地基承載特性，包括地基承載力和地基沉降變形參數(shù)，是天然地基最重要的力學(xué)指標(biāo)?，F(xiàn)在全國各大城市的高層建筑日益增多，一些項(xiàng)目因地基地質(zhì)條件較好，設(shè)計(jì)成獨(dú)立基礎(chǔ)或筏板基礎(chǔ)，采用天然或人工地基作為基礎(chǔ)持力層，不但可以節(jié)約造價(jià)成本，還可大大縮短基礎(chǔ)工程施工工期，被一些建設(shè)單位所青睞。但很多項(xiàng)目天然地基承載特性直接采用地勘報(bào)告提供的經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行判定，只是簡單地讓勘察和設(shè)計(jì)單位根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)槽和驗(yàn)收，在基礎(chǔ)施工前未得到有效檢測和驗(yàn)證，導(dǎo)致建筑物竣工后出現(xiàn)沉降量過大、不均勻沉降、傾斜或開裂等現(xiàn)象。地基承載特性檢測越來越得到行政主管部門和專家的重視。

目前地基承載特性的檢測方法主要有載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等。載荷試驗(yàn)雖費(fèi)時(shí)費(fèi)力，但不受土（巖）層類別的限制，是最可靠、最直接的地基承載特性確定方法，當(dāng)前被普遍采用和認(rèn)可，所以廈門地區(qū)規(guī)定：“天然地基的承載力必須采用現(xiàn)場淺層平板載荷試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)”。

城市市區(qū)的基坑工程日益普遍，復(fù)雜深基坑坑底的地基或樁基礎(chǔ)的承載特性檢測隨之涌現(xiàn)，這需要檢測人員充分地收集資料，并運(yùn)用專業(yè)知識，根據(jù)工程實(shí)際情況，趨利避害，設(shè)計(jì)優(yōu)化最佳的檢測試驗(yàn)方案，以實(shí)現(xiàn)檢測的目的，更好地為工程建設(shè)服務(wù)。

工程概況

某綜合辦公大樓，主樓建筑層數(shù)為25層，建筑層高95米，裙樓3層，地下室4層。該項(xiàng)目周邊老舊建筑和城市主干道路環(huán)繞，基坑開挖深度約16米，基坑支護(hù)采用坡頂放坡、單排樁（灌注樁）+壓力分散型錨索+上下兩道混凝土內(nèi)（角）支撐的聯(lián)合支護(hù)體系。該基坑長約120米，最寬處約75米，最窄處僅約11米。

基坑底部地層為強(qiáng)、中風(fēng)化凝灰熔巖，裂隙和結(jié)構(gòu)面發(fā)育，基巖出露深淺分布不均，基礎(chǔ)型式采用筏板基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)總面積為5329m2，具體詳見表1。

該項(xiàng)目基坑面積較小，形狀不規(guī)則，有復(fù)雜的兩道內(nèi)（角）支撐，基坑平面內(nèi)凈空面積小，基坑工程施工完成、基坑內(nèi)土石方全部開挖完畢至坑底后，現(xiàn)場無條件預(yù)留施工臨時(shí)道路或棧橋，這些客觀因素加大了天然地基承載特性檢測實(shí)現(xiàn)的難度。

選定試驗(yàn)方案及優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1選定試驗(yàn)方法、試驗(yàn)數(shù)量及試驗(yàn)承壓板

該工程地基為強(qiáng)風(fēng)化巖或中風(fēng)化巖，地基承載特性檢測采用載荷試驗(yàn)的方法最合適。

土（巖）地基載荷試驗(yàn)分為淺層平板載荷試驗(yàn)、深層平板載荷試驗(yàn)和巖基載荷試驗(yàn)。淺層平板載荷試驗(yàn)適用于確定淺層地基土、破碎、極破碎巖石地基的承載力和變形參數(shù)；深層平板載荷試驗(yàn)適用于確定深層地基土和大直徑樁的樁端土的承載力和變形參數(shù)，試驗(yàn)深度不應(yīng)少于5m；巖基載荷試驗(yàn)適用于確定完整、較完整、較破碎巖石地基的承載力和變形參數(shù)。

