淺析載荷試驗確定復(fù)合地基承載力

田貴桃

[摘要]復(fù)合地基載荷試驗綜合反映樁及樁間土的承載性狀。在實際工程中,如何通過載荷試驗曲線確定復(fù)合地基承載力存在著應(yīng)用上的一定困難。通過分析各載荷試驗確定承載力的方法,提出以沉降變形控制,最好采用相對沉降法和回彈法確定復(fù)合地基承載力。

[關(guān)鍵詞]復(fù)合地基 承載力 相對變形 回彈法

中圖分類號:TU4文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0910101-01

在軟弱土地基處理中,復(fù)合地基應(yīng)用越來越廣泛,其承載力的確定成為復(fù)合地基設(shè)計的根本。目前復(fù)合地基承載力的確定大體有兩種方法,其一為直接根據(jù)規(guī)范給定的經(jīng)驗公式計算;另一為根據(jù)復(fù)合地基載荷試驗確定。一般先選用經(jīng)驗參數(shù),采用公式進(jìn)行初步設(shè)計,然后再用試驗方法進(jìn)行檢驗。

復(fù)合地基載荷試驗綜合反映了樁及樁間土的承載性狀,但樁或土破壞順序不同、樁的長短不一及樁間土性質(zhì)不同,可表現(xiàn)為不同類型的載荷試驗P-S曲線,如圖1。依據(jù)曲線類型的不同,應(yīng)如何采用合適的承載力確定方法成為困擾工程技術(shù)人員的難題。本文結(jié)合某一工程實例,探討了載荷試驗確定復(fù)合地基承載力的方法。

一、目前載荷試驗確定復(fù)合地基承載力的標(biāo)準(zhǔn)分析

現(xiàn)行國標(biāo)地基規(guī)范規(guī)定,在滿足試驗終止加荷條件時,復(fù)合地基承載力基本值可按以下三種標(biāo)準(zhǔn)取值:1.取比例極限所對應(yīng)的荷載;2.當(dāng)極限荷載能確定時,取極限荷載的一半;3.按相對變形值確定,可取S/d(或S/b)=0.004～0.01(S為變形值,d或b為承壓板直徑或?qū)挾?對應(yīng)的荷載。上海市《地基處理技術(shù)規(guī)范》和《火力發(fā)電廠地基處理技術(shù)規(guī)范》中,對深層攪拌樁復(fù)合地基的承載力取值標(biāo)準(zhǔn)定為S/d=0.010。

經(jīng)過對大量載荷試驗P-S曲線分析,在低荷載水平的前半數(shù)多為光滑曲線,尤其在軟土地區(qū)或樁體剛度較低時,很難找到明顯的比例極限荷載,因此按1、2確定承載力,人力因素較大,可操作性不強。工程實踐中多采用3按相對變形法來確定承載力。它的理論基礎(chǔ)可認(rèn)為,如果載荷板與基礎(chǔ)的壓力相同,則它們的沉降值s與壓板寬度b(或d)比例應(yīng)大致相等,這是與目前按變形控制進(jìn)行工程設(shè)計的觀點相一致的,尤其對短樁和無較好持力層時,該法更能滿足建筑物按沉降控制的要求。但由于S/d為一范圍值,沉降量取值上、下限達(dá)2.5倍,實際應(yīng)用時還應(yīng)考慮具體的土質(zhì)條件及實際建筑物在該地區(qū)土層條件下的容許沉降值來恰當(dāng)選取S/d的值。

二、基于彈塑性理論的回彈法

文獻(xiàn)給出了另一種確定復(fù)合地基承載力的方法——回彈法。認(rèn)為復(fù)合地基為彈塑性體,在外荷載作用下產(chǎn)生的體應(yīng)變(dεv),由彈性體應(yīng)變(dεve)和塑性體應(yīng)變(dεvp)兩部分組成,即:

dεv=dεve+dεvp (1)

并認(rèn)為復(fù)合地基的彈性應(yīng)變與塑性應(yīng)變是完全可以區(qū)分開的,如圖2,在0Pcr荷載范圍內(nèi),認(rèn)為只發(fā)生彈性應(yīng)變,而不發(fā)生塑性應(yīng)變。而且卸荷至零經(jīng)一段時間后,彈性變形可完全恢復(fù),而塑性變形不再恢復(fù)。

基于以上認(rèn)識,做復(fù)合地基載荷試驗。在試驗達(dá)到終止條件后,逐級卸荷至零,作出P-S壓縮曲線和回彈曲線(圖2),然后在壓縮曲線上找出其下沉量與試驗回彈量相同的點,該點對應(yīng)的壓力值(Pcr)應(yīng)為復(fù)合地基彈性范圍邊界值,即為復(fù)合地基承載力基本值。

三、實例分析

以萬全縣萬友莊園小區(qū)某兩棟住宅樓為例,分別采用相對變形法和回彈法來確定復(fù)合地基承載力進(jìn)行分析。

住宅樓位于孔家莊鎮(zhèn)西南附近,地下水-13.5m,水泥土樁有效樁長7.5m,樁間距1.0～1.2m,設(shè)計復(fù)合地基承載力為160kPa。做單樁復(fù)合地基載荷試驗,試驗結(jié)果見表1。

位于場地西北角的3#樁,由于受地下排水管滲漏影響,使該處含水量變高,土體強度變低,按S/d=0.0065得到復(fù)合地基承載力基本值(fsp)僅為125kPa,動測顯示該樁波速并無異常,若對滲漏加已控制后,相信該處地基強度應(yīng)該可以提高;6#樁壓縮曲線類似于典型曲線C,按回彈法確定fsp為115kPa,明顯低于其它方法,經(jīng)動測發(fā)現(xiàn)該樁在-5.5m處嚴(yán)重縮徑,加荷終止時估計已將該處壓壞,卸荷后,彈性變形恢復(fù)較少,故用回彈法得到的承載力較低,而用S/d法,由于在較低應(yīng)力水平時(比例極限荷載附近),深部縮徑對變形影響較小,故該法得到的承載力較回彈法要高,因此,回彈法更加客觀地反映了樁的真實情況。

四、采用復(fù)合地基載荷試驗方法的建議

1.由于復(fù)合地基的非均一性,而且現(xiàn)場載荷試驗只能反映1～2倍壓板寬度深度內(nèi)的平均力學(xué)性能,因此各確定方法的理論依據(jù)尚顯不足。對復(fù)合地基承載力的確定,是據(jù)單樁復(fù)合地基還是雙樁或多樁復(fù)合地基載荷試驗,也有一些爭議。本文建議應(yīng)根據(jù)工作地區(qū)的經(jīng)驗采用合適的試驗方法。

2.復(fù)合地基的設(shè)計應(yīng)滿足強度及變形條件。從強度角度,不僅要考慮復(fù)合地基整體強度,而且要考慮單樁的極限強度,明確復(fù)合地基中樁體承載力的安全度,從復(fù)合地基承載機理出發(fā),確定復(fù)合地基承載力時,最好做單樁及復(fù)合地基的對比試驗。從變形角度,復(fù)合地基載荷試驗承載力的確定,建議采用相對變形法或回彈法,它們是與目前按變形控制進(jìn)行工程設(shè)計的觀點相一致的,因此,按變形控制確定承載力,更能滿足建筑物按沉降控制的要求,但由于S/d為一范圍值,在應(yīng)用時應(yīng)考慮具體的場地土層情況并結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗取值。

參考文獻(xiàn):

[1]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(JGJ79-2002),中國建筑工業(yè)出版社,2002.

[2]揚順安,軟土理論與工程,地質(zhì)出版社,2000.9.