浅层平板载荷试验确定承载力特征值浅析

李雪萍，程祖峰，李娟，徐光兵

（河北工程大学资源学院，河北邯郸 056038）

随着城市的发展，高、大、新奇的建筑物不断兴起，人们追求美观的同时，工程师们渐渐关注建筑物的安全，特别是地基及基础的变形与强度的问题。地基承载力值的确定在基础设计中尤为重要，从而技术人员对地基承载力值要求越来越严格。在实际工程中一般由原位测试（载荷试验、静力触探试验等）、公式计算，且结合工程实践经验等方法综合确定地基承载力特征值［1］。其中载荷试验是较准确、直接的方法，虽然此原位测试试验费时费力，但在重要工程中，一般会优先考虑做载荷试验［2］。当然只有合理地安排载荷试验及整理分析其试验资料［3］，才能得到有效的地基承载力值。本文以邯郸地区丰源小区工程为例，简述浅层平板试验过程，以及对试验结果的浅析，最后与静力触探试验结果进行对比，从而得到符合实际的地基承载力特征值。

1 载荷试验介绍

载荷试验是在指定深度的试坑内，逐级加荷在一个刚性承压板，来测定不同荷载与不同时间下，承压板下的被测对象（地基或单桩）的沉降量，经过整理试验结果，最后确定它的承载力值和地基土的强度及变形特性的原位测试试验［4－5］。它反映了承压板下，在1.5～2倍的承压板直径（或宽度）范围内的地基土性质［5］。根据承压板的形式和指定深度的不同，载荷试验可分为浅、深层（深度大于3 m）平板载荷试验和螺旋板载荷试验。本文只论述浅层平板载荷试验，其试验深度小于3 m。

浅层平板载荷试验技术要求:

（1）刚性承压板可为方形或圆形，宜选圆形，其面积应大于0.25 m2（如果在软土或粒径较大的填土上试验，需大于0.5 m2）。

（2）试坑可以是方形和圆形，它的宽度大于3倍承压板的宽度，它的直径也是如此;被测对象（仅考虑土体）应避免扰动，尽量保持原状，在试坑底部铺设厚度低于20 mm的砂垫层找平，迅速安装设备。沉降测量仪（百分表或位移传感器）均匀安装。

（3）最大加荷不应小于设计要求的两倍，加荷分级应大于7级，一般所施加等增量荷载为预估极限荷载的1/10左右，荷载的量测精度应在±1%最大荷载。

（4）加荷方式有常规慢速法、快速法和等沉降速率法，本文仅介绍慢速法。施加各级荷载后，记下间隔10、10、10、15、15、30、30、30 min…沉降量的读数，满足稳定标准，即当连续两个小时，每小时的沉降量小于0.1 mm时，可加下一荷载，以此类推，直到加荷结束。

（5）当出现下面情况之一，试验可终止，终止时的荷载量为此试点极限荷载。当承压板四周的土明显侧向挤出时;本级载荷的沉降量急剧增大，大于上一级载荷沉降量的5倍，即p－s曲线出现陡降段;当某级载荷24小时都不满足稳定标准时;当总沉降量与承压板直径（或边长）之比s/b＞0.06 时。

2 工程实例

2.1 载荷试验说明

在邯郸市区丰源小区工程（1～7#）场地中，共布置三个浅层平板载荷试验点A1、A2、A3，为了使三点更具代表性，分别在1#、3#、6#住宅楼北侧。三点同时开始试验，均在同一粉土土层中，在三试点附近各做两个静力触探试验（单桥探头），共六个静力触探孔J1～J6。具体情况如下:

A1点坑深为1.4 m，承压板为圆形，面积为0.5 m2，坑为2.5 m ×2.5 m，总加荷154 kPa，分11级。（试验设备为全自动）当加荷至140 kPa时，24小时未达到稳定标准。

A2点坑深为1.2 m，承压板为圆形，面积为0.635 m2，坑为2.7 m ×2.7 m，总加荷189 kPa，分12级。（加压设备为手动加压系统）当加荷至158 kPa时，24小时未达到稳定标准。

A3点坑深为1.4 m，承压板为圆形，面积为0.635 m2，坑为2.7 m ×2.7 m，总加荷174 kPa，分11级。（加压设备为手动加压系统）当加荷至174 kPa时，24小时未达到稳定标准。

J1～J6孔深均4.5 m，A1点附近为 J1、J2，A2点附近为J3、J4，A3点附近为J5、J6。探头系数kp为0.01，从孔口处每探入10 cm记录一次，本文仅给出载荷试验土层范围内的数据，整理后如表3。

2.2 载荷试验结果与静力触探部分结果

原始数据整理后，得到浅层平板载荷试验汇总如表1、2所示。

表1 A1点平板载荷试验汇总表Tab.1 Table of plate loading test of A1 point

表2 A2、A3点平板载荷试验汇总表Tab.2 Table of plate loading test of A2 and A3 points

静力触探记录表包括J1～J6，如表3:

表3 J1～J6点静力触探汇总表Tab.2 Table of cone penetration test of J1 ～J6

3 地基承载力特征值的确定

试验结果整理后，有以下几种方法确定地基土承载力特征值，总体分为两类，一类是根据强度控制的方法，另一类是根据沉降控制的方法。此工程根据以下几种方法得到相应的承载力特征值。

3.1 强度控制法

（1）在p－s曲线上有明显的直线段时，通常此直线段的终点对应的载荷量为比例界限P0，可取为承载力特征值。根据表1作p－s曲线如图1，在p－s曲线上有较明显的直线段，A1点的P0为56 kPa;根据表2分别作A2、A3曲线p－s，如图2可知无明显直线段。

（2）当p－s曲线上没有明显的直线段时，可用下面方法确定其特征值:

①某一荷载的沉降量（Δsn）超过上一级荷载沉降量（Δsn－1）的两倍的点对应的载荷量为 P0。根据表1、2可知，A1、A2、A3的承载力特征值分别为 70、63、63 kPa。

②取lgp－lgs曲线上的转折点对应的荷载量为 P0。如图 3、4，可确定 A2、A3 的 P0均为79 kPa。

③取 p－Δp/Δs（Δp为荷载增量，Δs为相应的沉降量）曲线上的转折点对应的载荷量为承载力特征值。如图5所示，A2、A3的P0均为94 kPa。

当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半作为承载力特征值。A1、A2、A3 点的极限荷载为 140、158、174 kPa，其极限荷载值的一半为 70、79、87 kPa。

3.2 相对沉降控制法

当以上方法不能确定时，承压板面积为0.25～0.50 m2，b为承压板的宽度或直径，地基土承载力的特征值可取s/b=0.01～0.015所对应的荷载量，但不超过最大荷载值的一半［6］。A1的地基承载力特征值已确定，而且当s/b=0.01时，所对应的荷载量为78 kPa，超过了最大荷载值的一半（154/2=77 kPa），均说明不能用此方法确定。A2、A3点试验的承压板面积均为0.635m2，也不宜采用此法确定其承载力特征值。

4 结果分析

综上所述，A1点按照上述3.1中的（1）和3.1（2）中的①方法确定地基承载力特征值均为56 kPa，可确定 A1点的地基承载力特征值为56 kPa;A2、A3点按照上述3.1（2）中的三方法确定的地基承载力特征值分别为:63、79、94 kPa，但A2、A3点极限荷载值的一半小于94 kPa，舍去3.1（2）中③方法的取值。取前两者的平均值为两点的地基承载力特征值，即（63+79）/2=71 kPa。

在同一土层的A1、A2、A3三点试验点承载力特征值的极差为:71－56=15 kPa，它们的平均值为:（56+71+71）/3=66 kPa，因为 15/66 ＜30%，该土层的地基承载力特征值fak为66 kPa［3］。

本工程所做试验的静力探头是单桥探头，它的有关参数为比贯入阻力ps。

在同一土层（粉土）中，参数一般取该土层厚度的算数平均值，根据表3和（1）式计算，J1～J6的比贯入阻力分别为 0.566 7、0.587 5、0.58、0.584、0.544、0.576 kg/cm2。由下式确定地基承载力特征值［7］:

得到J1～J6的地基承载力特征值为71.7、72.57、72.26、72.43、70.75、72.08 kPa。利用静力触探试验测试结果对应载荷试验A1、A2、A3试验点处的地基承载力特征值分别为72.13、72.35、71.42 kPa，其平均值为 71.97kPa，即该土层的地基承载力特征值fak。 ）对比载荷试验和静力触探试验方法所确定的地基承载力特征值，其结果均相近，说明浅层平板载荷试验过程以及试验资料分析确定的方法较合理。

5 结语

在规范中，虽然明确规定载荷试验成果确定地基土承载力特征值的方法，但试验成果较复杂，如何更好地应用规范里的方法得到符合实际的地基承载力特征值尤为重要。本文以邯郸市区丰源小区工程的三点浅层平板载荷试验为例，采用不同方法确定地基土承载力特征值为66 kPa。最后静力触探试验确定的地基承载力值（71.97 kPa）与其结果相近，说明此试验成果分析得较合理。

［1］GB50007－2011，岩土工程勘察规范［S］.

［2］谢定义，陈存礼，胡再强.试验土工学［M］.北京:高等教育出版社，2011.

［3］工程地质手册编委会.工程地质手册［M］.4版.北京:中国建筑工业出版社，2007.

［4］徐超，石振明，高彦斌，等.岩土工程原位测试［M］.上海:同济大学出版社，2005.

［5］杨绍端，杜方江.银川地区粉细砂层地基土承载力特征值试验研究［J］.工程勘察，2012（4）:25－28.

［6］薛卫军.浅层平板载荷试验确定地基承载力特征值［J］.陕西水利，2012（5）:85－88.

［7］邵江.河北省建筑地基承载力确定方法研究［D］.天津:河北工业大学，2005.