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）只要求淺層平板載荷試驗(yàn)對同一土層試驗(yàn)點(diǎn)不應(yīng)少于3點(diǎn)，未規(guī)定地基基礎(chǔ)面積不同時(shí)相應(yīng)的試驗(yàn)檢測數(shù)量，而《建筑地基檢測技術(shù)規(guī)范》JGJ340-2015的規(guī)定較具體：“單位工程檢測數(shù)量為每500m2不應(yīng)少于1點(diǎn)，且總試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)不少于3點(diǎn)”，故本次試驗(yàn)選用此規(guī)范的要求進(jìn)行。本工程土狀、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖地基各選取檢測數(shù)量為3點(diǎn)進(jìn)行淺層平板載荷試驗(yàn)，委托最大試驗(yàn)荷載均為地基承載力特征值的2.0倍即分別對應(yīng)為800kPa和1400kPa；本工程中風(fēng)化凝灰熔巖地基選取檢測數(shù)量為6點(diǎn)進(jìn)行巖基載荷試驗(yàn)，委托最大試驗(yàn)荷載為巖基承載力特征值的3.0倍即6600kPa。在基坑坑底具體選取的試驗(yàn)點(diǎn)位詳見圖1，其中1#、11#、12#點(diǎn)的試驗(yàn)地層為土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖， 2#、3#、7#點(diǎn)的試驗(yàn)地層為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖，其余試驗(yàn)點(diǎn)試驗(yàn)地層為中風(fēng)化凝灰熔巖。

載荷試驗(yàn)壓板尺寸不同，影響深度就不同，尺寸越大，影響范圍越深[3]?？紤]尺寸效應(yīng)，載荷試驗(yàn)壓板尺寸的影響范圍約為2.0～2.5倍承壓板直徑（或邊寬）的深度范圍，故承壓板應(yīng)盡量選擇面積大的，但需把最大試驗(yàn)荷載控制在現(xiàn)場客觀條件及設(shè)備的可承受范圍以內(nèi)。天然地基淺層平板載荷試驗(yàn)承壓板面積不應(yīng)少于0.25 m2，本次試驗(yàn)承壓板設(shè)計(jì)采用面積為0.5 m2的圓形承壓板（直徑約798mm）。巖基載荷試驗(yàn)試驗(yàn)承壓板采用直徑 300mm 圓板（面積約0.07 m2）。承壓板還需滿足剛度和強(qiáng)度要求，以保證試驗(yàn)加載過程中不出現(xiàn)翹曲變形。根據(jù)選定的承壓板面積及委托最大試驗(yàn)荷載值，得出本次土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖和碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖地基淺層平板載荷試驗(yàn)最大加載值分別為400kN和700kN，中風(fēng)化凝灰熔巖地基巖基載荷試驗(yàn)最大加載值為467kN。

3.2選取及設(shè)計(jì)反力裝置

載荷試驗(yàn)的反力裝置主要有：壓重平臺反力裝置、錨樁反力裝置、錨樁壓重聯(lián)合反力裝置、地錨反力裝置。地錨反力裝置根據(jù)螺旋鉆受力方向的不同可分為斜拉式(也即傘式)和豎直式 。

壓重平臺反力裝置是目前地基基礎(chǔ)檢測行業(yè)使用最普通的反力型式，在試驗(yàn)現(xiàn)場較開闊平整、起重和運(yùn)輸車輛能正常行走的場地，運(yùn)轉(zhuǎn)效率高，被大量采用，尤其適用于最大加載量為2000kN～30000 kN的基樁靜載抗壓試驗(yàn)。本次的載荷試驗(yàn)最大加載值為400kN～700kN，噸位較小，且現(xiàn)場未預(yù)留施工臨時(shí)道路或棧橋，基坑內(nèi)有復(fù)雜的內(nèi)（角）支撐系統(tǒng)，基坑平面凈空太小，若采用壓重平臺反力裝置進(jìn)行試驗(yàn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，需起用較大噸位的起重機(jī)械才能將壓重設(shè)備就位，且壓重設(shè)備在該基坑底無法運(yùn)輸及堆載，故選取豎直式地錨反力裝置比較合適。它小巧輕便, 安裝簡單, 成本較低，但需注意要讓地錨反力裝置盡量居中,地錨需提前施打，且施打的地錨需有一定的安全系數(shù)和較高的可靠度，因?yàn)樵谠囼?yàn)過程中一旦地錨被拔出, 則試驗(yàn)將不能繼續(xù)進(jìn)行。因4根錨桿的反力裝置相比兩根錨桿的反力裝置在結(jié)構(gòu)上具有更好的安全穩(wěn)定性，本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)的地錨反力裝置采用4根錨桿對稱布設(shè)于以試驗(yàn)點(diǎn)位為中心的兩邊，錨桿與承壓板的水平凈距需大于2.0m，以消除因錨桿周邊巖土體在試驗(yàn)過程中沉降或隆起對試驗(yàn)沉降量測試的影響。

