静力载荷试验（）

载荷试验是在天然地基上模拟建筑物的基础载荷条件，通过承压板向地基施加竖向荷载，借以确定在承压板下应力主要影响范围内的承载力及变形参数等。载荷试验的主要设备有三个部分：即加荷与传压装置、变形观测系统及承压板（图8-9）。试验时，将试坑挖到基础的预计埋置深度、整平坑底、放置承压板，在承压板上施加荷重来进行试验。

载荷试验包括平板载荷试验（plate loading test）和螺旋板载荷试验（screw plate loading test ）。平板载荷试验又可分为浅层平板载荷试验和深层平板载荷试验。浅层平板载荷试验适用于浅层地基土；深层平板载荷试验适用于埋深等于或大于3m和地下水位以上的地基土，螺旋板载荷试验适用于深部或地下水位以下的地层。本节仅介绍浅层平板载荷试验。

1.浅层平板载荷试验装置和基本技术要求

浅层平板载荷试验应布置在场地内具有代表性位置的基础底面标高处，每个场地不宜少于3个，当场地内岩土体不均时，应适当增加。试坑宽度不应小于承压板宽度或直径的3倍，应注意保持试验土层的原状结构和天然湿度。宜在拟试压表面用不超过20mm厚的粗、中砂找平。承压板面积不应小于0.25m2，对软土不应小于0.5 m2 。

图8-9　单桩竖向静载荷试验装置
（a）堆载法； （ b）锚桩法

试验时，荷载应分级施加，加荷分级不应小于8级，最大加载量不应小于设计要求的两倍。每级加载后按间隔10min、 10min、 10min、 15min、 15min，以后为每隔半小时测读一次沉降量，当在连续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为已趋于稳定，可加下一级荷载。当出现下列情况之一时，即可终止加载：

（1）承压板周围的土明显地侧向挤出。

（2）沉降s急骤增大，荷载-沉降（p-s）曲线出现陡降段。

（3）在某一级荷载下，24 h内沉降速率不能达到稳定。

（4）沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于0.06 。

当满足前三种情况之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载。

2.浅层平板载荷试验成果的应用

根据载荷试验结果，可绘制压力（p）与稳定沉降量（s）的关系曲线（图8-10）。这些资料主要应用于以下几个方面：

图8-10　载荷试验的沉降曲线

（1）确定地基承载力的特征值。

按载荷试验p-s曲线确定地基承载力特征值的规定如下：

1）当载荷试验p-s曲线上有明显的比例界限时，取该比例界限所对应的荷载pcr作为地基承载力特征值fak 。

2）当极限荷载pu小于比例界限荷载pcr的2倍时，取极限荷载pu的一半作为地基承载力特征值fak 。

3）不能按上述两点确定时，可按限制沉降量取值。当承压板面积为0.25～0.5m2时，可采用［s］ =0.01b～0.015b所对应的荷载值作为地基承载力特征值fak，但其值不应大于最大加载量的一半。

同一土层参加统计的试验点不应少于三点，特征值的极差（最大值与最小值之间的差值）不应超过平均值的30%。当符合以上规定时取其平均值作为该土层地基承载力特征值fak 。

（2）确定地基土的变形模量E0。

根据p-s曲线并假定地基为均质、各向同性、半无限弹性介质，可求得承压板下有限深度内土层的平均变形模量E0。

式中I0——刚性承压板的形状系数，圆形承压板取0.785，方形承压板取0.886；

μ——土的泊松比，碎石土取0.27，砂土取0.30，粉土取0.35，粉质粘土取0.38，粉土取0.42 ；

b——承压板的边长或直径（m）；

p、 s——相应于地基承载力特征值的荷载及其所对应的沉降的特征值。

（3）估算地基土基床反力系数（ks）。

根据承压板边长为30cm的平板载荷试验的p-s曲线，可按下式计算出基准基床系数（kv）。

式中曲线直线段斜率，如果p-s曲线无直线段，p值可取临塑荷载pcr的一半，s取相对应的沉降量。根据基准基床系数可确定地基土基床反力系数ks。

粘性土

砂土

式中Bf——基础的宽度（m） 。

在应用载荷试验的成果时，由于加荷后影响深度不会超过2倍承压板边长或直径，因此对于分层土要充分估计到该影响范围的局限性。特别是当表面有一层“硬壳层”、其下为软弱土层时，软弱土层对建筑物沉降起主要作用，它却不受到承压板的影响，因此试验结果和实际情况有很大差异。所以对于地基压缩范围内的土层分层时，应该用不同尺寸的承压板或进行不同深度的静力载荷试验，也可以采用其他的原位测试和室内土工试验。

在应用静载荷试验资料确定地基土的承载力和变形模量、估算软土地基的不排水抗剪强度和地基土的基床反力系数时，必须注意两个问题：一是静载荷试验的受荷面积比较小，加荷后受影响的深度不会超过2倍承压板边长或直径，而且加荷时间也比较短，因此不能通过静力载荷试验提供建筑物的长期沉降资料；二是在沿海软粘土分布地区，地表往往有一层“硬壳层”，当用小尺寸的承压板时，常常受压范围还在地表“硬壳层”内，其下软弱土层还未受到承压板的影响，而对于实际建筑物的大尺寸基础，下部软弱土层对建筑物沉降起着主要的影响（图8-11）。因此，静载荷试验资料的应用是有条件的，在进行载荷试验时，要充分估计到试验影响范围的局限性，注意分析试验成果与实际建筑地基之间可能存在的差异。所以，当地基压缩层范围内土层单一而且均匀时，可以直接在基础埋置标高处进行静力载荷试验；如果地基压缩层范围内土层是成层变化的，或者是不均匀的，则要进行不同尺寸承压板或不同深度的静载荷试验。遇到这种情况，可以采用其他原位测试和室内土工试验，来确定静载荷试验影响不到的土层的工程力学性质。此外，如果地基土层起伏变化很大时，还应在不同地点做静力载荷试验。

图8-11　承压板与实际基础尺寸的差异对评价建筑物沉降的影响