地基承載力試驗(yàn)方法的應(yīng)用

劉保平

(太原市建筑工程質(zhì)量檢測(cè)站，山西太原 030002)

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，建筑物的荷載日益增加，對(duì)建筑地基的變形要求也越來越嚴(yán)，越來越多的建筑工程需要進(jìn)行地基處理，因而對(duì)于地基處理效果進(jìn)行評(píng)價(jià)的工作就顯得尤為重要。地基處理效果評(píng)價(jià)的方法有多種，最常用的方法就是地基承載力試驗(yàn)。然而對(duì)于不同的地基、不同的地基處理方法，進(jìn)行地基承載力試驗(yàn)的方法也不盡相同，只有了解和熟悉地基及地基處理的相關(guān)知識(shí)，才能正確的應(yīng)用地基承載力試驗(yàn)方法，準(zhǔn)確地對(duì)地基處理效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 天然地基與加固地基

地基是承托建筑物基礎(chǔ)的一部分場(chǎng)地。能夠滿足上部建筑的地基，應(yīng)具備以下條件:1)強(qiáng)度和穩(wěn)定性要足以支撐上部結(jié)構(gòu)的自重及外部荷載;2)不能由于上部結(jié)構(gòu)的自重和外部荷載的影響而產(chǎn)生過大變形;3)不能由于地下水的活動(dòng)而產(chǎn)生滲漏;4)在動(dòng)力荷載作用下，土體不能產(chǎn)生液化。當(dāng)?shù)鼗軌蛉繚M足上述條件時(shí)，該地基所做的建筑地基，稱為天然地基。當(dāng)不能全部滿足上述條件時(shí)，需要進(jìn)行地基處理，該地基稱為加固地基。加固地基包括軟弱地基和特殊土地基。

2 軟弱地基與特殊土地基

按照GB 50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的一般規(guī)定，地基壓縮層主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層構(gòu)成時(shí)，該地基稱為軟弱地基。軟弱地基的高壓縮性的一個(gè)重要表現(xiàn)就是在建筑物的自身作用下，或受到外部作用時(shí)，其沉降和差異沉降過大，導(dǎo)致建筑物發(fā)生事故，所以對(duì)于軟弱地基，一般都要進(jìn)行地基處理，以改善其地基承載能力。

特殊土地基帶有地區(qū)性特點(diǎn)，它包括濕陷性黃土、膨脹土、紅黏土、冬季凍土等，在黃土地區(qū)主要是濕陷性黃土。濕陷性黃土是一種非飽和的欠壓密性土，具有大孔和垂直節(jié)理，在天然濕度下，其壓縮性較低，在附加壓力或附加壓力與土的自重壓力下引起濕陷變形，是一種下沉量大、下沉速度快的失穩(wěn)性變形，對(duì)建筑物危害極大。因此對(duì)于濕陷性地基，也要進(jìn)行地基處理，以改善土的物理力學(xué)性質(zhì)，減少或消除地基的濕陷變形。

3 改良地基和復(fù)合地基

經(jīng)過加固處理的地基，按照地基土的構(gòu)成成分，分為改良地基和復(fù)合地基兩種。改良地基的土壤成分與其地基處理以前相比不發(fā)生改變，只是改變了其后來的物理力學(xué)性質(zhì)。復(fù)合地基是通過增強(qiáng)土體或部分置換土體形成增強(qiáng)體和周圍土體共同承擔(dān)荷載的地基。

4 地基處理方法

按照地基處理的作用機(jī)理，常用的地基處理方法可分為兩類:換土墊層法和深層密實(shí)法。換土墊層法是將原地基淺層軟弱土或不良土挖除后，選用砂(石)、碎石、粉煤灰、土(灰土)、礦渣等換填材料，通過分層碾壓或夯實(shí)，對(duì)地基土進(jìn)行改良的地基處理方法。該方法簡(jiǎn)易可行，適用于處理淺層軟弱地基、濕陷性黃土地基、雜填土地基等。深層密實(shí)法是利用地基處理的專門施工機(jī)具在原地基土中加入加固材料，形成樁體，使樁體與樁間土一起構(gòu)成復(fù)合地基的地基處理方法。該方法根據(jù)施工方法的不同，可分為擠密樁法、深層攪拌樁法、水泥粉煤灰碎石樁法等，根據(jù)樁體材料的不同，又可分為砂石樁、土(灰土)擠密樁、石灰樁、水泥土攪拌樁、旋噴樁等。