地錨設(shè)計(jì)選用自鎖式抗浮錨桿，錨桿公稱直徑為32mm，錨孔鉆孔直徑110mm，錨孔距試驗(yàn)點(diǎn)中心水平間距2500mm，錨孔進(jìn)入中風(fēng)化凝灰熔巖深度2.5m，錨孔內(nèi)灌注M30水泥砂漿，全長灌漿，并采用二次高壓注漿。依據(jù)巖土工程勘察報(bào)告提供的錨桿的極限粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，單根錨桿軸向錨固極限值約為800kN，4根地錨能提供的反力極限值約為3200kN，大于本次載荷試驗(yàn)最大加載量1.2～1.5倍的要求，且具有較高的安全系數(shù)。

3．3 優(yōu)化后的綜合檢測試驗(yàn)方案

載荷試驗(yàn)的點(diǎn)位提前按坐標(biāo)點(diǎn)位測量放樣出來，每個(gè)點(diǎn)位需標(biāo)識清晰，以試驗(yàn)點(diǎn)為中心7.0m*6.0m的范圍內(nèi)需整平。試驗(yàn)點(diǎn)下的土（巖）層開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，需盡量保持其原狀結(jié)構(gòu)和天然濕度不變，可鋪上一薄層水泥漿。以每個(gè)載荷試驗(yàn)點(diǎn)為中心對稱施打4根地錨，地錨需按圖2所示的位置布設(shè),地錨的入巖深度及施工工藝需嚴(yán)格按上述設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，地錨預(yù)留鋼筋出露試驗(yàn)地面1.5m，便于試驗(yàn)設(shè)備架設(shè)好后與錨頭采用焊接或機(jī)械螺栓的方式牢固連接。地錨反力載荷試驗(yàn)需在注漿漿液強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%以上時(shí)，才可開始進(jìn)行試驗(yàn)。

選用重量較輕的合適反力鋼梁，長6.0m、寬0.4m、高0.5m、重約1.4噸，能滿足本次試驗(yàn)受力所需的強(qiáng)度和剛度要求，且該重量和尺寸能較好實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的吊裝和運(yùn)輸。為了避免使用重量較重的混凝土塊，設(shè)計(jì)采用鋼筋或鋼材焊制兩個(gè)用于架設(shè)受力鋼梁的簡易支撐架（長1000mm、高600mm、寬600mm），用于支撐反力鋼梁及錨頭在載荷試驗(yàn)未開始前的正常架設(shè)。

為了保證試驗(yàn)的精度和可靠性，載荷試驗(yàn)所用的千斤頂和壓力傳感器（或壓力表）除滿足精度和測量誤差要求外，其量程還不應(yīng)大于最大加載量的3.0倍，且不應(yīng)小于最大加載量的1.2倍，故采用量程為1000kN的常規(guī)油壓千斤頂，可滿足本次三種不同類型的載荷試驗(yàn)的要求。

安排80噸的吊車停靠于基坑邊上的城市主干道路上，需避開交通高峰期，或用基坑內(nèi)的施工塔吊將反力鋼梁、載荷試驗(yàn)用房（本次試驗(yàn)吊裝最重的設(shè)備，約1.8噸重）、支撐架、錨頭、承壓板和千斤頂?shù)容d荷試驗(yàn)用的重型設(shè)備吊設(shè)于基坑底。在試驗(yàn)點(diǎn)上鋪設(shè)厚度小于20mm的中粗砂墊層找平，將承壓板居中放置于試驗(yàn)點(diǎn)上。然后利用在基坑底施工用的挖掘機(jī)械或施工塔吊將試驗(yàn)設(shè)備按圖2所示居中對稱架設(shè)于試驗(yàn)點(diǎn)位上，后續(xù)的載荷試驗(yàn)均利用此挖掘機(jī)械或施工塔吊將試驗(yàn)設(shè)備在場地內(nèi)運(yùn)輸與架設(shè)就位。載荷試驗(yàn)用房按離試驗(yàn)點(diǎn)位距離10m～20m處就位。

用沖擊鉆施打4個(gè)基準(zhǔn)樁孔，孔深需大于400mm，基準(zhǔn)樁孔與承壓板的凈距需滿足大于2.0m的間距要求，基準(zhǔn)樁應(yīng)牢固固定于樁孔內(nèi)，并將長為5.0m～6.0m具有一定剛度的基準(zhǔn)梁架設(shè)于基準(zhǔn)樁之上，基準(zhǔn)梁需一端固定、一端簡支于基準(zhǔn)樁上。

地錨反力載荷試驗(yàn)現(xiàn)場具體架設(shè)安裝圖，詳見圖3所示。

本次試驗(yàn)采用武漢巖海RS-JYB型靜載儀自動(dòng)采集，電動(dòng)油泵自動(dòng)加載。每級加載采用并聯(lián)于千斤頂?shù)膲毫鞲衅鳒y定油壓，并根據(jù)千斤頂率定曲線換算荷載。試點(diǎn)沉降量采用在兩個(gè)對稱方向安裝在承壓板上的2個(gè)或4個(gè)（承壓板面積小于等于0.5m2安置2個(gè)，大于0.5 m2安置4個(gè)）位移傳感器自動(dòng)測讀。

