轻型圆锥动力触探在地基承载力检测中的应用探讨

谭兴海 中邦山水规划设计有限公司

李 莹 中庆建设有限责任公司

1 设备规格

轻型圆锥动力触探主要有落锤、触探杆及探头组成，落锤锤重为10kg±0.2kg，落距为0.50m±0.02m，触探杆直径为25mm，探头直径为40mm，圆锥角为60°，详见表1与图1。

表1 轻型圆锥动力触探设备规格表

2 操作步骤及现场检测要求

（1）根据GB/T 50123—2019《土工试验方法标准》中47.3条相关规定，操作步骤如下。

①先用轻便钻具钻至试验土层标高以上0.3m处，将探头和探杆放入孔内，保持探杆垂直，就位后对所需实验土层连续进行触探。

②试验时，落锤落距为0.50m±0.02m，使其自由落下，记录每打入0.30m时所需的锤击数，最初0.30m可以不记，然后连续向下贯入，记录下一深度的锤击数，重复试验到预定的试验深度。

③若需描述土层情况时，可将触探杆拔出，取下探头，换贯入器进行取样。

④如遇密实坚硬土层，当贯入0.30m，所需锤击数超过100击或贯入0.15m超过50击时，即可停止试验；如需对下卧土层进行试验时，可用钻具穿透坚实土层后再贯入。

⑤本试验一般用于贯入深度小于4m 的土层，必要时也可在贯入4m 后用钻具将孔掏清后再继续贯入2m。

（2）根据JGJ 340—2015《建筑地基检测技术规范》中相关规定，现场检测要求如下。

①试验应在平整的场地进行，测试点应根据工程地质分区或加固处理分区均匀布置，并应具有代表性。

②天然地基检测深度应达到主要受力层深度以下，人工地基检测深度应达到加固深度以下0.5m，符合地基增强体及桩间土的检测深度应超过竖向增强体底部0.5m。

③圆锥动力触探试验应采用自由落锤；地面上触探杆高度不宜超过1.5m，并应防止锤击偏心、探杆倾斜和侧向晃动；锤击贯入应连续进行，保持探杆垂直度，锤击速率宜为15击/min～30击/min。

3 影响因素及减小影响的方法

3.1 人为因素

（1）落锤的高度、锤击速度和操作方法；

（2）读数量测方法和精度；

（3）触探孔和探杆的垂直度。

3.2 设备因素

（1）落锤的形状和质量；

（2）探头的形状和大小；

（3）触探杆的截面尺寸、长度和质量；

（4）锤垫的构造及尺寸；

（5）所用材料的材型及性能。

3.3 其他影响因素

（1）土的性质；

（2）触探深度；

（3）地下水的影响。

3.4 减小影响的方法

（1）操作方法应严格按相关规范、规程及标准执行，把人为影响因素降到最低限度；

（2）设备规格应定型化，遵照规范、规程及标准定制设备；

（3）轻型圆锥动力触探不宜对较硬土层开展测试，同时轻型圆锥动力触探不宜连续触探超过4m。

4 问题探讨

轻型圆锥动力触探在天然地基检测中应用比较广泛，具有轻便、易操作等优点。但是不规范的操作是否会引起数据的不准确，是否会导致地基的检测情况与实际差别较大，应展开探讨。

例：某单栋二层住宅建筑工程中，岩土工程勘察报告中揭露土层为：

第①层：杂填土，黑灰色～杂色，成分复杂，密度不均，平均深度为0.0m～1.5m；

第②层：粉质黏土，黄褐色，可塑状态，平均深度为1.5m～5.0m；

第③层：粉质黏土，黄褐色，可塑偏硬状态，平均深度为5.0m～8.0m。

岩土工程勘察报告中第②层粉质黏土的承载力特征值为155kPa，地下水位约为3.0m，根据岩土工程勘察报告，设计单位设计的基础形式为天然地基独立基础（基础宽度1.5m，基础埋深-2.0m，室内±0.000与自然地面标高基本一致），并采用第②层粉质黏土作为基础持力层，设计要求地基承载力特征值为155kPa。本工程共有9个基槽，当所有基槽开挖至设计基底标高，检测单位到现场后，采用轻型圆锥动力触探进行地基检测，直接记录从设计基底标高算起第一个0.3m锤击数，并未向下连续锤击，且有些落锤松手时，操作人员的双手有明显向下附加用力，而且有些手抬落锤松手时的高度也超过了0.5m。检测单位采用此种检测方式连续检测了10 个点，锤击数分别为N10=20、19、21、20、22、20、21、19、18、20 击，平均值20 击，根据JGJ 340—2015《建筑地基检测技术规范》查表8.4.9-1（见表2），可初步判定承载力特征值为115kPa，但是该值比155kPa小很多，如果直接采用115kPa 作为本次地基检测的检测报告成果，地基承载力将不满足设计要求，就需重新设计，并采用地基处理等措施提高地基承载力，将增加设计与施工成本。

