某電廠粘性土地基承載力特征值探討

劉練兵

(湖南省電力勘測設計院，湖南 長沙 410007)

某電廠粘性土地基承載力特征值探討

劉練兵

(湖南省電力勘測設計院，湖南 長沙 410007)

本文闡述平原區高階地粘性土地基承載力特征值異常的處理思路。介紹了采用野外原位測試和室內土工試驗相結合的手段進行分析對比，找出異常原因，并確定粘性土地基承載力特征值的過程。可為以后勘測工作中遇到同類問題時提供經驗和借鑒。

粘性土；地基承載力；載荷試驗；靜力觸探；標準貫入試驗。

某4×660 MW超臨界機組火力發電廠位于洞庭湖平原。廠址區地勢平坦開闊，地面高程在33.4～37.5 m，緩傾向河流，地表分布旱土、荒田、泥沼和雜草地。

1 工程地質條件簡述

根據可研勘察成果，主廠區地貌類型屬上疊Ⅱ級階地。其代表性工程地質剖面見圖1，各巖土層主要工程地質特性見表1(數據取自可研勘察報告)。

表1 主要工程地質特性

圖1 代表性工程地質剖面圖

2 地基承載力特征值異常

表2 淺層平板載荷試驗成果

其典型載荷試驗成果p－s、s－t曲線見圖2。

圖2 S3載荷試驗成果圖

根據表2，該層硬塑粉質粘土的承載力特征值在160～320 kPa之間，最大相差1倍。按規范，并考慮到該地基土層受力后均呈脆性破壞(見圖2，S3在450 kPa荷載下接近穩定最后卻演變為脆性破壞)，宜偏安全取值，推薦該層地基承載力特征值可取S3、S6、S8平均值193 kPa(極差小于30%)。這一數值基本上顛覆了我們沿用了很久的傳統經驗值，并且與標準貫入試驗指標計算值(fk=557 kPa)和土工試驗指標計算值(fk=276 kPa)相差甚遠。也違背了設計考慮采用層作天然地基的初衷，如主廠區建筑物全部改用樁基，基礎投資提高的成本將按數量級增加。

3 巖土工程分析

查表2已有載荷試驗成果，似無明顯變化規律，但排序分析，按承載力特征值取高值(S2、S4、S7)平均值為297 kPa，深度主要分布在1.2～1.5 m，成果與標貫和土工試驗計算地基承載力特征值基本匹配；取低值(S3、S6、S8)平均值為193 kPa，深度主要集中在2.0～2.3 m，成果與前述差異則較大。

現場反復勘察、對比各試坑地層情況，一般表層0.5～1.0 m為可塑粉質粘土，其下至2.0 m左右土質堅硬，土層中微裂隙發育，氧化作用較明顯，鐵錳質含量較多，判斷為地表水淋濾帶；往下挖穿鐵錳質富集層時，土質變軟，土層中含水量增加，不含或少含鐵錳質，判斷為地表水滲漏帶，是地表水影響末端。因試驗值異常點均落在該相對軟層上，并未挖穿，故不能判斷該相對軟層的厚度。

為查明該相對軟層厚度，并排除經驗因素，決定先在載荷試驗特征值最低點S6附近做靜力觸探，以探查該相對軟層的分布特征。根據靜探數據，該相對軟層分布深度在2.0～2.7 m，比貫入阻力值在2.35～4.51 MPa，其余段數值均在5.5 MPa以上。再用鉆機在側旁按每米一次做標貫試驗，該段標貫試驗值相較正常值低4擊以上。

將靜力觸探和標貫試驗手段擴展到S3、S8，測試數據均具有類似特征。

圖3 S6(S9)巖土測試成果對比圖

根據現場勘察情況分析， S3、S6、S8處載荷試驗承載力特征值偏低，主要是因為該相對軟層與下部硬層形成上軟下硬雙層地基，試驗時應力在相對軟層集中，故而試驗所得承載力特征值偏低。如果挖除這一相對軟層并進入其下一定深度，再做載荷試驗，承載力特征值應能恢復至正常范圍。

4 載荷試驗驗證

為較好地對比印證，仍決定先在S6側旁靜探點附近避開影響距離后，開挖試坑，深度穿越靜探數據2.35～4.51 MPa段，進入其下5.5 MPa以上數據段不少于30 cm，并經檢驗合格之后，再放承壓板，裝載反力裝置進行試驗。試驗承載力特征值為315 kPa，說明分析思路基本正確。為便于對比，將S6(再次試驗點命名為S9)載荷試驗點前后兩次試驗和測試數據成果集中繪制于圖3。

同樣，再將載荷試驗擴展在S3、S8，試驗深度2.9～3.3 m，承壓板面積0.5 m2。試驗成果見表3。

表3 淺層平板載荷試驗成果

根據表3成果，該層硬塑粉質粘土承載力特征值在300～320 kPa之間，平均值為310 kPa，極差小于30%，滿足規范要求。但畢竟前后兩次載荷試驗成果差距較大，為慎重起見，決定施工圖設計階段在主要建筑物建基面附近模擬實際受力情況進行大型承壓板深層載荷試驗。

表4 大型承壓板深層載荷試驗成果

根據表4，主廠房、煙囪、鍋爐房地基承載力特征值分別為346 kPa、369 kPa、366 kPa，但根據地區經驗，實用中硬塑粘性土取承載力特征值大于300 kPa的情況還較少。綜合淺層和深層載荷試驗的成果，推薦本層承載力特征值為320 kPa，以便積累經驗，這一成果也較好地滿足了設計要求。

5 總結

(3)洞庭湖周邊地區遇到該套地層時，因肉眼分別容易形成誤判，建議采取靜力觸探手段將上部比貫入阻力值變異較大，承載力特征值較弱地層單獨劃出，并盡可能采用載荷試驗驗證。

[1]常士驃.工程地質手冊[K].北京：中國建筑工業出版社，1992.

[2]林宗元.巖土工程試驗監測手冊[K]. 北京：中國建筑工業出版社，2005.

The Clay Subsoil Bearing Capacity Discussion of Power Plant

LIU Lian-bing
(Hunan Electric Power Design Institute, Changsha 410007, China)

This article introduces high terrace the clay subsoil bearing capacity values abnormality results treat process, use plate loading testing, static sounding, standard penetration test, soil test result to analyzed and compared, find out the cause, to for dealing with similar issues to provide experience and learn.

cohesive soil; ground bearing capacity; loading test; static sounding; standard penetration test.

TU4

B

1671-9913(2016)06-0025-04

2015-09-08

劉練兵(1972- )，男，湖南衡山人，注冊巖土工程師。