樁基礎(chǔ)載荷試驗(yàn)過(guò)程中存在的諸多問(wèn)題匯總和分析一、引言在土木建筑工程中，樁基礎(chǔ)作為深基礎(chǔ)（還有沉井、地下連續(xù)墻等）的一種，其應(yīng)用歷史最長(zhǎng)也最廣。樁基礎(chǔ)簡(jiǎn)稱樁基，由承臺(tái)和埋在土中的樁組成。樁基礎(chǔ)可由單根樁構(gòu)成，稱作單樁基礎(chǔ)，多數(shù)情況下樁基礎(chǔ)形式為多樁組成的群樁基礎(chǔ)。樁實(shí)質(zhì)上是埋置于土中的受力桿件，一般用來(lái)承受軸向（豎向）壓力或上拔力，有時(shí)可用來(lái)承受水平力，或承受豎向、水平力的綜合作用，因此樁的承載力試驗(yàn)也分為抗壓承載力試驗(yàn)、抗拔承載力試驗(yàn)、水平承載力試驗(yàn)等。本文重點(diǎn)分析工程上最常見(jiàn)的基樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行討論。二、樁的承載性狀分類談到樁的載荷試驗(yàn)，不能不了解樁的承載性狀，為此按樁的承載性狀進(jìn)行如下分類1、摩擦型樁樁頂豎向荷載全部或主要由側(cè)阻力承擔(dān)的樁。根據(jù)樁側(cè)阻力分擔(dān)荷載的大小，摩擦型樁可分為摩擦樁和端承摩擦樁兩類。摩擦樁樁頂豎向荷載幾乎全部由樁側(cè)阻力承擔(dān)，樁端軸力相比之下可以忽略。常見(jiàn)的該承載類型的樁有深厚軟土層中的樁（樁端無(wú)較硬持力層）；樁的長(zhǎng)徑比很大（例如L/D50）的樁；樁底沉淀較厚的樁（即使樁端持力層堅(jiān)硬）等。端承摩擦樁樁頂豎向荷載大部分由樁側(cè)阻力承受，小部分由樁端阻力承擔(dān)的樁。這種類型的樁實(shí)際工程較常見(jiàn)。例如當(dāng)樁的長(zhǎng)徑比不很大，樁端持力層為硬的粘性土或砂類土，這時(shí)，樁除側(cè)阻力外還有一定的端阻力。2、端承型樁樁頂豎向荷載全部或主要由樁端阻力承擔(dān)的樁。根據(jù)樁端阻力發(fā)揮的程度和分擔(dān)荷載的比例，端承型樁可分為端承樁和摩擦端承樁兩類。端承樁樁頂豎向荷載由樁端阻力承擔(dān)的樁。北方（如石家莊地區(qū)）常見(jiàn)的長(zhǎng)徑比較?。ㄐ∮?0）的擴(kuò)底灌注樁即屬于該類型；另外樁底嵌入基巖的短樁也屬于典型的端承樁。摩擦端承樁樁頂豎向荷載主要由樁端阻力承擔(dān)，小部分由樁側(cè)阻力承擔(dān)的樁。例如長(zhǎng)徑比并不是很小的擴(kuò)底灌注樁即屬于此類型。三、樁的豎向承載力的確定方法樁基承載力取決于樁周土對(duì)樁的支撐力和樁身結(jié)構(gòu)承載力。這里涉及到兩個(gè)概念，即樁的豎向承載力特征值和單樁豎向極限承載力。樁的豎向承載力特征值是新規(guī)范的概念，對(duì)于建筑地基來(lái)說(shuō)承載力特征值由載荷試驗(yàn)曲線形態(tài)和允許變形綜合確定（因素1曲線的線性段，因素2允許變形），而對(duì)于樁則取決于樁的豎向極限承載力（見(jiàn)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB500072002的第138頁(yè)）。顯然要確定樁的豎向承載力特征值，樁的豎向載荷試驗(yàn)應(yīng)確保加載量達(dá)到或超過(guò)樁的豎向極限承載力（用于工程樁的驗(yàn)證性試驗(yàn)則可靈活掌握）。樁的豎向承載力特征值的確定方法，在新地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的855中有規(guī)定，大體上分為三種直接試驗(yàn)法（原型樁載荷試驗(yàn)）、間接試驗(yàn)法（觸探法、標(biāo)貫法、巖基或深層載荷試驗(yàn)等）、經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法。顯然三種方法能夠直接得到樁的荷載和變形特征的是直接試驗(yàn)法，其它方法盡管能間接判定樁的承載力，但樁的實(shí)際變形特征并不能直接得到。