浅层平板载荷试验技术研究

浅层平板载荷试验技术研究

施志鸿

身份证号： 450721198706234934

[摘要]为了在建筑地基检测中贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全适用、技术先进、确保工程质量，针对不同建筑地基采用不同检测方法进行检测，为现场施工提供技术依据及支持。建筑地基检测方法的选择应根据各种检测方法的特点和适用范围，考虑地质条件及施工质量可靠性、使用要求等因素因地制宜、综合确定。浅层平板载荷试验在现场模拟建筑物基础工作条件的原位测试。可在试坑、深井或隧洞内进行，通过一定尺寸的承压板，对岩土体施加垂直荷载，观测岩土体在各级荷载下的下沉量，相关试验数据用来研究岩土体在荷载作用下的变形特征，确定岩土体的承载力、变形模量等工程特性。

[关键词]浅层平板载荷；检测；沉降

1、浅层平板载荷试验适用范围及检测目的

1.1载荷试验适用于测定承压板下应力主要影响范围内岩土的承载力和变形特性。

1.2浅层平板载荷试验适用于判定浅层地基承载力特征值是否满足设计要求。

1.3浅层平板载荷检测适用于浅层地基土、灰土垫层地基、砂石垫层地基、土工合成材料垫层地基、粉煤灰垫层地基、强夯地基、注浆垫层地基、预压地基的地基承载力检测。

2、试验装置、仪器及设备

2.1仪器设备

2.1.1 JCQ-503D静力荷载测试仪（设备有效期为一年）

荷载测试通道

 2.1.2 QF型分离式油压千斤顶

设备 规格参数 备注

 2.2仪器设备的安装

2.2.1检测加载采用油压千斤顶。油压千斤顶的中心与承压板中心重合。它所提供的最大力不小于最大加载量的1.2～1.5倍。如不满足可采用两台及两台以上油压千斤顶并联同步工作，并联工作的油压千斤顶采用同型号、规格的油压千斤顶，油压千斤顶的合力中心与承压板中心线重合。

2.2.2荷载测量可用放置在千斤顶上的测力计、荷重传感器直接测定；或采用并联于油压千斤顶油路的压力表或压力传感器测定油压力，根据油压千斤顶校验率定值（曲线）换算荷载。测力计、荷重传感器的测量误差不大于1%，合理选择测力计或荷重传感器，最大检测荷载不小于测力计或荷重传感器量程的0.15倍。压力传感器的测量误差不大于1%，压力表精度优于或等于0.4级，最大试验荷载不小于压力表或压力传感器量程的0.25倍。检测用油泵、油管、多通联通器、压力表、压力传感器的容许压力大于最大加载时油压千斤顶压力的1.2倍，测力计、荷重传感器容许测力最大值大于最大加载值的1.2倍。

2.2.3沉降测量采用大位移传感器或大量程百分表（量程等于大于30mm），并符合下列规定：

⑴测量误差不大于0.1%FS，分辨力优于或等于0.01mm。

⑵在其载荷板两个正交方向对称安置4个位移传感器或大量程百分表。

⑶沉降测定平面在承压板上，测点牢固地固定于承压板上。

⑷基准梁具有一定的刚度（宜采用工字钢作基准梁高跨比不小于1/40），梁的一端固定在基准桩上，另一端应简支在基准桩上。基准桩打入地面以下足够的深度，一般不小于1米。

⑸承压板的刚度要足够大，在最大载荷下承压板中心与承压板边的变形差与承压板边长的比在1/1000之内。

⑹固定和支撑位移传感器或大量程百分表的夹具及基准梁避免气温、振动及其它外界因素的影响。

2.2.4检测加载装置：加载反力装置可根据现场实际条件取下列三种形式之一：

⑴锚桩横梁反力装置：锚桩横梁反力装置的承载力不得小于预估最大试验荷载的1.2倍。对锚桩抗拔力（地基土、抗拔钢筋、桩的接头）进行验算。

⑵压重平台反力装置：平台反力装置的容许承载能力不少于预估最大检测荷载的1.2倍压重量不少于预估最大检测荷载的1.2倍，压重应在检测前一次加上，并均匀稳固放置于平台上，压重支墩施加于地基的压力不大于地基承载力特征值的1.2倍。