土狀、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖地基淺層平板載荷試驗(yàn)和中風(fēng)化凝灰熔巖地基巖基載荷均采用慢速維持荷載法。試驗(yàn)加載卸分級、沉降量觀測時(shí)間間隔、沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)、終止加載條件及檢測結(jié)果的評定等均按《建筑地基檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ340-2015）執(zhí)行。

試驗(yàn)情況及結(jié)果分析

采用上述優(yōu)化后的檢測試驗(yàn)方案進(jìn)行試驗(yàn)，本次檢測試驗(yàn)的12個(gè)點(diǎn)均成功完成，未出現(xiàn)地錨被拔出失效的情況。三個(gè)典型的試驗(yàn)點(diǎn)的試驗(yàn)結(jié)果情況詳見表2。

從圖4（p-s及s-Lgt關(guān)系曲線）可知，該1#試驗(yàn)點(diǎn)沉降量較小，其地基土承載力極限值不小于800kPa，因p-s曲線比例界限不明顯，故取最大試驗(yàn)荷載的一半即400kPa為該試驗(yàn)點(diǎn)的地基土承載力特征值。同理，2#試驗(yàn)點(diǎn)的地基土承載力特征值取為700kPa。

從圖5可知，6#試驗(yàn)點(diǎn)p～s曲線上無法確定比例界限，承載力未達(dá)極限承載狀態(tài)，取最大試驗(yàn)荷載的1/3所對應(yīng)的荷載值2200kPa為該試驗(yàn)點(diǎn)的巖基承載力特征值。

綜合本次12個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的試驗(yàn)情況，經(jīng)統(tǒng)計(jì)3個(gè)點(diǎn)土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖地基承載力特征值的極差未超過其平均值的30%，取此平均值400kPa為該單位工程土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖地基承載力特征值，滿足設(shè)計(jì)要求；經(jīng)統(tǒng)計(jì)3個(gè)點(diǎn)碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖地基承載力特征值的極差未超過其平均值的30%，取此平均值700kPa為該單位工程碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖地基承載力特征值，滿足設(shè)計(jì)要求；經(jīng)統(tǒng)計(jì)6個(gè)點(diǎn)中風(fēng)化凝灰熔巖地基承載力特征值的極差未超過其平均值的30%，取此平均值2200kPa為該單位工程中風(fēng)化凝灰熔巖地基承載力特征值，滿足設(shè)計(jì)要求。

從表2可知，1#試驗(yàn)點(diǎn)經(jīng)試驗(yàn)計(jì)算確定的地基變形模量E0為57.1MPa,與地勘報(bào)告提供的土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖為45MPa的地基變形模量E0經(jīng)驗(yàn)值相比，基本接近；2#試驗(yàn)點(diǎn)經(jīng)試驗(yàn)計(jì)算確定的地基變形模量E0為142.6MPa,與地勘報(bào)告提供的碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖100MPa的地基變形模量E0經(jīng)驗(yàn)值相比,稍微偏大，這與現(xiàn)場碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖較堅(jiān)硬，與中風(fēng)化凝灰熔巖較接近的情況相符。

結(jié)語

（1）相比《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011），《建筑地基檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ340-2015）規(guī)定的載荷試驗(yàn)檢測數(shù)量比較合理，且該規(guī)范對試驗(yàn)需注意的細(xì)節(jié)及卸載階段觀測間隔時(shí)間有詳細(xì)的規(guī)定，具有更強(qiáng)的可操作性。建議檢測機(jī)構(gòu)及檢測人員優(yōu)先選用該規(guī)范來指導(dǎo)進(jìn)行天然地基的載荷試驗(yàn)。

（2）檢測人員應(yīng)應(yīng)地制宜，合理克服工地現(xiàn)場的困難，充分利用現(xiàn)有的試驗(yàn)設(shè)備，優(yōu)化設(shè)計(jì)合適的檢測試驗(yàn)方案，以實(shí)現(xiàn)檢測目的、完成檢測任務(wù)。

（3）小噸位載荷試驗(yàn)采用地錨反力裝置無需用大吊車堆載，組裝方便，省時(shí)省力，缺點(diǎn)是需提前施打地錨，在復(fù)雜深基坑坑底進(jìn)行載荷試驗(yàn)，值得推廣。

（4）土（巖）地基載荷試驗(yàn)檢測結(jié)果不但要給出每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的承載力檢測值，還需統(tǒng)計(jì)評價(jià)單位工程的地基承載力特征值，并得出是否滿足設(shè)計(jì)要求的結(jié)論。