結(jié)合新舊國標(biāo)對標(biāo)貫試驗(yàn)評價地基承載力的探討

摘 要：本文筆者曾經(jīng)于90年代對《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GBJ7-89）對有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)進(jìn)行了探討，現(xiàn)對《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011）并結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行進(jìn)一步論證。

關(guān)鍵詞：試驗(yàn)；地基承載力；探討

一、問題的提出

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GBJ7-89）中規(guī)定：當(dāng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 錘擊數(shù)N確定地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值時，對現(xiàn)場試驗(yàn)錘擊數(shù)應(yīng)經(jīng)下式修正：

N=?-1.645σ （1）

根據(jù)修正后的N值，查相應(yīng)的規(guī)范承載力表得出地基土層的承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk。在工程實(shí)踐中，我們發(fā)現(xiàn)應(yīng)用上式進(jìn)行修正使得錘擊數(shù)折減過多，所得承載力標(biāo)準(zhǔn)值過于保守，使試驗(yàn)成果的應(yīng)用受到影響。張?zhí)K民老師曾在《軍工勘察》1992年第二期撰文論述過這一問題，并建議對錘擊數(shù)用式：?=（2）進(jìn)行修正，對此我們結(jié)合某工程實(shí)例進(jìn)行了探討和印證。

二、工程實(shí)例

（一）實(shí)例1：場地工程地質(zhì)條件簡述

工程場地位于石家莊市東郊，地形平坦，屬太行山山前沖、洪積平原。場地東西長750m，南北寬150m。擬建建筑物為Ⅱ類建筑，基礎(chǔ)形式為柱基，基礎(chǔ)預(yù)置深度-4.00m，部分采用柱基?？碧椒秶鷥?nèi)主要地層為第四系沖洪積黃土狀土、一般粘性土、粉細(xì)砂、中砂等，自上而下簡述為：

1、耕土①：黃褐色，土質(zhì)不均，結(jié)構(gòu)疏松，厚度0.4m；

2、新近堆積黃土狀粉質(zhì)粘土②：黃褐色，可塑，稍濕，中偏高壓縮性。大孔發(fā)育，具濕陷性，厚度0.6-2.1m；

3、黃土狀粉質(zhì)粘土③：褐黃—棕黃色，可塑—硬塑，濕—飽和，中壓縮性。大孔發(fā)育，無濕陷性，厚度0.4-2.3m；

4、黃土狀粉土④：褐黃色，可塑，局部軟塑，濕—飽和，中壓縮性。大孔發(fā)育，無濕陷性，厚度1.2-3.9m；

5、黃土狀粉質(zhì)粘土⑤：黃褐色，可塑，濕—飽和，中壓縮性。無濕陷性，厚度1.2-2.7m；

6、黃土狀粉質(zhì)粘土⑥：黃褐色，硬塑，局部可塑，稍濕，中偏低壓縮性。無濕陷性。厚度0.5-6.5m；

7、黃土狀粉土⑦：褐黃色，可塑，局部硬塑，濕，中偏低壓縮性，無濕陷性，厚度0.3-3.0m；

8、粉細(xì)砂⑧：灰黃色，稍濕，中密。厚度0.3-3.0m；

9、中砂⑨：灰黃色，稍濕，中密，厚度0.8-5.2m；

10、粉質(zhì)粘土⑩：黃褐色，可塑—軟塑，飽和、中壓縮性。厚度1.7-3.8m；

11、粉細(xì)砂⑾：淺黃色，濕，中密。最大揭露厚度為3.4m。

（二）測試數(shù)據(jù)的概率檢驗(yàn)

在此次勘察中對各地基土層均進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，試驗(yàn)的具體要求是：沖擊鉆進(jìn)至預(yù)定深度，清空后采取原狀土試樣，再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。這樣就較好的保持了地基土層的原狀結(jié)構(gòu)，保證了試驗(yàn)質(zhì)量，使測試數(shù)據(jù)具有較高的可信度。為了更好地了解各地基土層的均勻程度，根據(jù)場地的工程地質(zhì)條件及建筑物布置，將場地分為東、西兩個區(qū)。根據(jù)測試數(shù)據(jù)的分布特征（正態(tài)分布）對兩區(qū)各土層的標(biāo)貫擊數(shù)應(yīng)用差異性顯著檢驗(yàn)（t檢驗(yàn)）進(jìn)行了統(tǒng)計推斷。下面僅以黃土狀粉質(zhì)粘土③層的檢驗(yàn)過程為例進(jìn)行說明。對全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Crubbs準(zhǔn)則，采用95%的置信水平進(jìn)行異常數(shù)據(jù)舍棄后列表如表1。

