雙橋靜力觸探試驗確定粉土地基承載力淺析

雙橋靜力觸探試驗確定粉土地基承載力淺析

Summary：在分析了大量粉土地基中雙橋靜力觸探成果的基礎(chǔ)上，對三組不同項目的粉土進行了現(xiàn)場淺層平板載荷試驗；結(jié)合各個載荷試驗結(jié)果，尋找粉土的承載力特征值與雙橋靜探試驗結(jié)果之間的對照關(guān)系，對粉土的承載力特征值取值進行了分析。Keys：粉土、地基承載力特征值、平板載荷試驗、靜力觸探試驗1前言隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展及人口基數(shù)的增加，現(xiàn)階段土地資源就顯得彌足珍貴，市場出現(xiàn)了越來越多的高層住宅建筑，但由于高層住宅荷載大，對沉降要求控制較高；因此，預(yù)制管樁及鉆孔灌注樁被廣泛應(yīng)用于高層住宅基礎(chǔ)施工中。樁基方案雖然可以有效控制建筑物沉降及提供較大的基底反力，但由于其埋深及質(zhì)量較大，后期建筑物改造或土地資源再利用時難以清除，這反而造成了土地資源的浪費。因此，對部分高層建筑物而言，特別是5F-11F的建筑而言，提供較為準(zhǔn)確的地基承載力十分重要。在實際工程中，地基承載力一般是由勘察單位根據(jù)原位測試試驗（靜力觸探試驗、平板載荷試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗等）、土工試驗確定參數(shù)、并結(jié)合工程實踐經(jīng)驗綜合確定。載荷試驗是最為準(zhǔn)確且直接的方法，一般會優(yōu)先考慮；但載荷試驗需開挖至設(shè)計標(biāo)高，且所需設(shè)備及配置較復(fù)雜，費時費力；而靜力觸探試驗野外現(xiàn)場作業(yè)簡單、方便、測試時間短，已成為巖土工程勘察重要的測試手段。本文為更加準(zhǔn)確的確定粉土地基承載力特征值，選擇了三個不同項目的粉土地基進行了靜力觸探試驗及平板載荷試驗，對粉土承載力取值進行了探討，并得出更適合本地區(qū)粉土層承載力特征值的計算公式。2靜力觸探試驗及平板載荷試驗介紹2.1靜力觸探試驗介紹靜力觸探試驗可分為雙橋靜力觸探試驗及單橋靜力觸探，是以靜壓力將帶有阻力傳感器的圓錐形探頭按一定速率勻速壓入土中,量測其貫入阻力(包括錐頭阻力和側(cè)壁摩阻力或摩阻比),可按其所受阻力的大小劃分土層,確定土的工程性質(zhì)。2.2平板載荷試驗介紹載荷試驗針對指定深度的試坑，逐級加荷至一定尺寸的剛性承壓板上，觀測得到不同荷載條件下剛性板下的地基土隨壓力的變形量，經(jīng)室內(nèi)整理最終確定地基土承載力特征值。根據(jù)承壓板的形式和指定深度的不同，荷載試驗可以分布淺層及深層平板載荷試驗和螺旋板載荷試驗。本文討論內(nèi)容為淺層平板載荷試驗，試驗深度小于3.0m。3工程實例3.1靜力觸探法確定粉土地基承載力特征值本文針對不同工程中粉土分布的特點，選擇了三個具有代表性的粉土層，首先分別進行了雙橋靜力觸探試驗，并搜集到三個項目勘察報告中確定的粉土層承載力特征值，三個點的靜力觸探試驗結(jié)果及承載力特征值見表1：表1：雙橋靜力觸探試驗結(jié)果及承載力特征值由表1可知，三個試驗點粉土層摩阻比相近，勘察單位所提供的粉土層承載力特征值主要結(jié)合靜力觸探試驗、土工參數(shù)及地區(qū)經(jīng)驗綜合確定，相對于工程地質(zhì)手冊中公式法的計算結(jié)果偏于保守，對工程造價造成浪費；而若根據(jù)工程地質(zhì)手冊中公式法計算，計算值與當(dāng)?shù)亟?jīng)驗又相差較大，這無異于增加了工程風(fēng)險，特別是試驗點B，公式法的計算結(jié)果比當(dāng)?shù)亟?jīng)驗值增加了約50%。