原位測(cè)試確定軟土地區(qū)地基土承載力比較研究

馬樂民 秦迎賓

(天津市勘察院，天津 300191)

原位測(cè)試確定軟土地區(qū)地基土承載力比較研究

馬樂民 秦迎賓

(天津市勘察院，天津 300191)

以工程常用的幾種原位測(cè)試方法為基礎(chǔ)，結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)常用的原位測(cè)試確定地基承載力方法進(jìn)行了比較，并分析了每種方法的優(yōu)點(diǎn)和局限性，確定了各方法的使用范圍，為工程建設(shè)科學(xué)施工提供了合理的依據(jù)。

軟土地基，原位測(cè)試，地基承載力

0 引言

淺層地基土一般位于埋深30.0 m以上的土層，如何確定其承載力是工程建設(shè)勘察和設(shè)計(jì)中非常重要的環(huán)節(jié)，利用現(xiàn)有手段準(zhǔn)確和簡(jiǎn)便地確定淺層地基土承載力是土力學(xué)及基礎(chǔ)工程學(xué)研究的重點(diǎn)問題之一。

本文以天津市軍糧城示范小城鎮(zhèn)一期農(nóng)民還遷住宅建設(shè)項(xiàng)目為例，研究不同原位測(cè)試方法在確定地基承載力方面的優(yōu)勢(shì)和不足。該項(xiàng)目建筑面積大，原位測(cè)試手段豐富，原位測(cè)試數(shù)據(jù)成果樣本數(shù)多，滿足本次比較分析的需要。

1 工程概況

天津市東麗區(qū)軍糧城示范小城鎮(zhèn)二期總建筑面積約235.0萬m2，其中住宅建筑面積約161.4萬m2，公建建筑面積約23.6萬m2，地下總建筑面積約50.0萬m2，擬建工程共分10個(gè)地塊，主要包括223棟11層～26層農(nóng)民還遷住宅樓及若干公建及商業(yè)項(xiàng)目。針對(duì)該項(xiàng)目規(guī)模大小不一、建筑子項(xiàng)多的特點(diǎn)，在項(xiàng)目勘察過程中采取原狀取樣、標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探等多種手段查明場(chǎng)地地層情況，其中各項(xiàng)原位測(cè)試數(shù)據(jù)均達(dá)到1 000組以上，測(cè)試成果豐富、種類多樣，為本文的討論分析提供了豐富的基礎(chǔ)資料。

2 確定地基承載力的原位測(cè)試方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)是采用自由落錘法來進(jìn)行錘擊，將貫入器以30擊/min的速率打入到地基土體中，并且記錄其貫入錘擊數(shù)N，進(jìn)而判定地基土層物理狀態(tài)、強(qiáng)度和地基土的承載力的原位測(cè)試方法。

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N與淺層地基土承載力的關(guān)系，國(guó)內(nèi)外很多專家學(xué)者根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出了具有較強(qiáng)實(shí)用性的經(jīng)驗(yàn)公式或圖表，同時(shí)，各地針對(duì)本地區(qū)多年工程經(jīng)驗(yàn)將標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)確定地基承載力的相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)寫入地方標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范中，并使其得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。其中天津地區(qū)地方標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程技術(shù)規(guī)范》中針對(duì)砂土、粉土和粘性土土性的差異，分別給出其承載力基本值與經(jīng)過桿長(zhǎng)修正后的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)的關(guān)系表格。

2.2 靜力觸探試驗(yàn)方法

靜力觸探試驗(yàn)方法主要是利用液壓裝置勻速垂直的將觸探頭壓入土中，對(duì)于雙橋探頭靜力觸探試驗(yàn)主要測(cè)量數(shù)據(jù)為錐尖阻力(qc)、側(cè)壁摩阻力(fs)，通過上述數(shù)據(jù)可以建立其與地基土體密實(shí)度、強(qiáng)度和地基土承載力的相關(guān)關(guān)系，確定地基承載力的一種原位測(cè)試手段。

靜力觸探試驗(yàn)指標(biāo)受地域限制、地基土層深度及含有物等影響具有一定離散性，實(shí)際應(yīng)用中需要對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行整理分析，并建立符合本地區(qū)情況的地基承載力、變形參數(shù)的統(tǒng)計(jì)關(guān)系。

我國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)條件復(fù)雜，土類繁多，各地區(qū)工程性質(zhì)差異很大，表1為部分地區(qū)利用靜力觸探數(shù)據(jù)通過回歸分析方法建立的地基承載力關(guān)系公式。

表1 其他地區(qū)靜力觸探與地基承載力經(jīng)驗(yàn)公式

表1中經(jīng)驗(yàn)公式以靜力觸探試驗(yàn)為基礎(chǔ)，建立的適合當(dāng)?shù)夭煌令惖牡鼗休d力確定方法，這也說明靜力觸探方法具有廣泛的適用性和可操作性，為繼續(xù)開展這方面的研究奠定了基礎(chǔ)，但應(yīng)注意的是不同地區(qū)、不同土質(zhì)條件下靜力觸探數(shù)據(jù)與地基承載力之間的相關(guān)關(guān)系也是存在明顯差異的。

3 原位測(cè)試方法確定地基承載力的比較和分析

對(duì)上述兩種原位測(cè)試方法的分析表明，雖然其測(cè)試原理與地基受力機(jī)理不盡相同，但是兩種方法都能結(jié)合一定的工程經(jīng)驗(yàn)來確定地基承載力，并且在軟土地區(qū)兩種測(cè)試方法在確定地基承載力方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。但是，長(zhǎng)期以來在確定地基土承載力的過程中原位測(cè)試方法僅僅作為一種輔助手段被技術(shù)人員參考使用，其原因在于不同原位測(cè)試方法影響因素的不確定性，測(cè)試數(shù)據(jù)樣本數(shù)過少，很難準(zhǔn)確的反映出地基土體的真實(shí)狀態(tài)；同時(shí)，對(duì)原位測(cè)試手段確定地基承載力研究不夠，大多科研成果僅僅針對(duì)單一原位測(cè)試方法來進(jìn)行研究，研究結(jié)論缺少多種手段的對(duì)比分析。

