碎石桩复合地基静载荷试验

1.引言

本文主要以长株潭烟草物流园项目联合工房复合地基处理为依托，通过现场试验深入探究碎石挤密桩的承载力及其稳定性。

碎石桩主要分布在烟草物流园左区，共施工碎石桩3116根，碎石采用片石，碎石桩桩体承载力设计特征值为100kPa。本区域经过碎石桩地基加固处理后，其复合地基承载力如何不得而知，本文根据静载试验结果，评价桩体密实度，验证复合地基承载力特征值是否满足设计要求。

2.碎石桩复合地基静载荷试验

2.1试验设备及试验参数

本次试验使用压重平台反力装置（如图1、图2所示），试验设备主要有：静载荷测试分析仪、位移传感器、油压千斤顶、基准梁、堆载材料和其他配件等。

搭建压重平台反力装置时，为保证试验时垂直加载且受力均匀，应使平台中心、测试位置、承压板中心、千斤顶底面中心位于同一轴线上。故应将承压板放于桩顶上，用钢梁搭建平台，并使平台中心位于桩顶处，然后在承压板上安放千斤顶，

并让其活塞与主梁相连，最后在平台上均匀稳固地安放堆载材料。加载时，利用压重平台装置提供反力，通过油压千斤顶控制施加在承压板上的压力大小，实现逐级加载，每级荷载作用下的沉降量通过位移传感器测量，通过静载荷测试分析仪自动加载、卸载及记录沉降量。

碎石桩复合地基静载试验参数如表1所示。

2.2试验加载方法

该工程碎石桩采用矩形布置，其桩径为0.5m，桩间距为1.5m，单桩处理的地基面积为2.25m2，荷载板采用边长是1.5m的正方形。复合地基设计承载力特征值为100kPa，本次载荷试验最大加载量不小于设计复合地基设计要求压力值的两倍，本试验最大加载量取设计要求压力值的三倍，即2.25m2×100kPa×3=675kN。

本次试验采用慢速维持载荷法，逐级加载，直至加载到最大荷载，然后分级卸载到零。加载时分为11级，首级加载75kN，此后每级加载60kN，每一次加载前后都记录下承压板的沉降，此后每隔30min记录一次承压板沉降，当连续两次记录的沉降量之和小于0.1mm时，进行下一级加载。

2.3试验终止条件

当出现下列其中一种情况时，即可终止试验：（1）沉降突然剧增，承压板下方的土被挤出或者旁边明显的隆起；（2）测得的承压板的总沉降量超过承压板边长的6%；（3）重物荷载不足，达不到极限荷载，且加载荷载已经达到超过设计要求值的两倍。

2.4容许承载力确定方法

2.4.1当荷载-沉降曲线上有明显的拐点，即存在比例极限时，容许承载力值特征值就为该比例极限。

2.4.2当已知极限荷载，而极限荷载又小于2倍比例极限所对应的荷载时，容许承载力值特征值取极限荷载的一半。

2.4.3当荷载-沉降曲线为一条平缓的曲线，比例极限和极限荷载无法确定时，按相对变形值来确定容许承载力。对于这种情况，可依据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012规定，对碎石挤密桩复合地基，复合地基容许承载力特征值取S/b=0.08时所对应的压力。

2.4.4试验测试点数应大于等于3，当所有测点测得的平均值与极值之差不大于30%时，复合地基承载力标准值就是所有测点测得的平均值。

复合地基静载试验时往往由于重物荷载不足，或者试验条件有限，加上大量的复合地基静载试验测得的荷载-沉降曲线多为缓变形曲线，无从得到比例极限荷载，故大多以2.4.3确定的地基承载力特征值。

3.试验结果及分析

对碎石桩复合地基1#点进行了复合地基承载力试验，试验结果如下：1#点复合地基当最大加载至300kPa，即675kN，总沉降量为58.05mm，其载荷-沉降曲线如图3所示。

依据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012规定，加载荷载板为边长是1.5m的正方形板，取S/b等于0.008（即12mm）对应的荷载。由图3可知，其值为247.5kN，则压力247.5/2.25=110kPa为该单桩复合地基承载力特征值。

复合地基2#点加载至300kPa，总沉降量为44.42mm，其载荷-沉降曲线如图4所示。

由图4可知，荷载-沉降曲线为缓变形曲线，依据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012规定，加载荷载板为边长是1.5m的正方形板，取S/b等于0.008（即12mm）对应的荷载，其值为337.5kN，则压力337.5/2.25=150kPa为该单桩复合地基承载力特征值。

复合地基3#点加载至300kPa，总沉降量为28.81mm，其载荷-沉降曲线如图5所示。

从图5可以看出，荷载-沉降曲线为缓变形曲线，依据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012规定，加载荷载板为边长是1.5m的正方形板，取S/b等于0.008（即12mm）对应的荷载，其值为337.5kN，则压力337.5/2.25=150kPa为该单桩复合地基承载力特征值。

复合地基1#点承载力特征值为110kPa，复合地基2#点承载力特征值为150kPa，复合地基3#点承载力特征值为150kPa，依据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012要求，3个试验点的承载力特征值极差未超过平均值的30%，其平均值为136.7kPa，大于100kPa，满足设计要求。