中英地基平板載荷試驗(yàn)規(guī)程對(duì)比

韓 強(qiáng)

(寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海 201900)

0 引言

隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施，中國設(shè)計(jì)單位參與的國外項(xiàng)目越來越多。在地基承載力方面，中國和歐洲規(guī)范區(qū)別較大，因此，無論從勘察還是設(shè)計(jì)的角度，都應(yīng)該對(duì)歐洲的地基規(guī)范做一個(gè)學(xué)習(xí)和對(duì)比，本文主要以中英兩種標(biāo)準(zhǔn)的地基平板載荷試驗(yàn)做一定的對(duì)比研究。

平板載荷試驗(yàn)是確定土體承載力的重要試驗(yàn)方法。本文對(duì)比了中國標(biāo)準(zhǔn)和英國BS標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于載荷試驗(yàn)的一些規(guī)定，找出了兩者主要的不同點(diǎn)，分析其可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生的影響。最后筆者還總結(jié)了一些理論公式計(jì)算值和載荷試驗(yàn)值的差異，供設(shè)計(jì)人員參照使用。

1 國標(biāo)和英標(biāo)載荷板試驗(yàn)差異性對(duì)比

平板載荷試驗(yàn)是確定地基承載力和變形模量的重要方法，為國內(nèi)外巖土勘察廣泛使用。在國內(nèi)，載荷試驗(yàn)一般采用中國標(biāo)準(zhǔn)；而在國外，往往業(yè)主都更熟悉和認(rèn)可歐美標(biāo)準(zhǔn)，而中國標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于載荷試驗(yàn)的規(guī)定與歐洲標(biāo)準(zhǔn)有較大的不同，給應(yīng)用帶來很大不便，但目前鮮見有公開的對(duì)比研究成果，本文主要以英國標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行載荷試驗(yàn)的對(duì)比研究。

通過對(duì)中國標(biāo)準(zhǔn)GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[1]和歐洲規(guī)范EN1997—2[2]、英國標(biāo)準(zhǔn)BS1377-9：1990[3]，BS5930：2015[4]中關(guān)于平板載荷試驗(yàn)的研究，并結(jié)合GB 50021—2001巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)[5]、《工程地質(zhì)手冊(cè)》(第4版)[6]等資料，分析總結(jié)出一些共同點(diǎn)和差異性，如下：

1)兩種標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于載荷試驗(yàn)的目的和適用范圍的表述基本一致，在試驗(yàn)點(diǎn)的選擇和數(shù)量上，中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定載荷試驗(yàn)應(yīng)布置在有代表性的地點(diǎn)，每個(gè)場(chǎng)地同一地層參加統(tǒng)計(jì)的試驗(yàn)點(diǎn)不宜少于3個(gè)，英國標(biāo)準(zhǔn)中也規(guī)定不少于3個(gè)，建筑投影面積大于300 m2的再根據(jù)面積增加。

2)對(duì)于承壓板與土層接觸面的處理，中國規(guī)范要求鋪設(shè)約20 mm厚的中粗砂找平，而英國規(guī)范對(duì)于粗顆粒土采用干砂找平，而對(duì)于黏性土則采用15 mm～20 mm厚的石膏、水泥砂漿或樹脂找平。

3)關(guān)于承壓板尺寸和試坑試井的結(jié)構(gòu)、尺寸等，中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的比較詳細(xì)，而英標(biāo)中僅有粗略的介紹，詳如表1所示。

表1 兩種規(guī)范關(guān)于承壓板和試坑、試井等方面的區(qū)別

4)關(guān)于加荷方式和沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，兩者有一定差異，詳見表2。

表2 關(guān)于加載方式和沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)等方面的區(qū)別

