长春伊通河砂土地基承载力研究

张彦平， 张全升

(1.长春市民建工程勘察有限责任公司，长春 130000；2.吉林省建苑设计集团有限公司，长春 130011)

长春伊通河砂土地基承载力研究

张彦平1， 张全升2

(1.长春市民建工程勘察有限责任公司，长春 130000；2.吉林省建苑设计集团有限公司，长春 130011)

为了获取长春伊通河砂土可靠的地基承载力数据，探讨确定地基承载力适宜的测试手段和方法，采用载荷试验、静力触探试验和标准贯入试验原位测试方法对长春伊通河砂土的地基承载力进行了测试研究，获取了13组地基承载力特征值、静力触探试验指标和标准贯入试验锤击数等试验数据。通过对试验数据的统计分析，得到了地基承载力特征值的范围，得出地基承载力特征值与静力触探试验指标和标准贯入试验锤击数线性相关的结论。据此，提出了适合当地工程地质条件的根据静力触探试验指标和准贯入试验锤击数计算长春伊通河砂土地基承载力特征值的经验公式。

伊通河砂土；地基承载力特征值；载荷试验；静力触探试验；标准贯入试验；经验公式

0 引言

随着长春市经济社会的发展，城市建设已广泛利用伊通河两岸的河漫滩和阶地，高层建筑常利用下部的中粗砂地层。中粗砂地层以河流相沉积为主，一般呈中密、密实状态。工程实践中采用静力触探试验(下文中简称CPT)和标准贯入试验(下文中简称SPT)原位测试对伊通河砂土地层进行测试并评价其密实度，地基承载力取值一直沿用经验方法，根据砂土的密实度确定。所提出的地基承载力偏低，不能充分发挥砂土层较好的承载能力，而由于缺乏依据，不能将地基承载力任意提高，影响和制约了地基基础方案的选择。因此，有必要对长春伊通河砂土地基承载力进行研究。

为了获取伊通河砂土可靠的地基承载力数据，探讨确定地基承载力适宜的测试手段和方法，本文采用载荷试验方法，并采用CPT和SPT原位测试方法对砂土地基承载力进行测试研究，以获取砂土地基承载力特征值等试验数据。通过分析地基承载力特征值与CPT指标和SPT锤击数之间的相关关系，探讨根据CPT指标和SPT锤击数确定伊通河砂土地基承载力特征值的可靠性和可行性，总结出适合于长春伊通河流域工程地质条件的经验公式和适宜的确定地基承载力的技术手段，为今后岩土工程勘察工作能够准确可靠、便捷、经济地确定伊通河砂土地基承载力特征值提供依据和方法。同时，也为吉林省其他地区砂土地基承载力的研究提供借鉴和参考。

1 地质背景

伊通河自南向北流经长春市东部，切割了长春以中更新统为主要地层的台地，全新统冲积物构成了河流两侧的漫滩相和阶地。伊通河谷一级阶地东宽西窄，东侧阶地开阔，宽度可达数千米，多牛轭湖和积水洼地。地面标高185～195 m，微向河床倾斜，前沿陡坎高出河水位2～4 m。沉积物具二元结构，上部为全新统粉质黏土、粉土及淤泥质粉质黏土，厚度1.5～7.0 m；下部为中粗砂及砂砾石，厚度1～6 m，局部大于10 m。市区段河谷西侧宽度仅数十米至数百米，人工填土厚1～4 m，下部砂土以灰白、黄褐色中粗砂及含砾中粗砂为主，厚度0.8～6.1 m。本文研究对象伊通河阶地中粗砂的岩性描述如下：黄褐、黄色、灰白色，呈中密至密实状态，饱和，主要矿物成分为长石、石英，分选较好，磨圆度一般，局部夹有灰黑色粉质黏土透镜体，下部含砾石①。

2 地基承载力测试

采用浅层平板载荷试验原位测试方法确定伊通河砂土的地基承载力特征值，同时采用CPT和SPT原位测试对砂土地层进行测试和评价，研究地基承载力特征值与CPT指标和SPT锤击数的相关性，探讨根据CPT指标和SPT锤击数计算地基承载力的经验公式。

2.1 浅层平板载荷试验

采用浅层平板载荷试验方法确定长春伊通河砂土地基承载力时，按照《建筑地基基础设计规范》(GB50007)附录C的规定进行。现场浅层平板载荷试验符合以下条件：试验点无边载，为基坑大开挖的条件；承压板为刚性板，面积为0.5 m2；试验点采用明沟排水，地层湿度接近天然湿度；满足施加荷载能达到极限荷载的条件[1-2]。

2.2 双桥静力触探试验(CPT)

进行载荷试验的同时，在试验点附近采用CPT进行原位测试，获取砂土的CPT指标。采用的触探设备：探头为JMS-15A-3型，锥底直径43.7 mm，锥尖面积15 cm2，摩擦筒表面积300 cm2，锥角60°的双桥探头；数据采集采用LMC-D310型静探微机数据采集仪，用20 T静力触探车进行触探[2-3]。

2.3 标准贯入试验(SPT)

