1、探讨地基承载力检测试验摘要：能否正确合理地确定地基承载力是确保建(构)筑物安全稳定的关键,同时也是影响整个建设项目成本的一个重要因素。文章对地基承载力检测进行了阐述。 关键词：地基；承载力；检测 中图分类号： TU47 文献标识码：A 文章编号： 随着公路客货运输量的增大,对公路地基的要求也越来越高，公路地基主要存在着两个问题,即变形与强度破坏。公路地基承受着路堤及上部车辆荷载的作用将会产生压缩变形,主要是指地基的竖向变形(也称地基沉降)以及由此连带产生的地基横向变形。变形的大小主要取决于两个方面,一个是基底压力,它与建(构)筑物荷载大小、基础底面面积、基础埋深及基础形状有关;另一方面取决于土
2、的压缩性质。从工程意义上来说,地基沉降有均匀沉降和不均匀沉降两类。均匀沉降对公路工程的上部结构危害较小,但沉降量过大也会导致路面标高降低而影响正常使用。不均匀沉降将会造成路堤开裂!路面不平,从而影响公路的正常和安全使用。 1 地基承载力的影响因素 1.2 土的物理力学性质 土的天然含水量 ,密度 及土的比重 Gs 是评价土的工程性质的最基本性能指标。土的含水量反映土的干湿程度,含水率越大,土越湿越软,地基土承载力越低。土的密度反映了土体内部结构的密实程度,通常较为密实的土密度较大,承载力较高,所以常对地基土进行压实,使土的密度增加,强度提高,降低压缩性及渗透性,使土的工程性质得到改善。 土的抗
3、剪强度是土的重要力学性质指标之一。土体的破坏,其本质是剪切破坏。例如边坡太陡、在雨季或受到震动后,容易产生滑动破坏,滑动面显然属剪切破坏面,这种情况比较常见,具有直观性;又如地基破坏,直观上是受压,但本质上也是剪切破坏,在地基中形成两个大体对称的滑动破坏面，地基土层的承载力是强度问题,因此,它受到土的内摩擦角 和粘聚力 C 的影响。 1.2 地下水 地下水对地基承载力的影响主要有两个方面:一是水位下的土,由于失去由毛细管应力或弱结合水形成的表面粘聚力,使承载力下降“同时含水量的变化也会影响土的内摩擦角大小;二是地下水的存在,使土的有效重度减小从而降低了土的承载力(结构软化)。第一种情况对地基承
4、载力的影响程度目前还难以确定,一般忽略这种因素,即假定水位上下土的各强度指标相同。在实际工程中,这些强度指标是由天然状态下土样直接试验得到的,上述影响己反映在试验参数中,所以地下水对地基承载力的影响主要集中在第二种情况。 由此可见,在结构设计过程中,对于地基承载力的确定不仅要考虑当前的水位情况,还要考虑到建筑(构筑)物在使用过程中,地下水位受季节(如汛期)!抽取童控制!或水库的补给等导致地下水位回升后对地基承载力的不利影响。 2 检测方法 在建筑物或构筑物的地基设计施工中,地基承载力是一个十分重要的参数,因此对地基承载力进行检测也是一项重要的工作。 地基承载力的确定一般有以下三种方式:根据现场
5、荷载试验、通过原状土的物理力学指标检测、现场触探试验。 2.1 现场荷载试验 这种方式的检测直观, 能够更好地符合工程实际情况,并且有很高的 精度。但是其检测较麻烦 ,耗费的资源比较大，故一般仅用在地质较复杂或特殊、重要的基础检测中。 2.2 通过原状土的物理力学指标检测 根据公路桥涵地基与基础设计规范(JTJO24 一 85)的规定,桥涵地基的容许承载力可根据地质勘测、原位测试、野外荷载试验以及邻近旧桥涵调查对比,由经验和理论公式计算综合分析确定。当缺乏上述资料时可按规范推荐的方法确定,对于地质和结构复杂的桥涵地基应根据现场荷载试验确定容许承载力。 我国地基基础规范 、 湿陷性黄土地区建筑规
6、范(GBJ25 一 90)等规范,在地基土承载力理论分析的基础上,总结我国丰富的工程实践经验,给出了各种常见土的地基承载力与物理力学指标的关系表,如碎石土承载力与密实度的关系,粉土承载力与孔隙比 e、含水量 的关系,粘性土承载力与孔隙比 e、液性指数 IL 的关系,素填土承载力与压缩模量Eso0.1-0.2 的关系等. 2.3 现场触探试验 如: 标准贯入试验、动力触探、静力触探等。本方法的检测较简单、易于掌握、检测方便、数据直观、可现场判定等, 是目前工程施工中较常用的试验检测方法,但需注意不同触探方法的适用范围和采用的规范标准。目前现场触探试验无现行交通行业标准,故应采用铁道部行业标准铁路