關(guān)于這類差異，婁俊慶等[7]基于博茲瓦納電廠項(xiàng)目進(jìn)行了平板載荷試驗(yàn)對(duì)比，對(duì)于砂類土及硬塑～堅(jiān)硬狀態(tài)的黏性土等力學(xué)強(qiáng)度高、變形小的地層，加載速率和穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)承載力影響不大；但對(duì)力學(xué)強(qiáng)度低、變形大的一般黏性土，慢速法測(cè)定的極限承載力低于快速法，相對(duì)安全。

5)關(guān)于試驗(yàn)成果分析。

中國和英國規(guī)范均要求繪制荷載(p)與沉降(s)曲線，必要時(shí)繪制各級(jí)荷載下沉降(s)與時(shí)間(t)或時(shí)間對(duì)數(shù)(lgt)曲線，中國標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)確定臨塑壓力和極限壓力以最終確定承載力特征值，而英國規(guī)范則僅確定極限承載力。關(guān)于土體強(qiáng)度指標(biāo)cu和模量指標(biāo)E0的公式結(jié)果，兩種標(biāo)準(zhǔn)大體上相似，詳見表3。

表3 關(guān)于試驗(yàn)成果分析的區(qū)別

2 中英平板載荷試驗(yàn)和理論公式的對(duì)比

盡管有各種各樣的理論，但載荷試驗(yàn)仍然是確定土體承載力的重要手段，同時(shí)也是校核理論公式的重要方法。中外的學(xué)者對(duì)載荷試驗(yàn)值和理論計(jì)算值的差異性對(duì)比作了許多工作，下面列舉一二。

2.1 英國標(biāo)準(zhǔn)與Muhs和Milovic進(jìn)行的載荷試驗(yàn)的對(duì)比

1961年，兩位學(xué)者M(jìn)uhs和Milovic[8]進(jìn)行了一系列的載荷試驗(yàn)，從結(jié)果中分析出，用英標(biāo)漢森公式計(jì)算黏性土的地基極限承載力與載荷試驗(yàn)的結(jié)果具有非常好的一致性，但計(jì)算砂土的承載力則偏小，計(jì)算值在試驗(yàn)值的60%～70%左右。

2.2 中國地基基礎(chǔ)規(guī)范結(jié)合載荷試驗(yàn)對(duì)承載力公式的修正

顧寶和[9]在編制74版地基規(guī)范地基承載力公式時(shí)進(jìn)行了19個(gè)砂土的載荷試驗(yàn)，經(jīng)過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，理論公式計(jì)算得到的砂土地基承載力普遍偏低，因此根據(jù)分析結(jié)果，在摩擦角φ>24°時(shí)，對(duì)承載力系數(shù)Mb值進(jìn)行了修正提高。

以上示例一定程度上表明，對(duì)于內(nèi)摩擦角較大的粉土、砂土，理論公式的計(jì)算值往往是明顯偏低于載荷試驗(yàn)值的，而計(jì)算黏性土?xí)r，理論計(jì)算結(jié)果與載荷試驗(yàn)測(cè)定的極限承載力數(shù)值相對(duì)吻合。

3 結(jié)語

1)兩種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)平板載荷試驗(yàn)的規(guī)定大體相似，試驗(yàn)加壓系統(tǒng)、沉降觀測(cè)系統(tǒng)等設(shè)備要求，試驗(yàn)成果分析和利用也比較接近，但在承壓板尺寸、沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)終止條件等規(guī)定存在差別，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果(尤其是力學(xué)強(qiáng)度不高的一般黏性土)會(huì)產(chǎn)生較大影響。

2)對(duì)于內(nèi)摩擦角較大的粉土、砂土，采用理論公式的計(jì)算值往往是偏低于載荷試驗(yàn)值的，而計(jì)算黏性土?xí)r，理論公式計(jì)算結(jié)果都與試驗(yàn)值相對(duì)吻合。

3)中英兩種標(biāo)準(zhǔn)體系不同，整體而言，中國規(guī)范的規(guī)定都比較詳細(xì)，可操作性強(qiáng)。而英國規(guī)范則比較有原則性，更依賴于工程師的經(jīng)驗(yàn)，給予了工程師很大的空間。