淺析建筑工程地基承載力檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)

謝國(guó)君

摘? ? 要：地基是建筑工程負(fù)荷的最終載體，地基一旦發(fā)生沉降，建筑物結(jié)構(gòu)不可避免會(huì)發(fā)生變化。科學(xué)合理的地基設(shè)計(jì)有利于保證建筑工程質(zhì)量。地基具備相應(yīng)承載力是確保建筑安全穩(wěn)定的先決條件。而在現(xiàn)有的施工中，地基承載力檢測(cè)存在諸多問(wèn)題，采用科學(xué)合理的檢測(cè)技術(shù)對(duì)地基的承載力進(jìn)行檢測(cè)以確保后續(xù)施工時(shí)地基相對(duì)穩(wěn)定、對(duì)增加建筑物的安全系數(shù)具有決定性的作用。

關(guān)鍵詞：地基承載力;檢測(cè)技術(shù)

1? 前言

地基承載力是建立在土壤中的應(yīng)力作用抗剪強(qiáng)度平衡值基礎(chǔ)上的荷載能力的表現(xiàn)。土壤不同于混凝土、鋼材等建筑材料，其形態(tài)易變，容易受外力影響。因此，很難確定地基承載力的具體數(shù)值。科學(xué)合理的做好地基承載力檢測(cè)，可以有效判斷地基承載力的極限值，以保證建筑工程的安全。

2? 地基承載力檢測(cè)的理論依據(jù)

地基承載力數(shù)值與土質(zhì)結(jié)構(gòu)、埋藏深度、建筑物結(jié)構(gòu)、地下水位等有關(guān)，同時(shí)，建筑物的變形程度限值也是判斷地基承載力的因素之一。地基承載力極限值沒(méi)有公式計(jì)算界定，其極限值通常是根據(jù)以往的工程數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷。承載力地基穩(wěn)定基礎(chǔ)下容許建筑物的變形承載安全系數(shù)的最大值計(jì)算，而標(biāo)準(zhǔn)值則根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)整理后通過(guò)動(dòng)力觸探試驗(yàn)來(lái)判定。地基承載力設(shè)計(jì)的安全系數(shù)要確保是在地基穩(wěn)定的基礎(chǔ)上最大化考慮建筑物沉降荷載力，根據(jù)極限荷載中的安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值，依據(jù)地基實(shí)際深度、寬度來(lái)制定。由于建筑物的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)不一，其地基承載力設(shè)計(jì)值也有所區(qū)別，但前提是要確保建筑物地基穩(wěn)固。

地基荷載力并不是一成不變的。地基隨著在荷載作用不斷增大而產(chǎn)生變形。起初地基土有彈性應(yīng)力，承載力及抗力處于平衡狀態(tài)。當(dāng)?shù)鼗心滁c(diǎn)或某區(qū)域的荷載增大破壞土壤抗剪強(qiáng)度平衡，則會(huì)出現(xiàn)剪切破壞區(qū)即塑性區(qū)，因土的彈性作用可維持小范圍的極限平衡狀態(tài)恢復(fù)原狀，不會(huì)破壞地基結(jié)構(gòu)，地基可以保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。但當(dāng)荷載不斷增大并超過(guò)地基的最大承載力時(shí)，地基塑性區(qū)域會(huì)銜接成片并不斷影響地基的安全承載力，若荷載超過(guò)承載力峰值則會(huì)讓地基失去穩(wěn)定，并對(duì)建筑物造成嚴(yán)重破壞。所以在確定地基承載力數(shù)值時(shí)需結(jié)合實(shí)際，具體分析地基土質(zhì)荷載強(qiáng)度及地基變形荷載安全系數(shù)的綜合表現(xiàn)。

3? 確定地基承載力的方法

確定地基承載力方式一般有原位試驗(yàn)法、理論公式法、規(guī)范表格法、當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)法。原位試驗(yàn)包括現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、觸探試驗(yàn)等;理論公式法結(jié)合建筑物沉降指標(biāo)來(lái)確定地基允許承載力;在確定中小型建筑物的地基允許承載力時(shí)，根據(jù)土質(zhì)抗力強(qiáng)度及地基埋置深度、寬度來(lái)確定。在確定承載力設(shè)計(jì)值時(shí)需要綜合考慮荷載和抗力兩個(gè)因素合理判斷。

