基桩竖向静载试验中三种荷重的比较

边红娟　李海峰　王勇

【摘要】基桩静载试验是目前基础处理工程中检验地基承载力的最直观、最准确、最可靠、也是最常用的检测方法，采用合适的荷重物是此类试验的关键环节。通过从经济方面和稳定方面对小砂袋、预制块和大砂袋三种荷重物进行分析比较，认为在基桩竖向静载试验中，大砂袋荷重有着成本低、安全稳定等优点，可在一定范圍内更多的推广应用。

【关键词】荷重；竖向静载试验；比较

万丈高楼平地起，高楼稳固靠地基。为了检验地基的承载能力，通常需进行基桩承载力的检测，如静载试验、平板载荷试验、高应变试验、标准贯入试验等，而其中的静载试验是基桩中检测最常用、最直观、最准确、也是最可靠的检测方法，根据加力方向不同，它包括竖向和水平两种静载试验。

竖向静载试验一般采用压重平台反力装置，将大于预定最大试验荷载的荷重物在试验前一次性加于平台，试验时采用油压千斤顶分级加载，并测读地基沉降量，以此确定地基的承载能力。在竖向静载试验中，压重平台的荷重物也有多种，目前常采用的有小砂袋、混凝土预制块及小砂袋加土堆组合等，但各种荷重物也是各有优缺点。本文根据多年现场实践经验提出，使用大砂袋作为静载试验的荷重物，可以弥补预制块和小砂袋法的一些缺点，更加经济实用。这里的大砂袋，是指采用优质的耐久性较好的土工织物编织袋，规格为100 ×100 ×120cm，每袋大约可装1m3砂料，砂料的堆积密度按1.5t/m3计算，则每袋可装砂料约1.5t。

1、实例及分析

以珠海的某工程地基基础检测项目为例，地基为预制方桩地基，为检测其地基承载力，需对基桩进行竖向静载试验。假设此次共需检测基桩20根，根据委托单位提供的设计及施工资料，各受检桩的单桩竖向抗压承载力设计值均为150 kN，极限承载力为300kN，则试验所需荷重物一般为极限承载力的1.2倍，即为360 kN，则每根桩需加载36.7 t。下面分别采用小砂袋、预制块和大砂袋作为该试验的荷重物，从经济性和稳定性，进行分析讨论。

2.1经济性

2.1.1小砂袋为荷重物

根据目前试验中使用的砂袋，规格一般为30×80 cm，单价为0.5元/个，每袋可装砂料约35kg，则36.7 t需装1049袋。根据现场试验过程，完成此试验所需费用如下：

（1）、材料费

1小砂袋费

假设小砂袋的可重复利用系数为0.95，则共需砂袋1049+1049×0.05×20=2098个，砂袋费用为2098×0.5=1049元

2砂料费

砂料用量：每个点位砂料的利用系数为0.95，则砂料总用量为36.7 +0.05×36.7×20=73.4 t

砂料费：假设施工现场的砂料单价约为30元/吨，则73.4×30=2202元

总材料费：1049+2202=3251元

（2）人工费

人工费主要指人工装填砂袋及向载重平台上搬运堆砌砂袋所产生的费用。

按照每个工人平均每天可装、运、堆150个砂袋，每个试验点位有6人共同完成，人工单价为200元/人·天，则完成一个点位的荷重堆载时间为1049 /（150×6）=1.17天。

人工费：6×200×1.17×20=28080元

（3）总费用

材料费+人工费=3251 +28080=31331元

2.1.2 大砂袋为荷重物

若采用大砂袋装填砂料，每袋可装砂料约1.5 t，单价为20元/个，则36.7 t需装25袋，大砂袋荷重主要采用挖掘机装填及堆砌。根据现场试验过程，完成此试验所需费用如下：

1、材料费

（1）大砂袋费

假设大砂袋的可重复利用系数为0.95，则共需砂袋25+25×0.05×20=50个，砂袋费用为50×20=1000元

（2）砂料费

砂料用量：每个点位砂料的利用系数为0.95，则砂料总用量为36.7+0.05×36.7×20=73.4 t

砂料费：假设施工现场的砂料单价约为30元/吨，则73.4×30 =2202元

总材料费：1000+2202=3202元

2、人工费

人工费主要指辅助挖掘机装填和堆砌砂袋所产生的费用，每个点位2人即可完成，人工单价为200元/人·天，则人工费为200×2×20=8000元

3、挖掘机使用费

挖掘机是每个工地必须配备的机械设备，使用时间相对较短，单价较低，一般200元/小时，每个点位砂料的装填、堆砌及拆除需3小时，则挖掘机使用费为200×3×20=12000元。

4、总费用

材料费+人工费+挖掘机使用费=3202+8000+12000=23202元

综上，采用不同的荷重物，加载平台的搭建方式也不同，所需的试验成本就不同。在吨位不太大的竖向静载试验中，小砂袋的成本最高，大砂袋的成本最低，即使用大砂袋的经济效果最好。

2.2稳定性

小砂袋能装填的砂料较少，且比较圆滑，容易滑动，稳定性差。特别是遇大吨位静载试验时，往往需要较多砂袋，则堆砌较高，容易重心不稳，甚至出现堆载平台垮塌现象。

预制块本身形状方正，容易堆砌，重心稳固，稳定性较好，一般不会出现垮塌现象，因此，在大吨位的静载试验时常采用的一种方法。

而大砂袋虽没有预制块堆载体那样形状方正，结构稳固，但不像小砂袋那样数量多，不易堆砌，大砂袋的堆载平台相对稳固，在吨位不大的试验中也不容易出现垮塌现象。

2.3灵活性

小砂袋由于砂袋较小，对装填的材料要求较高，一般只能装颗粒较小的砂料。但它对机械化程度要求不高，在现场没有挖掘机、吊机等设备时，也能人工完成装填及堆砌工作，所以小砂袋荷重物在施工方面有一定的灵活性，适合各种环境条件下的检测。

预制块法，虽然省去了现场填料的麻烦，但它对交通和机械吊运方面要求较多。它需要有平整的场地、良好的交通条件以及完善的吊装设备，以满足吊车的进场和施工作业。预制块的进退场和不同测区之间的移动都需要用到卡车和起吊设备，所以它在运输搬运方面不够灵活，只适合场地、交通及设备条件较好工程的检测。

大砂袋的容量较大，装填材料可就地取材，碎石、砂、泥块等均可以作为填充物，且施工比较灵活，仅需挖掘机装运，少数人辅助即可完成，而且测区与测区之间砂袋的转运也方便，也能适合各种环境条件下的检测。

2、结语

通过对三种不同荷重物的比较可知，在竖向静载试验中，选用大砂袋作为荷重物，主要有优点：

1、成本低。砂袋用量少，人工费用低；填充材料要求低，可就地取材，材料成本少；砂袋转运方便，搬运成本低。

2、结构相对稳定。砂袋个数较少，容易堆砌，相对小砂袋来讲，堆载平台比较稳定。

3、使用灵活。

但大砂袋也有其缺点，一方面，由于装满砂土的大砂袋棱角较为圆滑，堆载体的稳定性不及方正的混凝土预制块好；另一方面，单个砂袋重量较小，为避免太多砂袋的装运及堆载，不适宜做大吨位的荷重物，一般可在200吨以下的竖向静载试验中使用。

因此，在中小吨位的竖向静载试验中，可推广采用大砂袋作为荷重物，充分发挥其优点，更加经济高效地做好试验，为地基处理工程把好质量关。