7、工程地质原位测试规程TB10041-2003(J261-2003),重型动力触探还可采用国标建筑地基基础设计规范GB/50007-2002。 标准贯入试验的适用范围: 一般粘性土、粉土和砂类土;动力触探的适用范围:粘性土、砂类土和碎石类土;静力触探的适用范围:软土、粘性土、粉土、砂类土和含少量碎石的土层。 目前工程施工中较常用的现场触探试验方法一般选用动力触探法,因铁路工程地质原位测试规程的检测方法较全面、系统,操作规程详细、计算明确, 建议在公路工程中采用铁道部行业标准。现以施工中最为常用的动力触探法为例, 简述检测方法和检测要点 。 动力触探可分为轻型、重型、特重型。轻型动力触探的适用范围
8、为一般粘性土;重型和特重型动力触探的适用范围为砂类土和碎石类土。动力触探设备类型和规格应符合表 2。 检测要点: (1)检测时应根据地基类型、设计承载力要求选择符合规范要求的动力触探仪器类型,轻型动力触探仪的检测范围为粘性土、100220KPa;重型动力触探仪的检测范围为砂类土和碎石类土、1201000KPa; (2)检测时,应始终保持重锤沿导杆铅直下落,锤击频率应控制在1430 击 /min; (3)轻型动力触探检测时当贯入 30cm 的击数超过 90 击或贯入 15cm 超过 45 击时 ,可停止作业。重型动力触探实测击数大于 50 击 /10cm 时,宜改用特重型,当重型动力触探实测击数
9、小于 50 击 /10cm 时,不得采用特重型动力触探; (4)重型动力触探的探杆长度大于 2m 时,应进行杆长击数修正,修正后的击数 N63.5 aN63.5(修正系数 值见规范 TB10041-2003),特重型动力触探的实测击数应先按 N63.5 3N120-0.5 公式换算成重型动力触探的实测击数后,再按上式进行修正; (5)各类动力触探的锤座距检测面的高度不宜超过 1.5m; (6)轻型动力触探的检测深度不得大于等于 4 m , 重型动力触探的检测深度不得大于 20m。 3 不同构造物的地基检测方法也不同 对于构造物基底为砂类土或碎石土的,可按其分类和密实度确定砂土按其粒径大小和所占
10、比例可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂,砂土的密实度按相对密度或采用标准贯入法确定 ,相对密度可按最大孔隙比和最小孔隙比计算,不同矿物成分、不同级配和不同粒度成分的砂土,最大孔隙比和最小孔隙比都是不同的,因此相对密度能更全面地反映砂土的密实度,但由于测定最大孔隙比和最小孔隙比的试验方法缺少完善的标准,试验结果出入较大,因此实际工程中直接测试相对密度并不普遍,而是通过标准贯入试验确定,即采用质量为 63.5 kg 的穿心锤,以 76 cm 的落距,将一定规格的标准贯入器先打入土中 15 cm,然后记录锤击数,将标准贯入器打入土中 30 cm,用此 30 cm 的锤击数作为标准贯入试验的指标 N,
11、此方法方便经济不仅用于砂土,也可用于粘性土。 碎石土可根据颗粒级配和密实度确定地基承载力,碎石土根据颗粒级配和颗粒形状可分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾、角砾,粒径大于200 mm 的颗粒超过全重 50 %者为漂石和块石,粒径大于 20 mm 的颗粒超过 50 %者为卵石和碎石,粒径大于 2 mm 颗粒超过 50 %者为圆砾和角砾,再根据颗粒形状划分。 若基底为细粒土时,可采用轻型触探仪,此方法适用于细粒土、粘性土,尤其是软土地基的检测,其特点是轻便快捷、简单易学。它主要由锥头、触探杆、穿心锤组成,触探杆用直径 25 mm 的金属杆,每根长 1 m1.5 m,穿心锤重 10 kg,落距 50
12、cm 锤自由下落。当基底挖至设计标高后,用轻型触探仪在其表面测出 30 cm 内的锤击数 N10,然后根据公式计算出地基承载力。 4 结语 地基承载力检测试验是工程施工中常见的试验检测活动之一,是隐蔽工程验收的重要组成部分,准确判定结构的地基承载力是工程质量的要求,故作为检测数据的提供者,试验检测人员应根据施工现场的实际地质情况和设计的技术要求等,选用合适的检测方法进行检测,资料按规范进行处理,以得准确的检测结论,供设计、施工部门参考,为工程质量提供试验检测保障。 参考文献： 1王岩松,张宏斌.地基承载力计算理论发展与应用J.长春工业大学学报,2005,26(2):169 一 172. 2中华人民共和国交通部发布.公路工程地质勘察规范(JTJ064 一1998).北京:人民交通出版社,1999.
