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)。現(xiàn)在全國各大城市的高層建筑日益增多，一些項目因地基地質(zhì)條件較好，設(shè)計成獨立基礎(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。但很多項目天然地基承載特性直接采用地勘報告提供的經(jīng)驗值進行判定，只是簡單地讓勘察和設(shè)計單位根據(jù)以往經(jīng)驗進行驗槽和驗收，在基礎(chǔ)施工前未得到有效檢測和驗證，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、靜力觸探試驗、圓錐動力觸探試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗等。載荷試驗雖費時費力，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進行檢驗”。

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，并運用專業(yè)知識，根據(jù)工程實際情況，趨利避害，設(shè)計優(yōu)化最佳的檢測試驗方案，以實現(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、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)計地基基礎(chǔ)總面積為5329m2，具體詳見表1。

該項目基坑面積較小，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現(xiàn)的難度。

選定試驗方案及優(yōu)化設(shè)計

3.1選定試驗方法、試驗數(shù)量及試驗承壓板

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

土（巖）地基載荷試驗分為淺層平板載荷試驗、深層平板載荷試驗和巖基載荷試驗。淺層平板載荷試驗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)，試驗深度不應(yīng)少于5m；巖基載荷試驗適用于確定完整、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)計規(guī)范》（GB50007-2011）只要求淺層平板載荷試驗對同一土層試驗點不應(yīng)少于3點，未規(guī)定地基基礎(chǔ)面積不同時相應(yīng)的試驗檢測數(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，且總試驗點數(shù)不少于3點”，故本次試驗選用此規(guī)范的要求進行。本工程土狀、碎塊狀強風(fēng)化凝灰熔巖地基各選取檢測數(shù)量為3點進行淺層平板載荷試驗，委托最大試驗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點進行巖基載荷試驗，委托最大試驗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點位詳見圖1，其中1#、11#、12#點的試驗地層為土狀強風(fēng)化凝灰熔巖， 2#、3#、7#點的試驗地層為碎塊狀強風(fēng)化凝灰熔巖，其余試驗點試驗地層為中風(fēng)化凝灰熔巖。

載荷試驗壓板尺寸不同，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承壓板面積不應(yīng)少于0.25 m2，本次試驗承壓板設(shè)計采用面積為0.5 m2的圓形承壓板（直徑約798mm）。巖基載荷試驗試驗承壓板采用直徑 300mm 圓板（面積約0.07 m2）。承壓板還需滿足剛度和強度要求，以保證試驗加載過程中不出現(xiàn)翹曲變形。根據(jù)選定的承壓板面積及委托最大試驗荷載值，得出本次土狀強風(fēng)化凝灰熔巖和碎塊狀強風(fēng)化凝灰熔巖地基淺層平板載荷試驗最大加載值分別為400kN和700kN，中風(fēng)化凝灰熔巖地基巖基載荷試驗最大加載值為467kN。

3.2選取及設(shè)計反力裝置

載荷試驗的反力裝置主要有：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，在試驗現(xiàn)場較開闊平整、起重和運輸車輛能正常行走的場地，運轉(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。本次的載荷試驗最大加載值為400kN～700kN，噸位較小，且現(xiàn)場未預(yù)留施工臨時道路或棧橋，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行試驗，費時費力，需起用較大噸位的起重機械才能將壓重設(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，因為在試驗過程中一旦地錨被拔出, 則試驗將不能繼續(xù)進行。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，本次試驗設(shè)計的地錨反力裝置采用4根錨桿對稱布設(shè)于以試驗點位為中心的兩邊，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過程中沉降或隆起對試驗沉降量測試的影響。

地錨設(shè)計選用自鎖式抗浮錨桿，錨桿公稱直徑為32mm，錨孔鉆孔直徑110mm，錨孔距試驗點中心水平間距2500mm，錨孔進入中風(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)巖土工程勘察報告提供的錨桿的極限粘結(jié)強度標(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方案

載荷試驗的點位提前按坐標(biāo)點位測量放樣出來，每個點位需標(biāo)識清晰，以試驗點為中心7.0m*6.0m的范圍內(nèi)需整平。試驗點下的土（巖）層開挖到設(shè)計標(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。以每個載荷試驗點為中心對稱施打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)計要求進行，地錨預(yù)留鋼筋出露試驗地面1.5m，便于試驗設(shè)備架設(shè)好后與錨頭采用焊接或機械螺栓的方式牢固連接。地錨反力載荷試驗需在注漿漿液強度達到設(shè)計強度80%以上時，才可開始進行試驗。

