载荷试验与标准贯入对地基承载力判别的研究

吴 刚

(天津市北洋水运水利勘察设计研究院有限公司，天津 300222)

载荷试验与标准贯入对地基承载力判别的研究

吴 刚

(天津市北洋水运水利勘察设计研究院有限公司，天津 300222)

地基承载力的判别一直是地基处理效果评价的最重要的指标，载荷试验作为最可靠的承载力判别方法在实际工程中得到了广泛的应用，标准贯入试验作为地基承载力判别的手段之一，也能对地基处理效果进行评价。通过实际工程，选取同条件的地质分别用两种方法进行地基承载力的判别，对数据进行了分析。

地基承载力,载荷试验,标准贯入试验,处理效果

地基承载力是指在上部荷载作用下，保证地基在允许承载力作用范围内不发生地基失稳破坏，同时不超出建筑物允许沉降的最大地基压力。伴随着天津地区围海造陆工程的快速发展，软基加固在地基处理中的应用越来越多，尤其以真空预压和堆载预压最为常见，对于地基处理效果不但要满足固结度和沉降速率的卸载标准，地基承载力也是作为一项非常重要的指标对地基处理效果进行评价。

1 试验方法

1.1平板载荷试验

平板载荷试验作为最可靠的一种土工原位测试方法进行承载力判别。通过在刚性承压板上分级加载的方法，观测各级荷载作用下承压板下地基土的变形，再通过试验所得到的荷载p与沉降s的关系曲线图，按照标准规范确定出地基土的承载能力。平板载荷试验的常用设备主要由承压板、加荷及反力装置、沉降量测装置3部分组成。

1)承压板：现场试验时一般采用正方形或者圆形的钢板，钢板的尺寸应大于土中最大粒径的10倍。

2)加荷及反力装置：加荷装置一般采取千斤顶加荷，既简单又安全。反力装置最常见的为压重平台及地锚反力装置，根据现场情况选择合适的反力装置进行试验。

3)沉降量测装置：一般采用百分表或者位移传感器自动记录沉降的变化。

对于平板载荷试验的加荷方式，目前主要有三种：常规慢速维持荷载法、快速法、等沉降速率法。一般情况下都采取慢速维持荷载法进行加荷，这种方法虽然耗时比较长，但是也是最接近真实结果的一种方式。慢速维持荷载法的加载过程中，每级荷载读数时间为第10分钟、第20分钟、第30分钟、第45分钟、第60分钟，以后为每隔30 min测读一次沉降量，当在连续2 h内，每小时的沉降量均小于0.1 mm时，可以判定当级荷载已经趋于稳定，进行下一级荷载的加载。

加荷方式选定后，试验的终止条件参照GB 50007—2011建筑地基基础设计规范。试验加载过程中如果出现以下情况之一即可终止：

2)试验过程中观测到沉降有急骤增大的趋势，荷载—沉降曲线有明显的陡降段；

3)在某一级荷载加载过程中，连续24 h内观测到的沉降速率都不能达到稳定的标准；

4)当在加载过程中，观测到的沉降量不小于0.06倍的承压板宽度或直径时，终止加载。

1.2标准贯入试验

标准贯入试验是一种动力触探试验的方法，由于其设备简单，操作简易，是目前应用最广泛的现场原位测试之一。在对地区条件比较了解或者有相关的类似工程设计经验时，标准贯入试验对于地基承载力判别能取得更加接近真实值的效果。

现场进行标准贯入试验时，一般选用质量为63.5 kg的穿心锤，以76 cm的落距，将标准贯入器打入土中，开始打入的深度为15 cm，接着继续打入30 cm，现场记录打入30 cm的锤击数，并且将此作为标准贯入试验的指标。标准贯入器在土中受到的阻力越大，说明地基承载力越高，标准贯入击数就越大。因此通过标准贯入试验的标准贯入击数，结合相关经验参数，就可以对地基承载力做出评价。

2 实际工程案例

2.1工程背景

中国石化天津液化天然气(LNG)项目一次陆域形成工程位于大港港区东港池东突堤北端。一次陆域形成工程共分为三个地块，原有泥面标高约为-5.0 m～-4.0 m。其中造陆三区采用“浅层抽水固结+深层真空预压联合处理”的方案进行软基加固处理。本次对于造陆三区分别进行了平板载荷试验和标准贯入试验，以此来评价地基承载力。