“t”法檢驗(yàn)結(jié)果：

Ⅰ組（東區(qū)）：平均值`x1=6.144，標(biāo)準(zhǔn)差s1=1.878 n1=18

Ⅱ組（西區(qū)）：平均值`x2=6.179，標(biāo)準(zhǔn)差s2=1.878 n2=34

按下列計算t值

t=*

得：t=-0.074

查“決定的對應(yīng)于v和P的tp數(shù)值表”對于v= n1 +n2-2=50，當(dāng)P{>tp}=0.9時，tp=0.126。=0.074<0.126，概率P{>0.074}>0.9.由此可見，`x1與`x2之間的差異很小，可能是由于抽樣誤差造成的，即黃土狀粉質(zhì)粘土③層在整個場地上差異不明顯，應(yīng)屬于同一土層單元。

（三）承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk的確定和分析對比

1、承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk的確定

本工程根據(jù)建筑物基礎(chǔ)埋置深度，對黃土狀粉質(zhì)粘土③層，黃土狀粉土④層，黃土狀粉質(zhì)粘土⑤及中砂⑨層用不同方法進(jìn)行了承載力確定，列表如表2。

2、對比分析

從表3可看出各種方法確定的承載力標(biāo)準(zhǔn)值存在一定差異。探井取土由于土樣擾動小，能較好地保持土層的原狀結(jié)構(gòu)，其土工實(shí)驗(yàn)成果具備較高的可信度，承載力確定值較為可靠。黃土狀粉質(zhì)粘土③層標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)平均值μ=6.2，標(biāo)準(zhǔn)差σ=1.58，統(tǒng)計個數(shù)n=52，按規(guī)范（公式1）修正后查表得fk=117.0 KPa，比探井土指標(biāo)確定的承載力值接近。其取值概率為60%。筆者認(rèn)為，由于地基土層屬非均質(zhì)體及試驗(yàn)手段的誤差，對一般工程來講，使用95%以上的概率取值偏于保守。這樣既不利于合理使用地基土層，也不能充分挖掘地基潛力。

（四）實(shí)際應(yīng)用實(shí)例

項目位于石家莊市橋西區(qū)，在地貌單元上屬滹沱河沖洪積平原。地形較平坦。擬建建筑物為Ⅱ類建筑，筏板基礎(chǔ)，勘察深度范圍內(nèi)場地地基土層分布及特征如下。

經(jīng)勘察，主要地基土層為第四系沖洪積形成的粉質(zhì)粘土、粉土、砂土、含碎石粉質(zhì)粘土及礫砂等構(gòu)成。地層層位比較穩(wěn)定，綜合區(qū)域構(gòu)造、地形地貌、地下水條件及巖土工程特性等，擬建場地可按同一工程地質(zhì)區(qū)劃進(jìn)行評價，共劃分為14個工程地質(zhì)單元層，自上而下，分述如下：

第①層耕土：雜色，松散，含植物根系，以粉土、粉質(zhì)粘土為主。局部含磚塊、碎石等建筑垃圾。層厚0.20～1.20m，層底標(biāo)高68.41～70.29m。

第①-1層雜填土：雜色，松散，含碎石、磚塊等建筑垃圾，以粉土、粉質(zhì)粘土為主。該層局部分布（主要在場地8#、9#、10#、11#樓及配套商業(yè)服務(wù)樓區(qū)域）。層厚0.70～3.70m，層底標(biāo)高63.50～69.24m。

第①-2層雜填土：灰黑色，松散，很濕，土質(zhì)成分為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土及淤泥質(zhì)粉土，含少量生活垃圾，有刺激性氣味。層厚1.70～3.10m，層底標(biāo)高60.40～61.83m。該層主要分布在配套商業(yè)服務(wù)樓區(qū)域。

第②層新近堆積黃土狀粉質(zhì)粘土：黃褐色，可塑，局部偏軟，土質(zhì)不均勻，含姜石等，局部夾粉土薄層，大孔、蟲孔等黃土狀特征發(fā)育，可見磚屑等人類活動痕跡。局部場地分布（8#樓、配套商業(yè)服務(wù)樓該層僅在個別孔中出現(xiàn)，最大厚度不超過0.30m）。層厚0.40～2.80m，層底標(biāo)高65.23～69.62m。

第③層黃土狀粉土：褐黃～黃褐色，稍密，稍濕。土質(zhì)較均勻，含云母片等；局部夾粉質(zhì)粘土薄層及粉砂薄層?？梢娾}質(zhì)條紋、大孔、蟲孔等黃土狀特征。層厚1.40～7.30m，層底標(biāo)高59.83～64.68m。

第③-1層細(xì)砂：淺黃色，稍密，稍濕。主要由石英、長石、云母等組成，含少量粉砂、粉土。受微地貌控制，該層在場地內(nèi)表現(xiàn)為夾層，與③層成交錯狀分布，該層（主要在場地12#樓）層厚0.50～2.90m，場地范圍內(nèi)由西向東逐漸變厚，層底標(biāo)高60.39～61.61m。