因此，如何更加準(zhǔn)確且快速的確定粉土層承載力，在保證工程安全及規(guī)范要求的情況下，更加充分的利用地基承載力就成為當(dāng)下亟待解決的問題。3.2平板載荷法確定粉土地基承載力特征值針對以上問題，邀請專業(yè)檢測單位分別在A、B、C三個試驗點進行現(xiàn)場淺層平板載荷試驗。A點的試坑深度為1.50m，圓形承壓板面積為0.5平方米，坑底面積2.5m*2.5m，共分15級加載，總加荷300kPa，當(dāng)加荷至260kPa時，24小時未達到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。B點的試坑深度為1.40m，圓形承壓板面積為0.5平方米，坑底面積2.5m*2.5m，共分20級加載，總加荷400kPa，當(dāng)加荷至330kPa時，24小時未達到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。C點的試坑深度為1.50m，圓形承壓板面積為0.5平方米，坑底面積2.5m*2.5m，共分20級加載，總加荷400kPa，當(dāng)加荷至280kPa時，24小時未達到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。平板載荷試驗原始數(shù)據(jù)經(jīng)室內(nèi)整理后，確定A、B、C點的極限荷載分別為260kPa、330kPa及280kPa，從而可得到了淺層平板載荷試驗確定的承載力特征值為極限荷載的1/2，如表2所示：表2：淺層平板載荷試驗地基承載力特征值從表2中，我們不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場平板載荷試驗實測粉土層地基承載力特征值相較于勘察報告中的值均有所提高，特別是B點，二者相差較大，勘察報告中的粉土層承載力特征值較為保守，容易造成施工成本的增加；而對比工程地質(zhì)手冊中的公式法計算值，實測值與其關(guān)聯(lián)性較小，即工程地質(zhì)手冊公式法對于本地區(qū)粉土層承載力特征值計算而言無較大借鑒意義，因此不宜采用此法確定粉土層承載力特征值。3.3粉土層地基承載力的綜合確定綜合以上分析可以發(fā)現(xiàn)，本地經(jīng)驗法確定的承載力特征值較為保守，而工程地質(zhì)手冊中的公式法又借鑒意義不大，若每個項目均進行現(xiàn)場平板載荷試驗，這不僅增加了施工工期，而且容易造成資源的浪費，為更好更快的確定本地區(qū)粉土層地基承載力特征值，有必要引入更為實用性的計算方法。靜力觸探試驗作業(yè)簡單、方便、測試時間短，可根據(jù)靜力觸探試驗結(jié)果快速計算得到各土層承載力特征值；因此分析A、B、C三個試驗點的靜力觸探試驗及現(xiàn)場載荷板試驗結(jié)果，三點粉土層摩阻比較近，雙橋靜探qc值從小到大的極差分別為0.55、1.17，現(xiàn)場載荷試驗承載力特征值的極差分別為10.0、25.0，二者非線性增加關(guān)系。參照工程地質(zhì)手冊中黏性土承載力計算公式，可以得到適合本地區(qū)的粉土承載力特征值計算公式為：從上圖可以看出，粉土層的地基承載力與雙橋靜力觸探qc值并非呈線性關(guān)系，而是呈指數(shù)關(guān)系，且指數(shù)擬合度較高，準(zhǔn)確度較高。4結(jié)論與建議1）作為基礎(chǔ)持力層的粉土層承載力確定對工程造價及基礎(chǔ)形式影響較大，平板載荷試驗可以較為準(zhǔn)確的確定其地基承載力特征值。2）平板載荷試驗試驗條件要求高，且無法快速及時的得出粉土層承載力特征值。本文結(jié)合相關(guān)工程實際，采用更為簡單快捷的雙橋靜力觸探試驗，結(jié)合現(xiàn)場平板載荷試驗結(jié)果，分析得到雙橋靜探qc值與粉土層地基承載力特征值之間的關(guān)系曲線，可為本地區(qū)類似粉土層提供重要的借鑒作