2.1.1平板载荷试验

本次试验采用的装置为锚杆反力装置，试验加载是通过油压千斤顶顶承力板实现的。为了保证试验结果的准确性，现场试坑一般采用不超过20 mm厚度的中粗砂进行找平。

试验加载采用人工手动进行，荷载值通过手动油泵上的精密压力表测读出来。沉降采用对称安装于荷载板两侧的百分表测定。百分表测量精度为0.01 mm，在荷载板的正交直径方向对称安置4个百分表，基准梁采用100 mm宽度的槽钢，长度5 m，采用专用的磁性表座固定和支撑百分表，从而确保百分表不受气温、振动及其他外界因素影响而发生竖向变位。

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试验记录：采用手动加载方法，人工观测和记录沉降。

试验加载装置示意图如图1所示。

本次平板载荷试验采用的承压板面积为0.72 m2(边长850 mm的方形板)。试验分10级加载，每级16 kPa，首级加载32 kPa，最大加载160 kPa。

2.1.2标准贯入试验

1)钻机钻至设计标高以上一定高度时，对残土进行清理。由于本次试验为现场原位测试，所以在残土的清理过程中避免扰动土层。

2)采用自动落锤法将贯入器以每分钟15击～30击打入土中0.15 m后，每打入10 cm时，进行锤击数的记录，以30 cm的总锤击数作为标准贯入击数。

3)按照以上操作步骤进行不同深度的标准贯入试验。

2.2实际工程数据分析

对于本区域的地基承载力特征值预估不小于80 kPa，所以本次平板载荷试验最大加荷量为160 kPa，本次试验最终沉降量为14.25 mm。载荷试验检测点在加载到最大加载量、对应的沉降量以及承载力取值结果见表1，表中地基承载力特征值按s/b=0.015对应的荷载值取值并不大于最大加荷量的1/2。试验曲线详见图2。

表1 平板载荷试验结果汇总表

通过平板载荷试验曲线图p—s曲线可以看出在加载到最大荷载160 kPa时候，曲线没有出现明显的陡降段，也就是说明本次加载最大荷载值小于地基极限承载力，这一点通过s—lgt曲线也可以很明显的看出，在最后160 kPa这一级荷载加载期间也处于比较平稳的状态，并未出现沉降有陡然变大的趋势。综合以上两个方面的判断，本次地基承载力小于160 kPa。

通过对标准贯入试验数据综合统计、分析，其成果表见表2。

舍去异常值后，提供标准贯入实测锤击数最大值、最小值、算术平均值如表2所示。

表2 标准贯入试验指标统计表

本次选取的载荷试验点和标准贯入试验点均处于同一地质条件，通过平板载荷试验数据及载荷试验曲线图可以判断，地基承载力特征值不小于80 kPa。根据标准贯入试验数据来看，标贯实测击数(经过深度修正)算术平均值为19.5击；根据《岩土工程技术规范》，地基承载力不小于80 kPa。

3 结语

1)平板载荷试验和标准贯入试验均可以作为地基承载力评价的原位测试实验，工程应用中可以根据实际情况选择相应的方法进行判别。

2)标准贯入试验是根据大量的实际经验积累通过标贯击数进行的估算地基承载力，严格意义上来看不是一个完全定量的计算结果，平板载荷试验相对于标准贯入试验来看，形成了一套比较成熟的数据判断模式，所以在条件允许的情况下，尽量以平板载荷试验为主，以标准贯入试验辅助进行地基承载力的评价。

3)本文仅选取了有限的点位进行数据分析，并且是对地基承载力特征值的一个验证性试验，希望对以后进行地基承载力极限值的研究能有所帮助。

[1] JS 133—2013,水运工程岩土勘察规范[S].

[2] GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].

[3] JGJ 340—2015，建筑地基检测技术规范[S].

Discriminantoffoundationonloadtestandstandardpenetrationtest

WuGang

(TianjinBeiyangWaterTransport&HydraulicSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,Tianjin300222,China)

The evaluation of foundation bearing capacity has been the most important index for evaluation of foundation treatment effect. As the most reliable method of bearing capacity, load test has been widely used in practical engineering. The standard penetration test is one of the methods of foundation bearing capacity discrimination. The effect of foundation treatment can also be evaluated. In this paper, this paper is based on actual engineerin, data analysis is built in the two methods that are used to distinguish the foundation bearing capacity.

foundation bearing capacity, load test, standard penetration test, treatment effect

1009-6825(2017)29-0096-02

2017-08-24

吴 刚(1985- )，男，工程师

TU470

A