實(shí)際工程中應(yīng)該重視這一問(wèn)題。討論問(wèn)題1深層載荷試驗(yàn)?zāi)芊裢耆〈鷺兜妮d荷試驗(yàn)討論盡管規(guī)范上明確表示對(duì)持力層較密實(shí)、單樁承載力很高的大直徑端承型樁，可采用深層平板載荷試驗(yàn)確定樁端土的承載力特征值，但是樁的承載力并不僅僅取決于樁周地層，樁的施工工藝也是決定樁的承載力的至關(guān)重要的一個(gè)因素（例如鉆孔灌注樁，樁底沉淀是影響樁承載力的重要因素之一），如果僅僅通過(guò)判定樁端土的承載力就簡(jiǎn)單地得出樁的承載力結(jié)果，顯然要冒一定的風(fēng)險(xiǎn)。另外，對(duì)于沉降敏感的建筑物，樁的沉降和沉降差也是判定樁的承載力能否滿足要求的重要因素，不通過(guò)直接試驗(yàn)法，如何對(duì)樁的沉降和沉降差得出明確結(jié)論呢討論問(wèn)題2樁的豎向載荷試驗(yàn)其加載量要否考慮樁身強(qiáng)度因素討論樁的極限承載力的出現(xiàn)分兩種情況，一種是樁周土的破壞（包括大的變形），另一種是樁身的破壞。能否僅僅根據(jù)樁的載荷試驗(yàn)得到的極限承載力直接確定樁的承載力特征值，是值得商榷的，原因是某些樁的實(shí)際樁身強(qiáng)度可能遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，對(duì)于采用實(shí)際強(qiáng)度確定承載力的情況可能造成樁的承載力被夸大而喪失代表性。因此，樁的豎向載荷試驗(yàn)其加載量（尤其在試樁階段）不應(yīng)超過(guò)樁的設(shè)計(jì)強(qiáng)度決定的極限承載力，如果樁的極限承載力已經(jīng)超過(guò)按照樁身設(shè)計(jì)強(qiáng)度確定的極限承載力，則應(yīng)重新?lián)Q算現(xiàn)樁身強(qiáng)度，進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)調(diào)整，否則提交的試驗(yàn)結(jié)果是不合理的，容易為工程埋下隱患。（相關(guān)規(guī)范條文見(jiàn)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范859款）四、樁的豎向抗壓載荷試驗(yàn)可依據(jù)的最新標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行較新的涉及樁的豎向抗壓載荷試驗(yàn)的國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有1、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB5000720022、建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范JGJ10620033、建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ9494討論問(wèn)題現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樁的豎向抗壓載荷試驗(yàn)的規(guī)定是否統(tǒng)一討論1、2規(guī)范中均采用了最新的概念，如承載力特征值等，但有些內(nèi)容也是不盡相同的，例如規(guī)范1中對(duì)堆載法施加于地基的壓應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)地基承載力特征值，而規(guī)范2規(guī)定堆載法施加于地基的壓應(yīng)力不超過(guò)地基承載力特征值的15倍，二者規(guī)定的不同對(duì)于堆載法的實(shí)施可產(chǎn)生較明顯的差異。