采用輕型動(dòng)力觸探檢測(cè)天然地基承載力的若干問題思考

盧 亮

（南京南大巖土工程技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

天然地基，即在不需要人工進(jìn)行再處理的情況下，其本身的自然狀態(tài)就可以滿足基礎(chǔ)的全部荷載。天然地基土分為四大類：巖石、碎石土、砂土、黏性土。載荷板試驗(yàn)是目前檢測(cè)天然地基承載力最為有效也是使用最多的方法。根據(jù)不同的土層條件和土層埋深，檢測(cè)方法分為淺層平板試驗(yàn)、深層平板試驗(yàn)、巖石地基載荷試驗(yàn)等［1］。但他們存在一個(gè)共同的問題，就是檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，一般一個(gè)點(diǎn)需要約 2 d 時(shí)間，且需要開挖到對(duì)應(yīng)土層后才可進(jìn)行檢測(cè)。而基坑開挖后往往場(chǎng)地條件復(fù)雜，而且載荷板試驗(yàn)需要的場(chǎng)地較大，有時(shí)很難有檢測(cè)的操作空間，因此，近年來(lái)，部分地區(qū)開始采用輕型動(dòng)力觸探的方法檢測(cè)地基承載力并作為設(shè)計(jì)和驗(yàn)收的依據(jù)。

輕型動(dòng)力觸探相比于載荷板試驗(yàn)，檢測(cè)速度快，檢測(cè)成本低，檢測(cè)場(chǎng)地要求低，那么是否可以采用輕型動(dòng)力觸探取代載荷板試驗(yàn)，以輕型動(dòng)力觸探給出的結(jié)果作為天然地基承載力的設(shè)計(jì)和驗(yàn)收依據(jù)呢？本文將就此進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討。

1 輕型動(dòng)力觸探的測(cè)試目的

關(guān)于輕型動(dòng)力觸探的測(cè)試目的，多本規(guī)范或規(guī)程均有提及，現(xiàn)行有效的、較具有代表性的主要如下。

GB 50021－2001《巖土工程勘察規(guī)范》（2009 年版）10.4.4 條規(guī)定：根據(jù)圓錐動(dòng)力觸探指標(biāo)和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，可進(jìn)行力學(xué)分層，評(píng)定土的均勻性和物理性質(zhì)（狀態(tài)、密實(shí)度）、土的強(qiáng)度、變形參數(shù)，地基承載力等［2］。

J G J 3 4 0－2 015《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》第 8.1.1 條：輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)適用于評(píng)價(jià)黏性土、粉土、粉砂、細(xì)砂地基及其人工地基的地基土性狀、地基處理效果和判定地基承載力［3］。

DB32/T 3916－2020《建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)程》第 11.1.2 條第 1 款規(guī)定：輕型動(dòng)力觸探適用于淺部的填土、黏性土、粉土、粉砂、細(xì)砂及處理地基，也可用于成樁 3 d 內(nèi)的水泥攪拌樁［4］。

第 11.4.10 條規(guī)定：有地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可以利用圓錐動(dòng)力觸探的數(shù)據(jù)結(jié)合平板載荷試驗(yàn)結(jié)果初步判定地基土承載力特征值和變形指標(biāo)。

從以上幾本規(guī)范或規(guī)程對(duì)輕型動(dòng)力觸探測(cè)試目的的表述看，輕型動(dòng)力觸探可用于評(píng)價(jià)地基承載力，對(duì)于天然地基來(lái)說，可用于評(píng)價(jià)淺部的填土、黏性土、粉土、粉砂、細(xì)砂的承載力。

2 地基承載力的判定依據(jù)

以上提到，從規(guī)范對(duì)輕型動(dòng)力觸探的測(cè)試目的表述看，輕型動(dòng)力觸探可用于評(píng)價(jià)地基承載力。如果用輕型動(dòng)力觸探評(píng)價(jià)地基承載力，就必須有明確的判定依據(jù)。關(guān)于輕型動(dòng)力觸探檢測(cè)地基承載力的判定依據(jù)，目前最早可查閱的資料為《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》［5］，規(guī)范中給出附表 N，可根據(jù)不同土層和錘擊數(shù)查閱地基承載力，而在 GB 50007－2022《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中，又將該查閱地基承載力的表取消，現(xiàn)行有效的 GB 50007－2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中也未再提及該判定依據(jù)。至于取消原因，從相關(guān)資料分析，主要因?yàn)槲覈?guó)幅員遼闊，巖土種類繁多，巖土性質(zhì)變化較大，僅根據(jù)土層的大致分類和錘擊數(shù)給出的地基承載力誤差較大［6］。廣東省地方標(biāo)準(zhǔn) DBJ 15－31－2003《建筑地基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》曾給出輕型動(dòng)力觸探確定地基承載力的公式，在后來(lái)的 2016 標(biāo)準(zhǔn)中也是將該公式取消，同樣是因?yàn)槟呐聝H僅在廣東地區(qū)，由于巖土的差異性，也很難在錘擊數(shù)與地基承載力之間建立一個(gè)統(tǒng)一的相對(duì)準(zhǔn)確的公式。

