王柏強，孫德利

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，遼寧 沈陽110006）

長期以來在粉噴樁檢測工程實踐中，單樁承載力和復(fù)合地基承載力的確定主要依據(jù)現(xiàn)場靜力載荷試驗法。但由于其試驗周期長、設(shè)備笨重、費用高、受場地條件限制等原因，在工程應(yīng)用時往往受到約束。若按規(guī)范或標(biāo)書的規(guī)定，需要進行的靜力載荷試驗組數(shù)較多，影響了檢測工期和施工總進度。附加質(zhì)量法確定地基承載力，具有靈活、高效、準(zhǔn)確等優(yōu)點，大大提高了檢測效率，現(xiàn)已逐漸被廣泛應(yīng)用。

1 基本原理

附加質(zhì)量法是依據(jù)單自由度彈簧振動理論，在地基土體系上附加一級或多級質(zhì)量塊△Qi，直接求出地基的參振質(zhì)量Q0和動剛度K。

附加質(zhì)量法確定單樁承載力是通過測試參振土體的振動頻率f，求樁的動剛度K。再利用單樁承載力與動剛度成正比例關(guān)系，計算樁的承載力。該比例關(guān)系系數(shù)的確定是用靜載試驗得出的承載力特征值除以該樁的動剛度。再用該比例關(guān)系系數(shù)α乘以各樁的動剛度得到各樁的承載力特征值。

其理論公式為：

式中：△Qi——附加質(zhì)量分級重量，kg；Q0——參振重量，kg；fi——加載△Qi時的振動頻率，Hz；K——動剛度，kN/m；α——比例關(guān)系系數(shù)；P——單樁承載力，kN。

附加質(zhì)量法確定單樁承載力的工作方法是：首先平整處理樁頭，并墊2～3 cm細砂，然后將φ0.5 m承壓板平穩(wěn)安放在樁頭上。拾震器用石膏固定在承壓板中心，激發(fā)點設(shè)在承壓板以外200 mm左右，激振器選用50 kg的鐵錘，用手提落錘。附加質(zhì)量塊的總質(zhì)量為1 000 kg，按5級加入，每級質(zhì)量為 0 kg，250 kg，500 kg，750 kg，1 000 kg。用工程地震儀采集樁的震動波形曲線，求取每一級附加重量ΔQi所對應(yīng)的頻率fi，計算Di值，并作D-ΔQ曲線，根據(jù)曲線按公式（或圖解法）計算各測點的動剛度K。其裝置如圖1。

圖1 檢測裝置示意圖

2 工程實踐

某輸水工程，沿線存在不良地層—淤泥質(zhì)土層，其承載力值較低，設(shè)計采用粉噴樁進行加固處理。其施工樁號為asy189+050 m-asy196+250 m，asy205+890 m-asy208+870 m，總長10 km，共分46個單元。每個單元工程施工結(jié)束28 d后進行質(zhì)量檢測。

本次檢測使用的儀器為重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所制造的“WZG—24工程地震儀”，該儀器為數(shù)字地震儀，靈敏度高，具有信號增強、頻譜分析功能。

根據(jù)18-18-141樁靜載荷試驗成果，所加最大荷載為160 kN，沉降量為9.9 mm，得出該樁的承載力標(biāo)準(zhǔn)值大于80 kN（載荷試驗未進行到極限狀態(tài)），該樁的動剛度為1.03×104kN/m。據(jù)此確定的動剛度與允許承載力的比例關(guān)系系數(shù)為0.007 8。綜合考慮工程區(qū)樁長變化和地層巖性差異等影響，計算承載力時的比例關(guān)系系數(shù)取0.004。

3 問題分析

3.1 比例關(guān)系系數(shù)的確定

另據(jù)18-14-51和18-15-39點靜力載荷試驗成果，其D-△Q曲線見圖2，3。

圖2 18-14-51樁D～△Q曲線圖

圖3 18-15-39樁D～△Q曲線圖

根據(jù)該兩點的試驗成果，所確定的動剛度值分別為 3.28×104kN/m，3.58×104kN/m。其地層巖性基本相同。經(jīng)比較，該兩點的動剛度值均比18-18-141大3倍多，見表1。而地層結(jié)構(gòu)也有不同，由此確定的比例關(guān)系系數(shù)也有明顯差異，18-18-141比18-14-51、18-15-39的系數(shù)值大，而后兩點的值相近。

表1 各靜力載荷試驗點主要參數(shù)表

3.2 通過靜荷試驗確定的承載力特征值要有代表性

雖然附加質(zhì)量法確定單樁承載力用起來比較方便，效率較高。但由于要結(jié)合靜力載荷試驗成果進行，所以靜力載荷試驗點是否有代表性，直接影響附加質(zhì)量法的使用效果。試驗點是否具代表性取決于工程區(qū)的地質(zhì)條件（地層結(jié)構(gòu)及性質(zhì)）的變化情況。若工程區(qū)段較長，地層結(jié)構(gòu)及性質(zhì)變化較大，僅用一點的試驗成果來確定整個場區(qū)地基的動剛度就不準(zhǔn)確，據(jù)其確定的承載力值也不準(zhǔn)確。所以在使用時一定要結(jié)合工程區(qū)的地質(zhì)條件，分區(qū)進行代表性的靜力載荷試驗，以確定合理的動剛度值和比例關(guān)系系數(shù)。

此外，樁長的變化也會影響比例相關(guān)系數(shù)的大小，應(yīng)用時也要注意對其進行修正。

4 結(jié)語

附加質(zhì)量法能夠適應(yīng)當(dāng)前類似工程施工檢測中工期緊、任務(wù)重的需求，能方便、快捷地給出檢測結(jié)論。但靜力載荷試驗成果是否具代表性、工程區(qū)地質(zhì)條件的變化情況都影響了附加質(zhì)量法的使用效果。在地質(zhì)條件變化不大，成樁規(guī)格相同的情況下，應(yīng)用附加質(zhì)量法確定單樁承載力的準(zhǔn)確性較高。

[1]大伙房水庫.大伙房水庫輸水(二期)工程營口盤錦段基礎(chǔ)處理粉噴樁質(zhì)量檢測報告[R].

[2]JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3]TB 10113-96，粉體噴攪法加固軟弱土層技術(shù)規(guī)范[S].

[4]JGJ 106-2003，建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].