表2 轻型动力触探试验推定地基承载力特征值fak（kPa）

本次检测结果下的地基承载力特征值115kPa是否是规范操作下得到的试验结果？是否符合实际情况？能否作为最终的检测报告结果？为什么会出现这种与岩土工程款勘察报告严重不一致的情况？下面就此种情况展开分析。

分析本次检测结果与岩土工程勘察报告提供的承载力特征值有较大差距产生的原因如下。

（1）岩土工程勘察时期与开槽卸荷后，基底标高（自然地面以下-2m）处地基土的应力状态不同，此为根本原因，开槽后地基土表层类似欠固结状态，会比原始状态略松散，但是基础建成及回填土压实后，地基土会慢慢回归到原始的状态，所以仅检测表层0.3m的地基土承载力并不能反映整体受力层厚度内地基土的真实状态。

（2）本次试验未按规范操作，未按照《土工试验方法标准》要求从上部用轻便钻钻孔后测试，同样未按照《建筑地基检测技术规范》中要求达到主要受力层深度以下，本次试验仅测试了地基土表层0.3m 的深度范围内，而且落锤有些为非自由落锤，有些落锤高度也明显超过规范要求的0.5m。

（3）未进行地基承载力修正，仅提供了初步判定的地基承载力特征值。

（4）现场试验人员实际工程经验较少，正常情况下本地区地基承载力特征值为115kPa的粉质黏土基本呈软塑状态，但现场基槽开挖后地基土明显呈可塑状态，但是检测人员并未发现异常，并且未进行异常处理，只是提供了检测结果。

解决办法建议：

（1）可按照GB/T 50123—2019《土工试验方法标准》中的操作要求，可从试验点位先用轻便钻具钻至试验土层标高以上0.3m 处（尽量保留地基土原始状态），再进行轻型圆锥动力触探试验；或上部预留一部分土层，然后用轻型圆锥动力触探连续贯入，达到主要受力层深度以下，剔除异常值，再进行统计计算。操作时也应严格按照规范要求，落锤应为自由落锤，禁止落锤达到指定高度松手时手上附带向下用力，并且落锤松手时高度不应超过0.5m，或者制备带上部封顶装置。

（2）进行地基承载力修正，根据GB 5007—2011《建筑地基基础设计规范》中第5.2.4 条规定：当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：

fa=fak+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5）

式中：fa——修正后的地基承载力特征值；

fak——从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值；

ηb、ηd——基础宽度和埋置深度的地基承载力修正系数；

γ——基础底面以下土的重度，地下水以下取浮重度；

γm——基础底面以上土的加权平均重度，地下水以下的土取有效重度；

b——基础底面宽度，小于3m 按3m 取值，大于6m按6m取值；

d——基础埋置深度。

因为本工程基础宽度1.5m，埋置深度为2.0m，所以地基检测中通过轻型圆锥动力触探测试计算的承载力特征值应进行地基承载力深度修正，通过上式修正后的地基承载力特征值约为160kPa，满足设计要求，并在检测报告中标注此承载力为修正后的地基承载力特征值。

（3）当出现本次检测这种情况时，可以再采用其他方式开展地基承载力检测，进行横向对比。比如载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验，把各种测试结果对比，看是否能够得出不同的结论。

（4）现场试验人员应当积累一定经验，当遇到检测结果与岩土工程勘察报告中的承载力特征值相差较大时，应积极探求问题出现的原因，并探寻解决办法，帮助工程顺利进行。

5 结束语

轻型圆锥动力触探试验在岩土工程勘察及天然地基检测中应用较多，对比载荷试验、静力触探、标贯试验等其他原位测试，轻型圆锥动力触探试验具有易操作、易携带、经济投入低、试验速度快等特点。但是轻型圆锥动力触探试验应该按照相关规范的操作要求开展试验，不规范的操作会引起数据不准确，并且会导致检测数据结果下的地基土情况与实际地基土情况差别较大，很有可能造成施工成本的增加及浪费，也可能造成施工停滞，耽误工期，无法按原计划顺利进行。

所以，轻型圆锥动力触探试验人员应按照规范要求，并结合多本规范进行试验，要明白检测单位提供的试验结果对工程造价影响很大，当遇到检测结果与岩土工程勘察报告中的承载力特征值相差较大时，必须引起注意，勤与各方沟通，可咨询岩土方面的专家，帮助解决此类问题，以保证基础工程质量以及工程顺利进行。

根据近些年笔者参与的地基检测情况，不仅仅是轻型圆锥动力触探试验，针对所有的地基检测，检测及试验人员都应具备一定的岩土工程经验知识，并且对相关规范研究透彻，不应断章取义，自以为是，应当具备一定的判别能力。比如大概影响深度会有多少米，受力层深度大概是多少米，根据工程不同，设计不同，及受力层深度及影响深度的不同，确定检测方法及检测深度，对业主负责，对自身负责，这样才能保证检测数据能够真实反映地基土的情况。并且对数据与实际情况是否有偏差要具有一定的识别能力，当数据异常时，应具备处理异常数据的能力，这样才能保证数据的准确性，保证工程质量，不给工程增加经济负担。