⑶地锚横梁反力装置：横梁反力装置的承载力不小于预估最大试验荷载的1.2倍，地锚的上拔力大于预估最大试验荷载的1.6倍。以承压板中心为中心点对称布置地锚。

2.2.5承压板中心、锚桩、地锚、压重平台支墩边和基准桩之间的中心距离符合下列表中规定：

距离反力装置 承压板中心与锚桩、地锚中心、压重平台支墩边 承压板中心与 基准桩中心 基准桩中心与锚桩、地锚中心、压重平台支墩边

 注：1、b为承压板直径或边宽。

2、软土场地堆载重量较大时，增加支墩边与基准桩中心和承压板中心之间的距离，并在检测过程中观测基准桩的竖向位移。

2.2.6开挖试坑的边长不小于承压板边长或直径的3倍，开挖至检测深度（一般是设计基底标高）。

2.2.7放置承压板：在试坑中心根据承压板大小铺设不超过20mm厚度的砂垫层并找平，砂垫层尺寸应比承压板每边大出约50mm。然后小心平放承压板，防止斜角着地。

2.2.8所用压力表、压力传感器、测力计、荷重传感器、位移传感器、百分表校正合格后使用。压力表、压力传感器要与千斤顶组装配套，进行荷载示值检定后使用。

图1 检测设备安装示意图

3、检测技术和抽样数量

3.1检测开始时间符合下列规定

3.1.1天然地基土、深层地基土、岩基的检测作好检测准备工作后即可进行检测。

3.1.2砂、砂石、石垫层地基的检测间隔时间为3天。

3.1.3灰土垫层地基的检测间隔时间为10天。

3.1.4素土垫层地基、素土铺设土工合成材料垫层的检测，对于粘性土垫层，间隔时间为21～28天；对于粉土垫层，间隔时间为14～21天。

3.1.5预压法处理地基的检测，在真空预压法处理地基结束后或堆载法处理地基结束后即可进行检测。

3.1.6强夯法处理地基的检测，对于碎石土和砂土地基，间隔时间为7～14天；对于粉土和粘性土地基，间隔时间为14～28天。

3.1.7强夯置换处理地基的检测，间隔时间为28天。

3.1.8振冲法处理地基的检测，对于粉质粘土地基，间隔时间为21～28天，对于粉土地基间隔时间为14～21天。

3.2抽样数量

3.2.1对于同一单体工程、同一地层地基土，确定地基土承载力特征值的静载荷检测抽样不少于三点。对于灰土地基、砂石地基、土工合成材料地基、粉煤灰地基、强夯地基、注浆地基、预压地基，其竣工后的地基承载力（或强度）必须达到设计要求的标准静载荷检测数量，每个单体工程不少于3点，处理面积超过1000 m2工程，处理面积每增加1000 m2以内增加1 点。

3.2.2对于强夯置换法竣工验收承载力检测的数量，根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定，对于简单场地上的一般建筑物，每个单体工程地基的载荷检测点不少于3点；对于复杂场地或重要建筑地基应增加检测点数。强夯置换地基载荷检测数量不少于墩点数的1%，不少于3点。

4、现场检测

4.1按工程设计要求的基底标高开挖试坑，承压板面积不小于0.25㎡，对于软土不小于0.5㎡。试坑宽度大于载荷板宽度或直径的3倍。

4.2为了保持被检测的地基土的天然湿度与原状结构，注意做到在检测之前在坑底预留20～30cm厚的原土层，待设备安装时挖去找平，在底部平铺上约20mm厚的密实中粗砂，并立即放上承压板。试坑标高低于地下水位时，先将水降到检测标高，在底部铺20mm厚的砂垫层，立即放上承压板，待水位恢复后进行检测。