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，能滿足本次試驗受力所需的強度和剛度要求，且該重量和尺寸能較好實現(xiàn)現(xiàn)場的吊裝和運輸。為了避免使用重量較重的混凝土塊，設(shè)計采用鋼筋或鋼材焊制兩個用于架設(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未開始前的正常架設(shè)。

為了保證試驗的精度和可靠性，載荷試驗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、載荷試驗用房（本次試驗吊裝最重的設(shè)備，約1.8噸重）、支撐架、錨頭、承壓板和千斤頂?shù)容d荷試驗用的重型設(shè)備吊設(shè)于基坑底。在試驗點上鋪設(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點上。然后利用在基坑底施工用的挖掘機械或施工塔吊將試驗設(shè)備按圖2所示居中對稱架設(shè)于試驗點位上，后續(xù)的載荷試驗均利用此挖掘機械或施工塔吊將試驗設(shè)備在場地內(nèi)運輸與架設(shè)就位。載荷試驗用房按離試驗點位距離10m～20m處就位。

用沖擊鉆施打4個基準(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。

地錨反力載荷試驗現(xiàn)場具體架設(shè)安裝圖，詳見圖3所示。

本次試驗采用武漢巖海RS-JYB型靜載儀自動采集，電動油泵自動加載。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。試點沉降量采用在兩個對稱方向安裝在承壓板上的2個或4個（承壓板面積小于等于0.5m2安置2個，大于0.5 m2安置4個）位移傳感器自動測讀。

土狀、碎塊狀強風(fēng)化凝灰熔巖地基淺層平板載荷試驗和中風(fēng)化凝灰熔巖地基巖基載荷均采用慢速維持荷載法。試驗加載卸分級、沉降量觀測時間間隔、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。

試驗情況及結(jié)果分析

采用上述優(yōu)化后的檢測試驗方案進行試驗，本次檢測試驗的12個點均成功完成，未出現(xiàn)地錨被拔出失效的情況。三個典型的試驗點的試驗結(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#試驗點沉降量較小，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，故取最大試驗荷載的一半即400kPa為該試驗點的地基土承載力特征值。同理，2#試驗點的地基土承載力特征值取為700kPa。

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

綜合本次12個試驗點的試驗情況，經(jīng)統(tǒng)計3個點土狀強風(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風(fēng)化凝灰熔巖地基承載力特征值，滿足設(shè)計要求；經(jīng)統(tǒng)計3個點碎塊狀強風(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風(fēng)化凝灰熔巖地基承載力特征值，滿足設(shè)計要求；經(jīng)統(tǒng)計6個點中風(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)計要求。

從表2可知，1#試驗點經(jīng)試驗計算確定的地基變形模量E0為57.1MPa,與地勘報告提供的土狀強風(fēng)化凝灰熔巖為45MPa的地基變形模量E0經(jīng)驗值相比，基本接近；2#試驗點經(jīng)試驗計算確定的地基變形模量E0為142.6MPa,與地勘報告提供的碎塊狀強風(fēng)化凝灰熔巖100MPa的地基變形模量E0經(jīng)驗值相比,稍微偏大，這與現(xiàn)場碎塊狀強風(fēng)化凝灰熔巖較堅硬，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)定的載荷試驗檢測數(shù)量比較合理，且該規(guī)范對試驗需注意的細節(jié)及卸載階段觀測間隔時間有詳細的規(guī)定，具有更強的可操作性。建議檢測機構(gòu)及檢測人員優(yōu)先選用該規(guī)范來指導(dǎo)進行天然地基的載荷試驗。

（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)有的試驗設(shè)備，優(yōu)化設(shè)計合適的檢測試驗方案，以實現(xiàn)檢測目的、完成檢測任務(wù)。

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

（4）土（巖）地基載荷試驗檢測結(jié)果不但要給出每個試驗點的承載力檢測值，還需統(tǒng)計評價單位工程的地基承載力特征值，并得出是否滿足設(shè)計要求的結(jié)論。