可以查閱的、現(xiàn)行有效的采用輕型動(dòng)力觸探評(píng)價(jià)地基承載力的規(guī)范主要有：JGJ 340－2015《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》，其在第 8.4.9 條中規(guī)定可根據(jù)平均擊數(shù) N10 按表1 進(jìn)行估算［3］，但同時(shí)也強(qiáng)調(diào)，這僅僅是在初步判定地基承載力時(shí)的一種估算方法［3］，因此用此表來(lái)判定地基承載力并根據(jù)其結(jié)果來(lái)進(jìn)行地基承載力的相關(guān)設(shè)計(jì)和驗(yàn)收是否合適，還有待商榷。

表1 輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)推定地基承載力特征值 fak［3］ kPa

表1 與 1990 年出版的 GBJ 7－89《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》附表 N 較為相似，但在表述時(shí)用詞較為委婉，如“初步判定”“估算”等用詞?？梢?，在使用輕型動(dòng)力觸探評(píng)價(jià)地基承載力時(shí)應(yīng)慎重。

3 是否可用輕型動(dòng)力觸探判定地基承載力

從 1990 年出版的 GBJ 7－89《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》給出參考值后又取消，到 JGJ 340－2015《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》給出參考值但又用詞較為謹(jǐn)慎可以看出，輕型動(dòng)力觸探作為一種方便快捷的檢測(cè)地基承載力的方法，直接取消使用有些可惜，因?yàn)樽鳛橐环N方便快捷、成本低廉的檢測(cè)手段，本身有其存在的價(jià)值。推薦使用又因?yàn)楹茈y給出準(zhǔn)確結(jié)果，容易造成誤判，又很難把握使用的度。但不可否認(rèn)，輕型動(dòng)力觸探可用于地基承載力的檢測(cè)，并可以根據(jù)相關(guān)規(guī)范給出初步的估算值。但是否可以采用輕型動(dòng)力觸探取代載荷板試驗(yàn)，以輕型動(dòng)力觸探檢測(cè)結(jié)果作為天然地基承載力設(shè)計(jì)和驗(yàn)收的依據(jù)？從相關(guān)規(guī)范的表述中其實(shí)可以找到答案。

GB 50202－2018《建筑地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中有明確規(guī)定，對(duì)于素土地基，其第 4.2.3 條規(guī)定：施工結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行地基承載力檢驗(yàn)［7］。同時(shí)表4.2.4明確要求，地基承載力的檢查方法為：靜載試驗(yàn)。由此可見，對(duì)于天然地基承載力驗(yàn)收檢測(cè)，必須采用載荷板試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)收。同樣，在為設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)依據(jù)時(shí)，其數(shù)據(jù)應(yīng)更加準(zhǔn)確與嚴(yán)謹(jǐn)，從上面的討論可知，直接采用輕型動(dòng)力觸探的結(jié)果會(huì)有較大偏差的可能。那么輕型動(dòng)力觸探作為一種方便快捷、成本較低的地基承載力檢測(cè)方法，可在以下兩種情況推廣使用。

3.1 作為地基土承載力普查的手段

從上面的討論中可以得知，若想獲得相對(duì)準(zhǔn)確的天然地基承載力，需進(jìn)行載荷板試驗(yàn)，但載荷板試驗(yàn)場(chǎng)地要求高、周期長(zhǎng)、檢測(cè)成本高，不可能大量推廣使用，而載荷板試驗(yàn)給出的承載力僅能代表檢測(cè)點(diǎn)的承載力，如果土層中存在軟弱夾層、空洞等局部不良地質(zhì)，載荷板試驗(yàn)很難發(fā)現(xiàn)，此時(shí)，可在載荷板試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用輕型動(dòng)力觸探作為一種普查手段，通過載荷板試驗(yàn)點(diǎn)與其他點(diǎn)的輕型動(dòng)力觸探錘擊數(shù)的比較，可高效地普查持力層中是否存在軟弱夾層、空洞等局部不良地質(zhì)，為工程驗(yàn)收提供有力的依據(jù)并有效地保證了地基承載力的可靠性。