进行载荷试验的同时，在试验点附近采用SPT进行原位测试，获取砂土的SPT锤击数。采用SPT进行砂土测试时，按照《岩土工程勘察规范》(GB50021)的规定执行。采用自动脱钩的自由落锤，锤重63.5 kg，落距76 cm，探杆直径42 mm，贯入器为国家统一标准的贯入器。参加统计的标准贯入试验数据必须符合以下条件：钻孔采用泥浆护壁或套管护壁，孔内干净；标准贯入试验设备符合规范要求；标准贯入试验锤击速率符合规范要求；先预打3～5击，确保贯入器进入未扰动的砂土层后开始计数；SPT数据进行杆长修正[2-3]。

2.4 试验工作及成果

结合实际工程，共积累了13组试验数据。将每个试验点的地基承载力特征值及其对应的沉降值、CPT锥尖阻力、SPT锤击数列于表1。

2.4.1 地基承载力特征值与CPT锥尖阻力的经验关系

依据表1数据，采用一元线性回归分析，砂土的地基承载力特征值与CPT锥尖阻力线性相关，其相关系数为0.918，关系曲线见图1。

依据上述关系得出利用CPT锥尖阻力计算中粗砂地基承载力特征值的经验公式如下：

表1 试验、测试成果数据表

图1 中粗砂地基承载力特征值与CPT锥尖阻力关系图

2.4.2 地基承载力特征值与SPT锤击数的经验关系

依据表1数据，采用一元线性回归分析，砂土地基承载力特征值与SPT锤击数线性相关，其相关系数为0.888，关系曲线见图2。

依据上述关系得出利用SPT锤击数计算中粗砂地基承载力特征值的经验公式如下：

图2 中粗砂地基承载力特征值与SPT锤击数关系图

3 讨论

为建筑物基础选择合适的持力层并确定持力层的地基承载力特征值是岩土工程勘察工作的重点内容。地基承载力特征值的正确与否关系到工程的安全、正常使用和工程造价。确定地基承载力应本着具体问题具体分析的原则，将满足工程需要与建设场地的工程地质条件这两者结合起来考虑。由于地质演化和人类活动对环境的影响，同一岩土层在不同地区，其工程性质就会有差异，因而不能生搬硬套，还应考虑地域性特点。

载荷试验方法是公认的确定地基承载力的可靠方法，其测试成果被认为是最可靠的依据。困难之处在于该方法费时费力，且费用高，从而影响其使用。其他方法均为间接方法，需要有载荷试验验证其可行性和适用性。可见载荷试验也是一项基础工作，积累的数据资料越多越好。本次研究针对长春伊通河砂土地基采用了载荷试验，获取了地基承载力特征值数据，为今后勘察工作中采用SPT方法和CPT方法提供了可靠的参考依据，将勘察工作提高到了一个新水平。

SPT和CPT方法确定地基承载力由来已久，是一种成熟的原位测试技术，国内开展了大量的研究工作，但不能形成一个统一的公式用来确定各地区的地基承载力[4]。因此，各地区应总结出适于本地区工程地质条件的经验公式，以利于勘察和设计工作。过去在长春等地区，由于没有载荷试验依据，只能根据SPT或和CPT成果按经验确定地基承载力，本次研究验证了以前提出的地基承载力数据普遍偏低，说明不存在适于各地区的承载力表。所以，SPT和CPT方法的应用应有当地的载荷试验作为依据。多年来的实践证明，对于砂土SPT和CPT方法是可行而简便的适宜方法。此次研究中通过对试验数据的分析，建立了根据CPT指标和修正后的SPT锤击数计算地基承载力特征值的经验公式，为SPT和CPT方法的应用提供了技术支撑。同时，也为吉林省其他地区砂土地基承载力的研究提供了借鉴和参考。

今后，除了继续积累载荷试验、SPT和CPT测试数据外，还应从砂土的地质成因、形成条件、矿物成分、结构构造及其影响因素等方面开展研究，探讨砂土工程性质的机理。

4 结语

通过采用载荷试验、SPT和CPT原位测试方法对长春伊通河砂土地基承载力的研究，得出结论如下：以往勘察工作提供的地基承载力数据虽然可靠，但偏于保守，应予以提高；载荷试验是确定地基承载力的可靠方法，缺乏当地经验的情况下应由载荷试验确定砂土的地基承载力；SPT和CPT原位测试方法是确定砂土地基承载力可靠而简便的间接方法；长春伊通河砂土地基承载力特征值与SPT锤击数和CPT指标线性相关，可根据SPT锤击数和CPT指标按经验公式计算地基承载力特征值。

本文的研究成果为今后岩土工程勘察工作能够准确可靠、便捷、经济地提供长春伊通河流域砂土的地基承载力特征值提供了依据，也为吉林省其他地区砂土地基承载力的研究提供了可资借鉴的经验。

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50007,建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[2]工程地质手册编写委员会.工程地质手册[S].北京:中国建筑工业出版社,1992.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50021,岩土工程勘察规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.

[4]孙家齐,陈新民.工程地质[M].武汉:武汉理工大学出版社, 2011:131-132.

TU4

A

1673-1093(2014)04-0088-03

张彦平(1963)，女，吉林长春人，工程师，化学分析专业，主要研究方向：岩土工程。

10.3969/j.issn.1673-1093.2014.04.022

2013-12-03；

2013-12-31

注：①吉林省地质矿产局，第二水文地质工程地质大队.长春工程地质调查报告.1990