4? 地基承載力檢測(cè)的技術(shù)要點(diǎn)

檢測(cè)地基承載力一般可通過(guò)地基土載荷實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，地基土載荷實(shí)驗(yàn)由現(xiàn)場(chǎng)浸水載荷實(shí)驗(yàn)、黃土濕陷實(shí)驗(yàn)等多種方法組成，這種方式依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求進(jìn)行荷載實(shí)驗(yàn)，并最終用于是判定土質(zhì)特性及承載力。天然地基、復(fù)合地基檢測(cè)數(shù)量均要高于3點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)數(shù)可根據(jù)建筑重要性而有所增加。

（1）地基土載荷實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)時(shí)要確保土層濕潤(rùn)且維持結(jié)構(gòu)原狀，基寬要大于3倍壓板直徑。表層找平用2cm大小以下的粗、中沙石。地基實(shí)驗(yàn)加載量限值要2倍以上高于荷載設(shè)計(jì)值且加荷等級(jí)大于8級(jí)。四次遞級(jí)每次加載間隔10分鐘后每隔30分鐘后讀一次沉降，當(dāng)持續(xù)2小時(shí)內(nèi)沉降數(shù)值低于0.1mm時(shí)可繼續(xù)遞增加載。如發(fā)現(xiàn)如下情況需立刻停止加載：承壓板四周土從外側(cè)擠出;沉降s迅速加大，荷載-沉降曲線出現(xiàn)陡降段;加載時(shí)，連續(xù)24小時(shí)沉降速度不達(dá)標(biāo);要分情況來(lái)確定地基承載力基礎(chǔ)值：可根據(jù)p～s曲線上比例界限確定荷載值，如極限值可確定并低于比例限值3/2時(shí)，荷載值為極限值1/2。同一土層實(shí)驗(yàn)點(diǎn)要多于3點(diǎn)，地基承載力基礎(chǔ)值間相差不可高于平均值的1/3，可以平均值做為標(biāo)準(zhǔn)值。

（2）現(xiàn)場(chǎng)試坑浸水試驗(yàn)時(shí)，承壓板面積要高于于0.5m2;遞級(jí)加荷實(shí)驗(yàn)時(shí)荷載量要根據(jù)土壤含水量是否不小于塑限含水量時(shí)每級(jí)增加25kPa。并先隔0.5-1小時(shí)后觀察兩次沉降，觀察逐次遞加直至沉降穩(wěn)定后繼續(xù)加荷;沉降量2小時(shí)內(nèi)小于0.1mm意味著沉降穩(wěn)定;承壓板要高于浸水水面，浸水期間3天或以上觀察一次膨脹變形。2次觀察的變形量應(yīng)小于0.1mm即達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定，隨即停止浸水而加荷至極限破壞，地基土承載力的基本值為極限值的1/2。黃土濕陷性載荷試驗(yàn)是濕陷系數(shù)、濕陷量、初始濕陷壓力測(cè)試的方式，主要有單線法、雙線法、飽水法載荷試驗(yàn)三種方式，同一土層參加試驗(yàn)點(diǎn)大于3點(diǎn)，試驗(yàn)點(diǎn)計(jì)算值的極差低于1/3的平均值時(shí)，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值取平均值。

