论文部分内容阅读
【摘 要】处理土地基工后地基检测一般为压板试验，本文认为仅以压板试验存在影响深度浅、时效短和结论单一等缺点；本文根据某具体的强夯法处理地基的工地实例，基于该工程承载力满足设计要求而工后变形过大的特点，提出应在现行的检测报告中增加地基变形参数，并且处理土地基应以承载力特征值结合变形参数作为该类地基的验收指标。
【关键词】处理土地基；承载力特征值；压板试验；变形参数；工后沉降
1 前言
为提高地基土的承载力、改善变形性质或渗透性，对土进行人工处理后的地基。处理土地基包括换填地基、预压处理地基、强夯处理地基、不加填料振冲加密处理地基和注浆地基等。处理土地基在地基處理中广泛存在，其包含的地基处理方法技术成熟、效果显著、经济效用好[1]。现有验收规范[2]对于处理土地基的验收主控项目为地基强度和地基承载力；地基设计规范[3] [4]对承载力及变形均有相应的验算。现有的检测规范[5]对于该类地基的检测方法是采用一种或一种以上原位试验进行普查，然后采用压板试验对地基进行地基承载力试验，试验结果主要验证地基承载力特征值是否满足设计要求。无论标贯试验、圆锥动力触探、静力触探或压板试验，试验结论均主要陈对地基承载力特征值，对于地基沉降计算的变形参数少有涉及；而实际中处理土地基往往以变形为控制标准，从而造成该类地基验收存在一不足。
2 某处理土地基的工程实例
2.1 工程概况
拟建的某厂房场地位于某开发区，规划用地面积12.7万m，在场地内拟建大型仓库及成品加工车间 1 栋，楼高约 13～14m，为 1 层建筑；在北面拟建设备用房 1 栋，楼高为 1 层，仓库周边为货物临时堆放区或货物转运区，地面荷载要求约150kPa。场地勘察结果发现场地表层普遍分布新近回填土（耕土、素填土），松散，尚未完成自重固结；填土厚度约 1.3～7.3m，土层普遍存在中、粗砂层，局部为细砂，渗透性好；本工程采用强夯法，具体是个参数如表1。
2.2 验收试验
根据相应规程要求，本工程采用浅层压板作为验收试验，承压板面积为 0.5m圆板，从四个区选取 Q-S 曲线如图 1。
根据四个区域的压板试验 Q-S 曲线知，各区域承载力特征值均大于设计值150kPa。
2.3 沉降验算
2.3.1 由于本地基处理场地拟建厂房内部需要行驶较为昂贵的货物转运叉车，故对于地基绝对沉降及平整度要求较高，设计要求工后沉降不小于 5cm，平整度小于2‰。因压板试验仅能得到浅部土层的变形系数，故业主要求对处理后的地基进行勘察，以得到较为准确的土体参数，从而进行工后沉降验算。根据分层总和法,采用以下公式进行计算，计算结果如表2。
式中：
S＇———压缩量；
Es———土体压缩模量；
ε———侧限竖向压缩应变；
由以上工程分析，该工程虽然在承载力方面满足了设计要求，但是其沉降远不能满足设计要求，亦即说明，在强夯法处理的地基验收中，仅仅以压板试验作为验收的依据并不全面。
3 动力固结法地基处理验收试验法存在的问题
3.1 试验深度
3.1.1 浅层压板试验规定承压板面积并应小于 0.5m，软土不应小于1.0m，根据相关文献研究，在承压板试验时，其主要受力土层厚度约为 1.5～2.0 板面宽度或直径；换而言之，在浅层压板试验中，主要受力土层厚度。
在考虑满足相关规范的情况下，除设计文件特定要求外，为方便试验操作，一般选用较小面积的压板进行试验，根据表 1 的计算，浅层压板试验的主要受力层厚度较小。
3.1.2 在利用浅层压板试验前，原位试验中较多采用触探和标贯试验进行地基普查，因重型、超重型触探及标贯试验需要钻机及较多钻杆，试验操作难度大，而轻型触探试验机具简单、操作方便同时价格相对便宜，且该试验对于地基承载力最高检验值可达 220kPa，满足一般天然地基承载力设计值，故而较为普遍。但实际运用中，对于轻型触探试验深度一般参考 建筑地基基础工程施工质量验收规范》中的基槽检验深度：1.2～2.1m，试验深度较浅。