3.2 地基土驗(yàn)槽時(shí)推廣使用

同樣，輕型動(dòng)力觸探作為一種簡(jiǎn)單快捷的檢查手段，在地基驗(yàn)槽時(shí)應(yīng)推廣使用，對(duì)此，GB 50202－2018《建筑地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》附錄 A 中有明確的規(guī)定：天然地基驗(yàn)槽前應(yīng)在基坑或基槽底普遍進(jìn)行輕型動(dòng)力觸探檢驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)作為驗(yàn)槽依據(jù)［7］。

其檢查的內(nèi)容主要有地基持力層土體的均勻性及強(qiáng)度、埋深較淺的軟弱夾層或硬層、地層中可能存在的墓穴空洞等，由此可見，輕型動(dòng)力觸探在地基驗(yàn)槽時(shí)使用很有必要。

4 檢測(cè)深度如何把握

既然可以采用輕型動(dòng)力觸探評(píng)價(jià)地基的承載力，我們知道，輕型動(dòng)力觸探給出的結(jié)果是累計(jì)貫入檢測(cè)土層中 30 cm 的錘擊數(shù)，那么檢測(cè)深度該如何把握？是否僅打入土層中 30 cm，根據(jù)該 30 cm 的錘擊數(shù)進(jìn)行判定？對(duì)此，JGJ 340－2015《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》第 8.3.3 條給出明確規(guī)定：天然地基檢測(cè)深度應(yīng)達(dá)到主要受力層深度以下。DB32/T 3916－2020《建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)程》的規(guī)定與此相同。由此可見，采用輕型動(dòng)力觸探評(píng)價(jià)地基承載力時(shí)，檢測(cè)深度必須達(dá)到主要受力層以下，而不可以僅采用上部 30 cm 的錘擊數(shù)作為判斷依據(jù)。

5 檢測(cè)數(shù)量如何選擇

上面討論到，輕型動(dòng)力觸探可在載荷板試驗(yàn)的基礎(chǔ)上作為地基承載力普查的手段以及在地基驗(yàn)槽時(shí)使用，檢測(cè)的數(shù)量相關(guān)規(guī)范有明確規(guī)定：JGJ 340－2015《建筑地基檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》第 8.1.2 條規(guī)定：采用圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)對(duì)處理地基土質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收檢測(cè)時(shí)，單位工程檢測(cè)數(shù)量不應(yīng)少于 10 點(diǎn)，當(dāng)面積超過 3 000 m2應(yīng)每增加 500 m2增加 1點(diǎn)［3］。GB 50202－2018《建筑地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》附錄 A 規(guī)定：采用輕型動(dòng)力觸探進(jìn)行基槽檢驗(yàn)時(shí)，檢驗(yàn)深度及間距應(yīng)按表 A.2.4 執(zhí)行［7］。可見，不管是采用輕型動(dòng)力觸探檢測(cè)地基承載力，還是勘察中用來(lái)地基驗(yàn)槽，檢測(cè)數(shù)量都有明確的要求。

6 結(jié)語(yǔ)

輕型動(dòng)力觸探作為一種簡(jiǎn)便快捷、成本低廉的地基土性狀檢查手段，應(yīng)得到較大的推廣與使用，而我國(guó)幅員遼闊，巖土種類繁多，巖土性質(zhì)變化較大，僅根據(jù)土層的大致分類和錘擊數(shù)給出的地基承載力會(huì)有較大誤差。因此在使用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

1）使用范圍。建議在兩種情況下使用，一種是結(jié)合載荷板試驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果，作為一種地基承載力的普查方法，不建議直接采用輕型動(dòng)力觸探的結(jié)果作為地基承載力的驗(yàn)收依據(jù)。另一種是做地基驗(yàn)槽使用，用于查明地層中的空穴、古墓、古井、暗溝、防空掩體、軟弱夾層等地質(zhì)勘察時(shí)不易發(fā)現(xiàn)的局部特殊地質(zhì)狀況。

2）檢測(cè)深度。檢測(cè)深度應(yīng)達(dá)到主要受力層以下，不可僅用上部 30 cm 的錘擊數(shù)作為判定依據(jù)。

3）檢測(cè)數(shù)量應(yīng)遵循相關(guān)規(guī)范要求。Q