根據(jù)上述分析，本文結(jié)合實(shí)際工程中的大量原位測(cè)試數(shù)據(jù)比較分析各種測(cè)試手段在確定淺層地基土承載力方面的優(yōu)勢(shì)和不足，并期許得出一些有益的結(jié)論。

3.1 原位測(cè)試數(shù)據(jù)分析和討論

天津市軍糧城示范小城鎮(zhèn)二期農(nóng)民還遷住宅建設(shè)項(xiàng)目建筑面積大，原位測(cè)試手段豐富，本文選取該項(xiàng)目工程勘察報(bào)告中地基土承載力特征值(主要根據(jù)統(tǒng)計(jì)后地層物理力學(xué)指標(biāo)查表所得)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)數(shù)據(jù)、靜力觸探試驗(yàn)數(shù)據(jù)按地層進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)成果如表2所示。

表2 淺層地基土承載力與各原位測(cè)試成果統(tǒng)計(jì)表

從表2中可以看出，地基承載力與標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)(N)、靜力觸探試驗(yàn)錐尖阻力(qc)和側(cè)壁摩阻力(fs)之間均存在一定的相關(guān)關(guān)系，并且兩種原位測(cè)試成果之間也存在相互對(duì)應(yīng)的關(guān)系，表明本次原位測(cè)試數(shù)據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)能夠真實(shí)而準(zhǔn)確的反映地基土的狀態(tài)和強(qiáng)度特性。

3.2 幾種方法確定地基承載力的比較分析

通過查表及計(jì)算得出利用上述幾種原位測(cè)試方法確定的地基承載力值，其統(tǒng)計(jì)成果如表3所示。

表3 幾種原位測(cè)試方法確定的地基承載力值統(tǒng)計(jì)表

從表3和表4的結(jié)果中可以看出，兩種原位測(cè)試方法確定的地基承載力值均高于該項(xiàng)目勘察報(bào)告中提供的地基承載力特征值，原位測(cè)試方法確定的地基承載力值在不同巖性的土層中差異較大。

根據(jù)上述差異，將標(biāo)貫法和觸探法確定的地基承載力與勘察報(bào)告中地基承載力特征值的比值列于表4中，定量的比較分析幾種原位測(cè)試方法在不同地基土層中確定的地基承載力的準(zhǔn)確性和適宜性。

表4 原位測(cè)試方法確定的地基承載力與承載力統(tǒng)計(jì)值比值統(tǒng)計(jì)表

分析表3和表4可知，對(duì)于粘性土層，兩種原位測(cè)試方法確定的承載力值相當(dāng)于勘察報(bào)告中地基承載力特征值的1.1倍～1.5倍左右；對(duì)于粉土層，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)方法確定的承載力值接近于勘察報(bào)告中地基承載力特征值2.0倍～3.0倍；而對(duì)于淤泥質(zhì)土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)方法確定的地基承載力略低于勘察報(bào)告中地基承載力特征值，靜力觸探方法確定的地基承載力值略高于勘察報(bào)告中地基承載力特征值。另外，由表4的比較數(shù)據(jù)可知，隨著地基土層深度的增加，原位測(cè)試方法確定的地基承載力與勘察報(bào)告中地基承載力特征值的比值也逐漸增大。

上述分析表明，利用觸探法確定的地基承載力值與利用標(biāo)貫法確定的地基承載力值(粉土層除外)有較好的吻合度，特別是對(duì)于15.0 m以上淺層地基土兩種方法確定的承載力值與勘察報(bào)告中提供的地基承載力特征值較為接近，而15.0 m以下其承載力值則相差較大。

綜合上述，原位測(cè)試方法確定的地基承載力值均高于勘察報(bào)告中提供的地基承載力特征值，而標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)方法和靜力觸探試驗(yàn)方法對(duì)于確定15.0 m以上淺層地基土地基承載力具有較好的適宜性。

4 結(jié)語(yǔ)

1)原位測(cè)試數(shù)據(jù)在一定程度上與地基土承載力有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，本文分析也表明運(yùn)用多種測(cè)試手段能夠真實(shí)而準(zhǔn)確地反映地基土層物理力學(xué)性質(zhì)和強(qiáng)度等特征。

2)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)方法和靜力觸探試驗(yàn)方法對(duì)于確定15.0 m以上淺層地基土地基承載力具有較好的適宜性。

3)隨著地基土層深度的增加，原位測(cè)試方法確定的地基承載力與勘察報(bào)告中提供的地基承載力特征值差距越來越大，表明地基土原位測(cè)試深度對(duì)于地基土承載力具有顯著影響。

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Research on identification of foundation soil’s loading capacity comparison with in-situ measure

Ma Lemin Qin Yingbin

(TianjinSurveyInstitute,Tianjin300191,China)

Based on common in-situ measures in projects, the paper compares the identification of foundation loading capacity methods by combining with engineering examples, analyzes advantages and limitation of each method, and identifies the utility scopes for each method, so as to provide reasonable reference for scientific construction of engineering construction.

soft-soil foundation, in-situ measure, foundation loading capacity

2015-03-29

馬樂民(1986- )，男，碩士，助理工程師; 秦迎賓(1982- )，男，工程師

1009-6825(2015)16-0055-02

TU447

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