3.1.3 处理土地基上若采用浅基础，则基础宽度的1.5～2.0 倍基础宽度为基础下土层主要受力范围，定基础宽度为 2.0m，则试验深度至少要 3.0～4.0m，于触探试验深度，且大于浅层压板试验的检验深度。
基于以上分析可知，为了检验处理土地基的承载力及变形性能，采用小面积浅层压板及深度较浅的轻型触探不能作为地基的验收依据，仅当压板面积足够大或触探深度足够时才能客观反映地基处理情况。
3.2 试验时效性
处理土地基一般在工后 3 个月内地基土强度有较为明显的增长，而压板试验试验日期一般为地基处理后28天，因此压板试验未真实反映地基的承载力水平。压板试验最大的优点在于可以模拟上部荷载直接作用于地基，但地基的力学性能不仅与上部荷载大小有关，还与荷载作用时间有关，亦即土体的蠕变性。压板试验一般采用慢速维荷法，根据相应规程其试验时间一般约13 小时，而实际上，上部荷载作用于地基土至少几十年，在时间上相差几个数量级，根据土体蠕变性的特点，地基土在上部荷载作用下实际变形量要比试验荷载作用下的沉降大很多。
3.3 试验结论
3.3.1 轻型动力触探试验可得到试验深度内土体的承载力，同时，对于粘性素填土而言，可又承载力换算得到土体的压缩模量。
3.3.2 浅层压板试验可直接得到土体的承载力特征值，同时由公式：
E0———变形模量，kN2/m；
ω———刚性承压板形状换算系数；
υ———土体泊松比；
p———地基承载力特征值对应的荷载，kN2/m；
b———承压板边长或直径；
S———与承载力特征值对应的沉降，m。
根据相关规程[5]，压板试验验收报告结论仅针对该工程试验点承载力特征值及单位工程承载力特征值；而轻型触探报告结论也仅涉及单位工程承载力特征值；该轻型触探报告结论也仅涉及单位工程承载力特征值；该两种试验方法均可以得到一定深度土体的变形参数，但在报告中毫无体现。
4 结论
根据以上分析可知：
4.1 以变形控制的处理土地基工程，地基验收指标应指标应包含承载力特征值和土体变形参数；
4.2 浅层压板试验对于地基的影响深度有限，应根据设计要求的地基处理深度来调整试验中承压板的大小，同时轻型触探深度不能参照验槽的试验深度进行试验，应根据地基主要受力层调整试验深度。
4.3 浅层压板试验与实际上部荷载可以在边界条件上相同或相似，但其时空效应不同；
【关键词】处理土地基；承载力特征值；压板试验；变形参数；工后沉降
1 前言
为提高地基土的承载力、改善变形性质或渗透性，对土进行人工处理后的地基。处理土地基包括换填地基、预压处理地基、强夯处理地基、不加填料振冲加密处理地基和注浆地基等。处理土地基在地基處理中广泛存在，其包含的地基处理方法技术成熟、效果显著、经济效用好[1]。现有验收规范[2]对于处理土地基的验收主控项目为地基强度和地基承载力；地基设计规范[3] [4]对承载力及变形均有相应的验算。现有的检测规范[5]对于该类地基的检测方法是采用一种或一种以上原位试验进行普查，然后采用压板试验对地基进行地基承载力试验，试验结果主要验证地基承载力特征值是否满足设计要求。无论标贯试验、圆锥动力触探、静力触探或压板试验，试验结论均主要陈对地基承载力特征值，对于地基沉降计算的变形参数少有涉及；而实际中处理土地基往往以变形为控制标准，从而造成该类地基验收存在一不足。
2 某处理土地基的工程实例
2.1 工程概况
拟建的某厂房场地位于某开发区，规划用地面积12.7万m，在场地内拟建大型仓库及成品加工车间 1 栋，楼高约 13～14m，为 1 层建筑；在北面拟建设备用房 1 栋，楼高为 1 层，仓库周边为货物临时堆放区或货物转运区，地面荷载要求约150kPa。场地勘察结果发现场地表层普遍分布新近回填土（耕土、素填土），松散，尚未完成自重固结；填土厚度约 1.3～7.3m，土层普遍存在中、粗砂层，局部为细砂，渗透性好；本工程采用强夯法，具体是个参数如表1。
2.2 验收试验
根据相应规程要求，本工程采用浅层压板作为验收试验，承压板面积为 0.5m圆板，从四个区选取 Q-S 曲线如图 1。
根据四个区域的压板试验 Q-S 曲线知，各区域承载力特征值均大于设计值150kPa。
