取8个试验点分别做慢速法及快速法，在同一点位两种方法试验数据采集装置应尽量靠近，且试验应同时进行。按数字+字母方式表示检测点位及检测方法，1m表示1#试验点的慢速法试验，1k表示1#试验点的快速法试验。

2 试验结果及分析

2.1 试验曲线性状分析

根据8组试验原始数据整理分析并绘制平板载荷试验Q-S曲线图（图2）。慢速法及快速法随着荷载的加大，沉降逐渐增加，卸载后沉降逐渐缩小。在整个试验过程各个荷载下慢快速法沉降基本一致。根据绘制的曲线反映，慢速法及快速法的Q-S曲线在不同荷载下的曲线性状基本一致。

图2 各检测点慢快速法Q-S曲线图

2.2 不同荷载下沉降差分析

对8组慢速法及快速法的极限荷载、特征值荷载及卸载至零后的沉降进行分析，计算其沉降差并绘制各检测点沉降差曲线图（图3）。根据图3可得出在极限荷载下沉降差范围在0.14～0.24mm之间，沉降差异较小；在特征值（一般试验报告根据该值判断天然地基是否满足设计要求）荷载下沉降差范围在0.06～0.10mm之间，沉降差较在极限荷载下小；在荷载卸载至零后沉降差范围在0.05～0.11mm之间，沉降差较在极限荷载下小，与特征值荷载下沉降差基本一致。各试验点在不同荷载下的沉降差异较小，对试验特征值的取值影响不大。

图3 各试验点慢快速法沉降差图

2.3 试验时间差分析

对8组慢速法、快速法的加载时间、卸载时间及试验总时间数据进行分析，并绘制各检测点试验时间曲线图（图4）。从图4可见，慢速法平均加载时间在729min，快速法平均加载时间454min，平均节省加载时间37.7%；慢速法卸载时间为固定时间210min，快速法平均卸载时间111min，节省卸载时间47.1%；慢速法平均总试验时间939min，快速法平均总试验时间564min，平均节省总试验时间39.9%。在不影响试验精确度的情况下，无论从加载时间、卸载时间及试验总时间快速法用时都大幅减少，提高了平板载荷试验的试验效率。

图4 各试验点慢快速法试验时间图

3 结论

慢、快速法试验在试验环境基本一致的条件下，在不同荷载下曲线性状基本一致、沉降差异较小，但在试验总时间上快速法试验较慢速法平均节省39.9%。由此可知快速法在平板载荷试验中同样适用，在保证地基承载力特征值取值精确度的同时，大大提高了地基承载力的检测效率。

4 建议

本次试验选择土层为较常见的黏性土层，试验数量一般。因此建议为了进一步验证快速法的有效性，应在不同的土层并加大试验数量进行此类对比试验，积累更多工程实践经验，确保工程质量安全的情况下推广使用快速法。