對(duì)于樁的承載力的確定方法，3部規(guī)范也有一定的差別，規(guī)范2對(duì)大直徑樁規(guī)定了采用相對(duì)沉降的方法確定樁的極限承載力，但1規(guī)范并無(wú)此規(guī)定。另外對(duì)于試驗(yàn)終止條件的判定也有不同的規(guī)定（如2規(guī)范有末級(jí)沉降大于前級(jí)沉降5倍的規(guī)定，而1規(guī)范則無(wú)），且每部規(guī)范都有其特點(diǎn)。鑒于現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有一定的差異，試驗(yàn)時(shí)除結(jié)合具體的工程要求采用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)外，也可將3部標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合起來(lái)使用，使試驗(yàn)和分析過(guò)程更加合理。五、樁的豎向抗壓載荷試驗(yàn)試驗(yàn)過(guò)程應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題樁的載荷試驗(yàn)實(shí)施過(guò)程并不難，主要有以下值得注意的問(wèn)題1、設(shè)備安裝A、沉降觀測(cè)儀表的安裝位置應(yīng)在樁頂平面以下2050CM，儀表應(yīng)對(duì)稱排布并位于同一水平面。討論問(wèn)題沉降觀測(cè)儀表能否安裝在樁頂平面以上的千斤頂或其它傳力部件上討論答案是否定的。大家都知道在樁頂施加荷載后樁頂平面及其上下兩側(cè)一定范圍內(nèi)是應(yīng)力的主要集中區(qū)域，在該區(qū)域?qū)儆诓环€(wěn)定區(qū)域，樁身或傳力部件的側(cè)向位移甚至樁身的局部表面裂隙將對(duì)沉降觀測(cè)結(jié)果產(chǎn)生明顯影響，有時(shí)可導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的錯(cuò)誤這一點(diǎn)必須引起足夠重視。B、堆載法載荷試驗(yàn)基準(zhǔn)樁（梁）與壓重平臺(tái)內(nèi)邊緣的距離應(yīng)大于2M，規(guī)范2甚至規(guī)定不小于4D。堆載荷重施加于地基的壓應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)地基承載力特征值（規(guī)范2規(guī)定不小于15倍地基承載力特征值，堆載難度明顯降低）。討論問(wèn)題堆載法實(shí)施的主要難度是什么討論許多人認(rèn)為，堆載法的主要難度是荷重的大小，其實(shí)荷重的大小只是堆載難度體現(xiàn)的一方面，有時(shí)甚至是次要的方面，而如何滿足規(guī)范中對(duì)于基準(zhǔn)樁和堆載區(qū)地基承載力的要求才是堆載法最難解決的問(wèn)題。試舉一例樁徑1M，樁周地基承載力特征值100KPA，堆載荷重10000KN，堆載設(shè)備尺寸10M10M，則堆載后作用于地基的合理有效面積為10044314498（M2），折合到地基上的最大應(yīng)力為10000/498201（KPA），顯然地基承載力無(wú)法滿足，此種情況下，地基可承受的最大堆載荷重依據(jù)規(guī)范2計(jì)算為4981507470（KPA）。如果按照規(guī)范1計(jì)算地基可承受的最大堆載荷重僅為4981004980（KPA）。那是否可不嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范上的這些規(guī)定呢顯然，規(guī)范作這些限制主要考慮到試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，如果不考慮地基承載力因素，也不考慮基準(zhǔn)樁與堆載支座的水平距離，那么作用在地基上的堆載應(yīng)力一旦造成地基破壞或產(chǎn)生大的側(cè)向擠出，而基準(zhǔn)樁如果靠近地基破壞區(qū)，那對(duì)試驗(yàn)結(jié)果是否帶來(lái)影響就可想而知了2、觀測(cè)有些單位在作樁的載荷試驗(yàn)時(shí)依然采用傳統(tǒng)的人工加荷、人工觀測(cè)的方法，這在觀測(cè)人員責(zé)任心強(qiáng)、經(jīng)驗(yàn)豐富的情況下也無(wú)可厚非。