2.3 沉降验算
2.3.1 由于本地基处理场地拟建厂房内部需要行驶较为昂贵的货物转运叉车，故对于地基绝对沉降及平整度要求较高，设计要求工后沉降不小于 5cm，平整度小于2‰。因压板试验仅能得到浅部土层的变形系数，故业主要求对处理后的地基进行勘察，以得到较为准确的土体参数，从而进行工后沉降验算。根据分层总和法,采用以下公式进行计算，计算结果如表2。
式中：
S＇———压缩量；
Es———土体压缩模量；
ε———侧限竖向压缩应变；
由以上工程分析，该工程虽然在承载力方面满足了设计要求，但是其沉降远不能满足设计要求，亦即说明，在强夯法处理的地基验收中，仅仅以压板试验作为验收的依据并不全面。
3 动力固结法地基处理验收试验法存在的问题
3.1 试验深度
3.1.1 浅层压板试验规定承压板面积并应小于 0.5m，软土不应小于1.0m，根据相关文献研究，在承压板试验时，其主要受力土层厚度约为 1.5～2.0 板面宽度或直径；换而言之，在浅层压板试验中，主要受力土层厚度。
在考虑满足相关规范的情况下，除设计文件特定要求外，为方便试验操作，一般选用较小面积的压板进行试验，根据表 1 的计算，浅层压板试验的主要受力层厚度较小。
3.1.2 在利用浅层压板试验前，原位试验中较多采用触探和标贯试验进行地基普查，因重型、超重型触探及标贯试验需要钻机及较多钻杆，试验操作难度大，而轻型触探试验机具简单、操作方便同时价格相对便宜，且该试验对于地基承载力最高检验值可达 220kPa，满足一般天然地基承载力设计值，故而较为普遍。但实际运用中，对于轻型触探试验深度一般参考 建筑地基基础工程施工质量验收规范》中的基槽检验深度：1.2～2.1m，试验深度较浅。
3.1.3 处理土地基上若采用浅基础，则基础宽度的1.5～2.0 倍基础宽度为基础下土层主要受力范围，定基础宽度为 2.0m，则试验深度至少要 3.0～4.0m，于触探试验深度，且大于浅层压板试验的检验深度。
基于以上分析可知，为了检验处理土地基的承载力及变形性能，采用小面积浅层压板及深度较浅的轻型触探不能作为地基的验收依据，仅当压板面积足够大或触探深度足够时才能客观反映地基处理情况。
3.2 试验时效性
处理土地基一般在工后 3 个月内地基土强度有较为明显的增长，而压板试验试验日期一般为地基处理后28天，因此压板试验未真实反映地基的承载力水平。压板试验最大的优点在于可以模拟上部荷载直接作用于地基，但地基的力学性能不仅与上部荷载大小有关，还与荷载作用时间有关，亦即土体的蠕变性。压板试验一般采用慢速维荷法，根据相应规程其试验时间一般约13 小时，而实际上，上部荷载作用于地基土至少几十年，在时间上相差几个数量级，根据土体蠕变性的特点，地基土在上部荷载作用下实际变形量要比试验荷载作用下的沉降大很多。
3.3 试验结论
3.3.1 轻型动力触探试验可得到试验深度内土体的承载力，同时，对于粘性素填土而言，可又承载力换算得到土体的压缩模量。
3.3.2 浅层压板试验可直接得到土体的承载力特征值，同时由公式：
E0———变形模量，kN2/m；
ω———刚性承压板形状换算系数；
υ———土体泊松比；
p———地基承载力特征值对应的荷载，kN2/m；
b———承压板边长或直径；
S———与承载力特征值对应的沉降，m。
根据相关规程[5]，压板试验验收报告结论仅针对该工程试验点承载力特征值及单位工程承载力特征值；而轻型触探报告结论也仅涉及单位工程承载力特征值；该轻型触探报告结论也仅涉及单位工程承载力特征值；该两种试验方法均可以得到一定深度土体的变形参数，但在报告中毫无体现。
4 结论
根据以上分析可知：
4.1 以变形控制的处理土地基工程，地基验收指标应指标应包含承载力特征值和土体变形参数；
4.2 浅层压板试验对于地基的影响深度有限，应根据设计要求的地基处理深度来调整试验中承压板的大小，同时轻型触探深度不能参照验槽的试验深度进行试验，应根据地基主要受力层调整试验深度。
4.3 浅层压板试验与实际上部荷载可以在边界条件上相同或相似，但其时空效应不同；