平板载荷试验装置改进技术研究与应用

平板载荷试验装置改进技术研究与应用

梁伟强

肇庆市高要区建筑工程质量安全检测中心，广东省肇庆市 526000

摘要： 作为地基土最传统最直观的承载力检测方法——平板载荷试验，已经广泛应用于地基承载力检测中，可有效评定地基承载力是否满足设计要求。本文主要结合平板载荷试验设备安装效率低的问题，针对平板载荷试验安装设备的改进技术进行研究，对于数量较多的工程可有效较少安装时间，提高安装效率，更快速的完成试验。

关键词：平板载荷试验；承压板；主梁；压板承台装置

1 引言

平板载荷试验起源于20世纪30年代的苏、美等国，该方法是通过对天然地基、处理土地基 和复合地基的表面逐级施加竖向压力，测量其沉降随时间变化，以确定其承载能力与变形参数的试验方法^[1]。平板载荷试验以其直观便捷的检测方式得到广泛认可，已成为地基承载力最普遍的检测方法，广泛应用于建筑、交通、市政、水利等各个行业中。

而由于平板载荷试验承压板尺寸是由地基影响深度决定的，所以不同项目的承压板尺寸也不一样，安装的钢梁也相对零散，对于数量较多的工程检测效率低，如何快速、高效地完成检测任务是检测人员面临的一道难题。

2 现有装置存在的问题

平板载荷试验通常采用压重平台反力装置，该装置包含承压板、千斤顶、主梁，副梁、枕板、混凝土配重块等，如图1所示。该装置安装过程首先在受检点位置放置承压板，然后放上千斤顶，千斤顶上放枕板、枕板上放主梁，主梁上放副梁，副梁上放混凝土配重块，以上过程都要依次进行，还要保证平稳，对于数量较多的工程安装效率低下，还存在以下两个主要问题：

图1 平板载荷试验设备及安装示意图

（1）承压板尺寸不一

由于建筑面积大，地质条件复杂，不同单位工程土质情况存在差异，有些差异较大，导致不同单位工程需使用不同尺寸的承压板才能达到检测要求，每次转点需将所需压板同时转运，非常麻烦，而目前用的较多的尺寸为1m²板和0.5m²板，如果能将两个尺寸的承压板进行组合，可省时省力。

（2）设备独立未整合

以上所述设备尺寸如下：承压板厚度2-3cm，面积0.5m²-1m²；副梁由3根小钢梁组成，长度6m左右；主梁由1根2m长，30cm-50cm高钢梁组成；枕板为10cm厚钢板；千斤顶高度30cm-50cm不等，混凝土配重块尺寸为2m×1m×1m，根据上所述安装过程可见费时费力，影响检测效率。

2 设备综合改进措施

针对以上存在的问题，提出以下改进措施：

（1）由于承压板常用尺寸目前就两种，从而想到将两块板组合成一个压板承台，两面采用不同尺寸，既可以满足1m²板的检测需求，又可以满足0.5m²板的检测需求。

（2）由于平板载荷试验承载力相对较小，基本上在100T以内，故考虑将主梁与副梁组合成一个刚筏，再根据千斤顶高度来设计压板承台高度，使之与千斤顶高度之和正好与两边反力支墩高度一致，这样千斤顶可以直接顶到刚筏的中心，这样安装时直接放置压板承台，再放置千斤顶，之后放置刚筏，极大节省了安装时间，提高效率。

以下通过实物图对平板载荷试验设备及安装传统方式 和改进方式进行直观对比，并简述改进后的优点。

（一）改进前平板载荷试验装置

图2 改进前平板载荷试验安装示意图

如图所示，改进前传统设备包括：1块承压板（1块备用），1个千斤顶、1根主梁、3根副梁、2根基准梁、若干混凝土块。由于该主梁较长，两边还增加了2个支撑架。安装过程大概1小时左右。