4.3在检测前对仪表作如下检查：

4.3.1检查油压千斤顶是否安装在承压板的中心位置，检查压力表指针是否指零，或压力传感器与仪器连接，仪器读数是否为零。

4.3.2检查百分表或位移传感器与基准梁安装是否牢稳，百分表或位移传感器是否在承压板的中心线位置上，轻击基准梁，看百分表指针是否灵敏，或位移传感器与仪器连接，轻击基准梁，仪器读数是否灵敏。

4.4检测加载方式符合下列规定：

4.4.1加荷分级进行，施加的总荷载一般要达到或超过地基土的极限荷载。试验地基土是否满足设计要求时，可加荷至地基土设计承载力特征值的二倍，加荷分级不少于8级。

4.4.2加载时使荷载传递均匀、连续、无冲击，每级荷载在维持过程中的变化幅度不超过分级荷载的1/10。各级荷载下要随时观看压力表值或压力传感器是否在要求的数值上，如有减少要随时补压。

4.5每级荷载下的沉降观测按每级加荷后，1小时内按间隔10、10、10、15、15min进行一次沉降观测，1小时后按每30min进行一次沉降观测。应详细认真作好沉降记录，如有不正常情况出现应作好记录，分析找出原因。

4.6各级荷载下的沉降必须达到相对稳定后才可进行下一级荷载的加荷。各级荷载下的沉降相对稳定标准是连续两小时内，每小时的沉降量少于0.1mm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载。

4.7检测过程中可以终止加荷而卸荷的条件,在检测过程中出现下列现象之一时，可以终止加荷而卸荷。

4.7.1承压板周围的土明显的侧向挤出。

4.7.2沉降急骤增大，荷载～沉降（p～s）曲线出现陡降段。

4.7.3在某一级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定。

4.7.4沉降量与承压板宽度或直径之比大于等于0.06。

4.8检测资料的整理

4.8.1分别计算每级荷载下沉降增量和沉降量。

4.8.2根据各级荷载和相应的总沉降量绘制p～s曲线图。

5、检测数据的分析与判定

5.1对于满足下列情况之一的，其对应的前一级荷载定为极限荷载。

5.1.1承压板周围的土明显侧向挤出。

5.1.2沉降急骤增大，荷载～沉降（p～s）曲线出现陡降段。

5.1.3在某一级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定。

5.1.4沉降量与承压板宽度或直径之比大于等于0.06。

5.2浅层平板载荷检测承载力特征值的确定。

5.2.1当p～s曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值。

5.2.2当极限荷载小于对应比例界限荷载值的2倍时，取极限荷载的一半。

5.2.3当不能按上述二项要求确定时，当承压板面积为0.25～0.50m2，可取s/b=0.01～0.015（s—承压板的沉降量；b—承压板的宽或直径）所对应的荷载，但其值不大于最大加载量的一半。

5.3检测结论的评定

5.3.1同一土层参加统计的检测点不少于三点，当检测实测值的极差不超过平均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。特征值计算准确到5kPa。

如果该土层的地基承载力特征值达到或超过设计地基承载力特征值，检测结论为达到设计地基承载力特征值的要求。

如果该土层的地基承载力特征值未达到设计地基承载力特征值，检测结论为未达到设计地基承载力特征的要求。

5.3.2同一土层参加统计的检测点不少于三点当检测实测值的极差超过平均值的30%时，不予评定。有关各方，建设、设计、监理、施工应分析极差过大的原因，结合工程具体情况进行处理。

参考文献：

[1]《建筑地基检测技术规范》（JGJ340-2015）；

[2] 《建筑地基基础工程施工质量验收标准》（GB 50202-2018）；

[3] 《建筑施工手册》第五版；

[4] 《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）。