地基土承载力特征值检测方法与取值研究

地基土承载力特征值检测方法与取值研究

刘光胜

四川兴吴建设工程测试有限公司 四川成都 610037

摘要：随着建筑物的高度、跨度、重量的不断增加，地基基础的安全稳定性受到了业界的广泛关注和重视，尤其是地基土承载力特征值的准确性，直接关乎到整个建筑物的安稳。因此，如何优化对地基土承载力特征值正确取值和验证工作迫在眉睫。地基土承载力特征值的大小不仅与土质息息相关，还取决于基础的设计型式、埋置深度、地下水位高低、荷载作用等因素。而勘察初期，基础尺寸与上部荷载尚未明确，所以地勘报告中提供的承载力特征值应进行修正和现场原位测试验证，才能进行后续施工，采取合适的检测方法确定承载力特征值变得尤为重要。

关键词：地基；承载力；检测方法

1 特征值检测方法

1.1 压板检测

压板荷载试验是一项应用广泛、结果可靠的原位试验方法，该试验是通过搭设堆载平台为反力装置，在一定尺寸的刚性承压板上采用千斤顶分级施加荷载，检测每级荷载作用下地基土随压力而产生的沉降，可较准确地测出地基的承载力。检测结果因未考虑基础类型和埋置深度，所以最后数值应进行修正处理。该检测项目的实施内容主要如下。

1)适用范围。

天然地基和人工地基。

2)试验要点。

工程施工前的地基验收检测的压板试验(土层)最大试验荷载不小于设计承载力特征值的 2 倍，岩石地基不小于 3 倍；承压板的面积应结合土质情况综合计算；加载方式应采用慢速维持荷载法；点位试验标高与基础底设计标高一致，当有地下水时，应先进行降水处理，再安装仪器设备，待地下水位恢复后才能开机检测；承压板、压重平台、基准桩的间距应符合规范要求；荷载加压要满足承压板沉降相对稳定标准；终止加载和特征值判定应满足规范要求。

3)影响因素。

承压板的面积、检测点位标高 、设备运行情况、天气等。

4)结果修正。

按 GB 50007-2011《建筑地基基础设计规范》计算公式修正。

式中：fa 为修正后的地基承载力特征值；fak 为地基承载力特征值；ηb、ηd 为基础宽度和埋置深度的修正系数；rm 为基础底面以上土的加权平均重度；b、d 为基础宽度和埋置深度。

1.2 室内检测与特征值计算

通过对地基土芯样进行室内试验，测试出基础底面以上土层的加权平均重度、内摩擦角、粘聚力等土性参数。依据塑性状态或极限状态公式，通过理论公式计算法求出地基土承载力特征值。

1)按塑性状态计算，特征值求解公式如下。

式中：fa 为地基承载力特征值；ck、φk 为黏聚力和内摩擦角标准值。

2)按极限状态计算，特征值求解公式如下。

式中：fu 为极限承载力；Nc、Nb、Nd 为承载力系数；εd、εd、εb 为基础形状系数。

以上公式中的符号定义详见《工程地质手册》(第五版)第四篇地基评价与计算。

1.3 标准贯入法

标贯试验采用 63.5 kg 的穿心锤按照规定的落距(76 cm)沿着触探杆自由下落，记录贯入器的锤击数，通过查表或插入法计算出地基土承载力的特征值，用来判定土层性质。采用标贯试验评价或确定地基承载力是个相对较复杂的问题，涉及的不确定性因素太多。因此，该试验结果一般用于参考对比，不宜直接作为唯一判定值。该检测项目内容如下。

1)适用范围。

粉土、砂土和黏性土。

2)试验要点。

先钻进至需要进行试验的土层标高以上约 15 cm，清孔后再换标准贯入器，以 15～30 击/分钟的贯入速度打入试验土层中，做好击数记录；将初次打入 15 cm 的击数不计，继续贯入土中 30 cm 的锤击数 N 作为试验结果。若土层较密实，可用下列计算公式换算。

式中：n 为实际锤击数；∆S 为对应贯入量。

3)影响因素。

触探杆长度和垂直度、土的自重压力影响、地下水影响。

4)结果修正。

杆长修正可通过查找相关规范，通过公式 N′=αN 修正；修正后的数值可评价砂土、粉土的密实度(见表 1)和黏性土的状态。

表1 天然状态砂土密实度分类    

1.4 动力触探

动力触探试验是地质勘察中常见的一种土质工程特性的测试手段。该检测是根据土质密实度，利用规定质量的落锤，将标准尺寸、标准形状的探头打入土中，并记录锤击数，用来判定土层工程物理性质。动力触探试验可分为轻型、重型、超重型三种类别，操作方法类似，主要区别在于锤重、落距、探杆直径不同。该检测项目的内容如下。

1)适用范围。

轻型触探试验适用于黏性土、粉土、粉砂、细砂等地基；重型触探试验适用于碎石土、砂土、黏性土等地基；超重型触探试验适用于软岩、碎石土等地基。

2)试验要点。

动力触探试验应采用自由落锤；地面上触杆高度应≤1.5 m，并防止偏心、倾斜和摇晃；每贯入 1 m，探杆转动一圈半。

3)影响因素。

锤重、落距、探杆垂直度。

1.5 静力触探

静力触探试验是以静压力将圆锥形探头按设定速率匀速压入土中，测量其贯入阻力(包括锥尖阻力、侧壁摩阻力或摩阻比)，并按其所受阻力大小划分土层，通过计算确定土的工程性质。静力触探试验野外现场操作简单、方便、测试时间短，在地勘中广泛采用。该检测项目的内容如下。

1)适用范围。

适用于软土、黏土、粉土、砂类土及含少量碎石的土层。

2)试验要点。

探杆长度应超过测试孔深 2.0 m；反力应大于预估的最大贯入阻力；探头应在标定期内，均匀垂直压入；终止贯入应符合规范要求。

3)影响因素。

杆长、反力、探头、操作。

2 结语

1)通过不同检测方法的对比分析，压板检测结果可靠，适用范围广，其结果可作为工程设计与验收标准。该结果未考虑建筑物的重量、基础型式和埋置深度等，所以设计时应选用修正后的特征值。因场地原因，无法开展压板检测时，宜采用适合相应土质的检测方法。

2)地基土承载力的各种检测方法的测定结果均不同，可借鉴本论文实例总结，对各值进行评估和取舍，比如压板检测对于软土、填土应合理选择承压板和反力装置，避免引起非试验位移；室内试验样品在切取、封样、运输、试验方法等方面影响较大，其结果可做参考；标准贯入试验在不同土层中会出现结果离散型较大，宜对比后选取；动力触探应控制好影响因素，可作为压板替选方案；静力触探结果与土质均匀性、夹层厚度、设备精度有关，对于砂土、黏性土测试结果较准，对于风化岩层或有孤石土层宜慎重选择。

参考文献

[1] 广东省建筑科学研究院集团股份有限公司.建筑地基基础检测规范：DBJ/T 15-60-2019[S].广东：中国城市出版社，2019.

[2] 《工程地质手册》编委会.工程地质手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2018.

[3] 中国建筑科学研究院.建筑地基检测技术规范：JGJ 304-2015[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[4]中国建筑科学研究院.建筑地基基础设计规范：GB 50007-2011[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.