第④層粉土：黃褐色，稍密，稍濕。土質(zhì)較均勻，局部夾粉質(zhì)粘土薄層。該層在場地范圍內(nèi)分布不均勻，場地范圍內(nèi)中部較薄，該層層厚0.3～6.80m，層底標(biāo)高56.42～63.73m。

第⑤層細(xì)砂：淺黃色，稍密～中密，稍濕。砂質(zhì)一般，由長石、石英、云母等組成，暗色礦物次之，次棱角狀，顆粒級配一般。局部夾粉砂薄層。層厚0.70～12.00m，層底標(biāo)高51.42～59.38m。

第⑥層中砂：灰白色，中密，稍濕。砂質(zhì)較純，由長石、石英、云母等組成，顆粒級配一般。局部夾粉質(zhì)粘土薄層。層厚2.00～6.80m，層底標(biāo)高47.58～57.18m。

第⑦層粗砂：灰白色，密實(shí)，稍濕。砂質(zhì)較純，顆粒級配較差，由石英、長石、云母等組成，局部含有較多卵石、礫石等，局部有膠結(jié)現(xiàn)象。層厚6.20～13.80m，層底標(biāo)高35.18～44.12m。

第⑧層粉質(zhì)粘土：褐黃色，可塑～硬塑。土質(zhì)不均，以粉質(zhì)粘土為主，局部相變?yōu)檎惩?。含姜石、砂粒等，含量不均。層?.10～8.40m，層底標(biāo)高32.96～40.62m。

第⑨層粗砂：灰白，密實(shí)，主要由石英、長石、云母等組成，暗色礦物次之，次棱角狀，顆粒級配一般，砂質(zhì)較純，含卵石，粒徑2-5mm，含量10-15%。層厚5.00～11.40m，層底標(biāo)高27.76～32.62m。

第⑩層粉質(zhì)粘土：褐黃色，硬塑。土質(zhì)不均，以粉質(zhì)粘土為主，局部相變?yōu)檎惩痢：?、砂粒等，含量不均。層?.10～5.40m，層底標(biāo)高24.36～30.83m。

第11層粗砂：灰白，密實(shí)，主要由石英、長石、云母等組成，暗色礦物次之，棱角狀，顆粒級配一般，含卵石，粒徑2-5mm，最大粒徑10mm，含量20-35%。揭露最大層厚12.20m。

本案例中標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)數(shù)據(jù)根據(jù)

黃土狀粉質(zhì)粘土②層標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)平均值μ=6.8，標(biāo)準(zhǔn)差σ=1.39，統(tǒng)計個數(shù)n=10，按規(guī)范（公式1）修正后查表得fk=110.0 KPa，

黃土狀粉土③標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)平均值μ=9.1，標(biāo)準(zhǔn)差σ=1.82，統(tǒng)計個數(shù)n=52，按規(guī)范（公式1）修正后查表得fk=130.0 KPa，

粉土④層標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)平均值μ=12.4，標(biāo)準(zhǔn)差σ=1.39，統(tǒng)計個數(shù)n=10，按規(guī)范（公式1）修正后查表得fk=140.0 KPa，

細(xì)砂⑤層標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)平均值μ=17.6，標(biāo)準(zhǔn)差σ=2.46，統(tǒng)計個數(shù)n=57，按規(guī)范（公式1）修正后查表得fk=160.0 KPa，

中砂⑥層標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)平均值μ=6.8，標(biāo)準(zhǔn)差σ=2.39，統(tǒng)計個數(shù)n=56，按規(guī)范（公式1）修正后查表得fk=220.0 KPa，

該項目已成功運(yùn)用勘察報告中提供的承載力，合理使用了地基土層，通過原位測試驗(yàn)證地基承載力，取得了成功并充分挖掘了地基潛力。

三、結(jié)語

在黃土狀土地區(qū)使用規(guī)范的標(biāo)貫擊數(shù)修正公式確定地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值時，其結(jié)果與探井取土土工試驗(yàn)指標(biāo)確定值相比明顯偏低，而用公式2修正則較為接近實(shí)際。筆者建議對一般工程宜采用不小于60%的概率取值對其標(biāo)貫成果進(jìn)行修正。因文中僅引用了黃土狀地區(qū)工程實(shí)例，是否具有普遍意義有待于進(jìn)一步檢驗(yàn)。

目前，新規(guī)范取消了承載力表，原位測試地基承載力的評價顯得尤為重要，且?guī)r土工程既有理論的共性，又有不同地區(qū)差異的特點(diǎn)。在工程實(shí)踐中，依據(jù)國標(biāo)和相關(guān)規(guī)范并結(jié)合實(shí)際工程實(shí)例的探討，對行業(yè)發(fā)展具有一定的推動作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙九龍，張勇.應(yīng)用標(biāo)貫試驗(yàn)評價地基土承載力的探討[J].軍工勘察，1994，（03）：29-30+25.