但是載荷試驗(yàn)的觀測(cè)過(guò)程尤其是每級(jí)荷載的穩(wěn)定過(guò)程需要按規(guī)定進(jìn)行準(zhǔn)確的記錄，而采用人工的辦法準(zhǔn)確地完成這一過(guò)程是有一定困難的，即使能夠完成記錄，記錄的真實(shí)性和準(zhǔn)確性都存在一定疑問(wèn)。為此，在樁的豎向抗壓載荷試驗(yàn)中，應(yīng)該提倡采用全自動(dòng)電腦控制的加荷觀測(cè)方式，實(shí)踐證明，如此可大幅度提高試驗(yàn)成果的質(zhì)量，尤其對(duì)于研究樁在荷載施加過(guò)程中的性狀，提供了最值得信賴的數(shù)據(jù)。問(wèn)題討論為什么提倡采用全自動(dòng)試驗(yàn)裝置進(jìn)行單樁豎向抗壓載荷試驗(yàn)討論大家都知道，一般情況下每級(jí)荷載作用下，樁的變形主要發(fā)生在加載后的12小時(shí)內(nèi)，在穩(wěn)荷過(guò)程中發(fā)生的沉降只占一小部分，因此在加荷后的第1小時(shí)內(nèi)，穩(wěn)荷精度很重要，如果采用人工穩(wěn)荷難度很大（穩(wěn)荷速度慢，精度低），而采用機(jī)器自動(dòng)穩(wěn)荷則很容易控制，這也就是我們推崇采用全自動(dòng)試驗(yàn)裝置進(jìn)行單樁豎向抗壓載荷試驗(yàn)的主要原因。3、卸載觀測(cè)的重要性規(guī)范中只提到了卸載方法，卻并沒(méi)有說(shuō)明卸載資料如何利用，有關(guān)卸載資料利用的文獻(xiàn)相對(duì)也較少。許多單位甚至在試驗(yàn)時(shí)省略了卸載觀測(cè)，認(rèn)為卸載無(wú)用的大有人在事實(shí)上卸載觀測(cè)對(duì)于正確判斷樁在荷載作用下工作性狀非常重要，我們都知道樁的變形分幾個(gè)階段近似彈性、彈塑性、塑性。在荷載作用下，樁的變形究竟處于哪個(gè)階段，僅從沉降變形上觀察是不完全的，因?yàn)閺某两底冃紊鲜呛茈y發(fā)現(xiàn)樁的彈性變形的，樁的彈性變形只能從卸載回彈上進(jìn)行觀測(cè)，一根樁在某級(jí)荷載下引起的變形究竟是彈性變形占主要還是塑性變形占主要，實(shí)施卸載便可一目了然問(wèn)題討論缺少卸載資料及其分析的單樁豎向抗壓載荷試驗(yàn)是否完整討論答案肯定是不完整的。樁在荷載下的變形性狀需要一次完整的加、卸載過(guò)程才能掌握。卸載獲得的直接參數(shù)是回彈率，卸載曲線的形態(tài)也可部分反映出樁的承載性狀，因此通過(guò)卸載資料分析可使載荷試驗(yàn)結(jié)果更完整。4、試驗(yàn)過(guò)程的安全性問(wèn)題安全問(wèn)題包括反力裝置的安全、傳力裝置的安全、安裝過(guò)程的安全、用電的安全等。這里主要談傳力裝置中液壓系統(tǒng)的安全。規(guī)范2在423條規(guī)定“試驗(yàn)用壓力表、油泵、油管在最大加載時(shí)的壓力不應(yīng)超過(guò)規(guī)定工作壓力的80”，此項(xiàng)規(guī)定對(duì)于實(shí)際試驗(yàn)工作的安全提供了保證，應(yīng)該嚴(yán)格遵照?qǐng)?zhí)行。問(wèn)題如何對(duì)載荷試驗(yàn)油壓系統(tǒng)的安全出力作出估算討論一般國(guó)產(chǎn)千斤頂在額定出力情況下的最大油壓是已知的，例如上海江南機(jī)械廠出的型噸千斤頂在額定出力時(shí)的油壓為，如果按照其額定出力使用，則與其配套使用的壓力表、油泵、油管的額定工作壓力應(yīng)高于。相反，如果已知并聯(lián)千斤頂數(shù)目和型號(hào)及配套系統(tǒng)