（二）改进后平板载荷试验装置（压板承台+钢筏）

图3 改进后平板载荷试验设备及安装示意图

如图所示，改进后设备包括：1个压板承台，1个千斤顶，1个刚筏、2根基准梁、若干混凝土块。由此可见，设备明显减少，安装效率显著提高。安装过程大概半小时左右。改进后的2个主要设备为压板承台和钢筏，设备简单，安装快捷。

（1）压板承台

图4 压板承台及安装示意图

由图4可见，两块承压板由中间及四周的小钢板进行连接，经验算承载力>100T，根据100T以内千斤顶高度范围在30cm-40cm，将承压板承台设计成高60cm，这样千斤顶高度与承台高度之和正好或接近两边支墩高度，从而千斤顶可以直接顶到刚筏中间那根加固梁提供反作用力，经抗压强度和稳定性验算满足要求。

压板承台抗压强度和稳定性验算

以Q235钢为例

①抗压强度验算

σ=N/A=1000KN/0.02m*0.1m*8=62.5MPa＜235MPa

经验算，抗压强度满足要求。

②稳定性验算

根据规范^[2]要求，稳定性应满足：N≤φAf

φAf=0.9* *235MPa=3380KN＞1000KN

经验算，稳定性满足要求。

（2）刚筏

图5 钢筏及安装示意图

由图5可见，将1根主梁与3根次梁连为一个整体，中间主梁经验算承载力>100T，省去了单独安装主梁的过程，且不需要额外2个支撑架，安装后相比3根副梁更加稳定，提高了设备安全，提高了检测效率。

3 工程应用

将改进后的设备应用于高要区多项大型工程中，对提高检测效率起到了较好的效果，主要应用工程如下：

（1）高要区某安置房工程

该工程为韶关市重点工程，共101栋天然独立基础，平板载荷试验检测数量共303个，场地条件差，工期任务紧，同时采用3套该压板试验装置，有效的提高了安装与设备转运效率，为委托方争取了时间，顺利在要求的节点完成了检测任务，目前已完成200余个平板载荷试验。平均节省工期半个月以上。

（2）高要区某厂房

该工程为重大民生工程，基础部分为天然地基，部分采用鹅卵石换填，目前已完成平板载荷试验20余个，都在委托方要求的时间内完成了检测工作。平均节省工期3天以上。

（3）高要区某产业园

该工程基础为微风化岩，需采用岩基载荷试验，由于岩基载荷试验需采用直径为300mm的圆形承压板，故在试验前已清理出圆板大小点位，周围地面标高略低于点位处标高，将圆板放置好后再放置压板承台，将0.5m²面朝下，保证圆板在承压板正下方，全部安装好后即开始进行试验，试验过程顺利，试验结果真实有效。

通过以上几个工程的应用可以看出，这种改进压板承台装置，同时具备两种尺寸承压板，便于应对不同地质情况，刚筏替代主梁和次梁，减少吊装时间，提高安装效率。对于平板载荷试验数量较多的工程，可以起到很大的作用。该装置优化资源，提高效率，降低成本，创造效益，具有很强的推广意义。

4 结语

通过对平板载荷试验设备进行改进，将设备进行整合，可有效提高安装效率，从而提高检测效率， 该技术主要创新点如下：

（1）将两块承压板组合成一个承压板承台，其中一面的面积为0.5m²，另一面的面积为1m²，可根据试验需要灵活选择。

（2）将主梁与次梁组合制作成一个小型刚筏，使之成为一个整体，使千斤顶不用通过主梁而直接顶到刚筏中间那根梁上，从而提供作用反力，省去了主梁，节省了安装时间，提高了效率。

（3）该装置同样适用于岩基载荷试验，在承压板承台下正中心处放置岩基载荷试验所需直径为300mm的圆形承压板即可。

参考文献

[1] 广东省标准编写组.DBJ/T15-60-2019建筑地基基础检测规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2019.

[2] 中华人民共和国国家标准编写组.GB50017-2017钢结构设计规范[S]．北京：中国建筑工业出版社，2017.

5