1、1常州某高层建筑深层地基土旁压试验【摘要】地基土压缩模量是建筑物沉降分析非常重要的参数，本文介绍了常州某高层建筑岩土勘察利用旁压试验成果确定深层地基土压缩模量，进行桩基沉降分析，并通过与土工试验确定的压缩模量进行对比，初步分析其在应用中的优缺点。 【关键词】旁压试验；压缩模量；桩基沉降分析 中图分类号：TU208.3 文章编码 前言 近年高层建设项目逐渐增多，一般采用桩基，以深部地基土作为桩端持力层，以满足上部荷载及变形要求，勘察查明桩端下主要受力层的土性指标尤为重要，特别是地基土压缩模量，它是桩基沉降分析的基本参数，影响着桩基方案选择。 岩土勘察通常做法是机钻取土，进行室内土工试验确定地基土
2、压缩模量，对于不易受扰动的粘性土，该方法是成熟的，试验结果正确性较高，但对于粉土、粉砂来说，由于其较难取原状样，运输及开样过程中易受扰动，试验结果往往不太理想，为此我们在常州某高层建筑岩土勘察中，对深部地基土进行了旁压试验，并利用旁压试验成果确定地基土2压缩模量，通过与土工试验成果进行对比，认为旁压试验作为原位测试手段，试验结果较为理想。 2 旁压试验原理 旁压试验属于轴对称平面应变问题，旁压试验进行测试时，有加压装置通过增压缸的面积变换，将较低的气压转换为较高的水压，并通过高压导管传至试验深度处的旁压器，使弹性膜侧向膨胀导致钻孔孔壁受压而产生相应的侧向变形。压力 p 由与增压缸相连的压力传感
3、器测得，侧向变形量可由增压缸的活塞位移值 s 确定。根据测量接轨, 得到压力p 与位移值 s 之间的关系，即旁压曲线。典型的旁压曲线可分为三段，如图 1。 图 1 典型的旁压曲线 从图 1 可以看出旁压腔周围土体在压力作用下的应力应变关系。先是初始阶段，反应了土体在预钻成孔应力释放后受扰动，又在压力增量作用在压缩与恢复；再是似弹性阶段，反应了土体在压力作用下体积变化与压力增量大致成线性关系；最后是塑性阶段，反应了土体在压力作用下，体积变形量逐渐增加，最后急剧增大，直至土体强度达到极限后破坏。 3 实例 3.1 深部地基土旁压试验 旁压试验较早在常州得到很好应用，但一般试验深度在 10m 左右，
4、主要解决 18 层以下高层建筑天然地基筏基下地基土承载力。 3本项目为高度近百米建筑，裙楼 34 层，座落于大底盘地下 2 层车库之上，场地位于常州市和平路东侧，属市区较典型的硬土土层，以可塑硬塑的粘性土及中密密实的粉土粉砂为主，顶底面埋深约 3337m 的密实状态2 层粉砂是预制桩良好的桩端持力层，下卧主要受力层2 层粉质粘土、2a 层粉砂、3 层粘土、5 层粉质粘土，均是可硬塑粘性土或密实砂土，也是岩土勘察需要查明主要地基土。 由于试验目的地基土层埋深较大，压力值较高，试验难度较大，为此我们采用钻机专门配合成孔、选用优质试验膜，注意试验装置安装细节等措施，克服困难，共完成了 4 个孔，最大
5、测试深度 57 米。所用设备为 PM2A 型（预钻式）旁压仪，旁压器的外径 90mm，旁压仪装配示意图如图 2。成果统计如表 1。 图 2 旁压仪装配示意图 3.2 确定地基土压缩模量 该项目深层地基土旁压试验属本地首例，用旁压模量确定地基土压缩模量的地区经验不足，故参考相关规范1适用于桩基的经验关系如表 2。 4压缩模量与旁压试验参数的经验关系表 2 土性 压缩模量 Es (Mpa) 一般粘性土 Es=（0.71）Em 粉细砂 Es=（22.5）Em 根据表 1 的旁压试验成果，用表 2 的公式确定了地基土压缩模量。同时本项目也进行了常规土工试验，根据土层综合压缩曲线，按幂指模型2计算对应压
6、力段的压缩模量，二者对比如表 3。可见旁压试验成果确定的压缩模量大于土工试验值，尤其是难以取样、易受扰动的砂土。旁压试验作为一种原位测试手段，可能更符合深层地基土的应力状态。 旁压试验与土工试验的压缩模量对比表 3 3.3 桩基沉降分析 采用表 3 二组压缩模量，根据桩基规范3等效作用分层总和法对该高层建筑进行沉降分析，如表 4。 从表 4 不难看出，采用二组地基土压缩模量计算得到的该高层建筑5桩基沉降量差异明显。目前该项目主体已竣工，进入室内装饰阶段，根据已有的沉降观测资料，推测最终沉降量约 5cm，可见采用旁压试验原位测试方法确定的压缩模量较为理想。 4 结论 本文介绍了常州首例深层地基土
7、旁压试验，根据其试验成果确定的地基土压缩模量计算桩基沉降量与实测值比较吻合，优点明显，由于试验压力较大，对成孔及旁压膜质量要求较高，试验难度大，相对传统机钻取土室内土工试验存在周期长、成本高的缺点。但是我们相信，通过以后大量深层地基土旁压试验，对成果进行统计分析后，进行合理修正室内土工试验成果，可以更好地进行高层建筑桩基沉降分析，优化地基基础设计方案。 参考文献： 1 机械工业勘察设计院.高层建筑岩土工程勘察规程S.北京：中国建筑工业出版社,2004. 2 梁勇然,孙洪寿.压缩 e-p 曲线的幂指模型J.首届全国岩土力学与工程青年工作者学术讨论会论文集, 1992:114-115. 3 中国建筑科学研究院.建筑桩基技术规范S.北京：中国建筑工业出版社,2008. 作者简介 史晓东， （1969-） ，男，江苏，大学本科，高级工程师，注册岩土工6程师。