5 地基承載力試驗(yàn)方法

針對(duì)不同的地基及不同的地基處理方法，進(jìn)行地基承載力試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)正確地選擇JGJ79-2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范和GB 50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的試驗(yàn)方法，進(jìn)行試驗(yàn)及承載力評(píng)價(jià)。

5.1 改良地基及換土墊層地基的承載力試驗(yàn)

對(duì)于該類型的地基，進(jìn)行承載力試驗(yàn)時(shí)，要依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中“淺層平板荷載試驗(yàn)要點(diǎn)”進(jìn)行試驗(yàn)，承壓板面積不應(yīng)小于0.25 m2，承壓板的邊長或直徑不應(yīng)小于墊層厚度的1/3。

地基承載力特征值應(yīng)根據(jù)壓力—沉降曲線的形態(tài)確定。當(dāng)壓力—沉降曲線上極限荷載能確定，而其值不小于對(duì)應(yīng)比例界限的2倍時(shí)，可取比例界限;當(dāng)其值小于對(duì)應(yīng)比例界限的2倍時(shí)，可取極限荷載的一半;當(dāng)壓力—沉降曲線是平緩的光滑曲線時(shí)，地基承載力特征值可取相對(duì)變形值對(duì)應(yīng)的壓力。當(dāng)承壓板的面積為0.25 m2～0.50 m2，可取s/b或s/d等于0.01～0.015所對(duì)應(yīng)的荷載，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。

5.2 復(fù)合地基承載力試驗(yàn)

復(fù)合地基承載力試驗(yàn)的依據(jù)是《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》中附錄A“復(fù)合地基載荷試驗(yàn)要點(diǎn)”，對(duì)于單樁復(fù)合地基，其承壓板面積為一根樁承擔(dān)的處理面積，對(duì)于多樁復(fù)合地基，其承壓板面積按實(shí)際樁數(shù)所承擔(dān)的處理面積確定。復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)根據(jù)壓力—沉降曲線的形態(tài)確定。當(dāng)壓力—沉降曲線上極限荷載能確定，而其值不小于對(duì)應(yīng)比例界限的2倍時(shí)，可取比例界限;當(dāng)其值小于對(duì)應(yīng)比例界限的2倍時(shí)，可取極限荷載的一半。

當(dāng)壓力—沉降曲線是平緩的光滑曲線時(shí)，復(fù)合地基承載力特征值可取相對(duì)變形值對(duì)應(yīng)的壓力。相對(duì)變形值的取值決定于樁的類別和地基土土質(zhì)這兩個(gè)因素:

1)對(duì)砂石樁、振沖樁復(fù)合地基或強(qiáng)夯置換墩:當(dāng)以粘性土為主的地基，可取s/b或s/d等于0.015所對(duì)應(yīng)的壓力(s為載荷試驗(yàn)承壓板的沉降量;b和d分別為承壓板寬度和直徑，當(dāng)其值大于2 m時(shí)，按2 m計(jì)算);當(dāng)以粉土或砂土為主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所對(duì)應(yīng)的壓力。

2)對(duì)土擠密樁、石灰樁或柱錘沖擴(kuò)樁復(fù)合地基，可取s/b或s/d等于0.012所對(duì)應(yīng)的壓力;對(duì)灰土擠密樁復(fù)合地基，可取s/b或s/d等于0.008所對(duì)應(yīng)的壓力。

3)對(duì)水泥粉煤灰碎石樁或夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基，當(dāng)以卵石、圓礫、密實(shí)粗中砂為主的地基，可取s/b或s/d等于0.008所對(duì)應(yīng)的壓力;當(dāng)以粘性土、粉土為主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所對(duì)應(yīng)的壓力。

4)對(duì)水泥土攪拌樁或旋噴樁復(fù)合地基，可取s/b或s/d等于0.006所對(duì)應(yīng)的壓力。

5)對(duì)有經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)，也可按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定相對(duì)變形值。

按相對(duì)變形值確定的承載力特征值不應(yīng)大于最大加載壓力的一半。

6 結(jié)語

通過以上闡述，對(duì)于不同的地基處理方法及地基土條件，采取的地基承載力試驗(yàn)方法不完全相同，對(duì)地基承載力特征值的確定方法也不完全相同。檢測(cè)技術(shù)人員只有準(zhǔn)確地辨別地基處理方法、地基土類別，才能選擇正確的地基承載力試驗(yàn)方法，進(jìn)行地基承載力評(píng)價(jià)。

［1］JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］侯偉生.建筑工程質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)手冊(cè)［Z］.

［3］葉書麟，葉觀寶.地基處理［D］.上海:同濟(jì)大學(xué)，2010.