（3）平板載荷測(cè)定儀試驗(yàn)方法采用該儀器可測(cè)試用砂土填壓實(shí)的路基、基等的地基系數(shù)，也能計(jì)算均勻地基土的變形模量。試驗(yàn)使用的荷載板為圓徑3m，厚2.5m鋼板。其液壓千斤頂與手動(dòng)油泵等加載裝置與高壓油軟管連接。千斤頂上放置有可調(diào)節(jié)、可加長(zhǎng)桿件的球鉸，手動(dòng)液壓泵上裝可調(diào)節(jié)減壓閥，液壓油軟管長(zhǎng)不少于2m且兩端裝可防止泄漏自動(dòng)閥門(mén)。測(cè)壓表量程應(yīng)達(dá)到荷載限值的5/4， 精度高于0.6級(jí)。測(cè)橋、測(cè)表組成下沉量測(cè)量裝置。地基系數(shù)檢測(cè)時(shí)應(yīng)校驗(yàn)檢測(cè)儀器。新儀器在三個(gè)月試驗(yàn)期內(nèi)每月進(jìn)行一次標(biāo)定誤差修正，如每次誤差小于0.05時(shí)說(shuō)明儀器穩(wěn)定。儀器保持每年一次校驗(yàn)頻率。具體安裝步驟如下：首先要確保測(cè)試場(chǎng)地地面平整、干凈，如有斜坡則將荷載板作為水平支撐面;二是荷載板安置時(shí)要確保與測(cè)試地面充分接觸，也可鋪設(shè)一層0.2cm厚的干燥砂或石膏膩?zhàn)幼鰤|層。若墊層使用石膏膩?zhàn)有柙诜胖煤奢d板前在底部抹油，并左右旋轉(zhuǎn)用力敲打壓實(shí)，也可借助荷載板上水準(zhǔn)泡或水準(zhǔn)儀進(jìn)行調(diào)整。三是反力裝置要安于荷載板最外側(cè)1米外，且其承載部分安置于荷載板上方加以制動(dòng)。四是放置千斤頂時(shí)要保持垂直狀態(tài)，確保其頂端球鉸座緊貼在反力裝置承載部位上;測(cè)橋、測(cè)表需對(duì)稱安置距離遠(yuǎn)于荷載板外側(cè)及反力裝置支承點(diǎn)1米，且保持與荷載板中心距離相等。在進(jìn)行平板載荷測(cè)定儀加載試驗(yàn)時(shí)，預(yù)先在荷載板上加載持續(xù)半分鐘荷載量0.01MPa，在確定荷載板穩(wěn)定后停止加載，試驗(yàn)的初始數(shù)值以儀表讀數(shù)為準(zhǔn);然后逐級(jí)以0.04MPa的增量加載，認(rèn)真記錄每一次增量加載后下沉量穩(wěn)定數(shù)據(jù)即荷載量。第三，試驗(yàn)在以下幾種情況下可終止，當(dāng)?shù)鼗傁鲁亮看笥?.125cm基準(zhǔn)值時(shí)，或者荷載強(qiáng)度大于預(yù)估極限接觸壓力抑或達(dá)到地基承載力極限;最后，如若發(fā)生荷載板傾斜、下沉過(guò)于嚴(yán)重的情況，需進(jìn)行重新試驗(yàn)，并將試驗(yàn)點(diǎn)深度下挖至荷載板直徑寬帶，異常情況應(yīng)在試驗(yàn)記錄表中標(biāo)注。

通過(guò)地基土載荷試驗(yàn)是檢測(cè)地基承載力的有效手段，在檢測(cè)地基承載力時(shí)要綜合考慮荷載強(qiáng)度及變形力，同時(shí)結(jié)合地基特性及荷載承壓板面積來(lái)判定沉降比，最終確定承載力系數(shù)。我們可以看到，地基承載力檢測(cè)不僅需要執(zhí)行相關(guān)任務(wù)的人員需要有效地獲取相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)和理論知識(shí)，并且在檢查過(guò)程中要注意測(cè)試對(duì)象的大小和相對(duì)標(biāo)高數(shù)據(jù)、考慮基坑土層的分類(lèi)。同時(shí)，還有必要了解施工現(xiàn)場(chǎng)地下水的具體分布情況，并注意漏水等問(wèn)題。此外，我們將積極研究周?chē)h(huán)境的特征和現(xiàn)實(shí)狀況，例如地點(diǎn)條件和地底設(shè)施的散布狀況，以減少或預(yù)防對(duì)周?chē)癖姷牟焕闆r發(fā)生。要想保證地基承重力檢測(cè)技術(shù)的有效性和合理性，并使它的實(shí)用價(jià)值最大化，就必須重視對(duì)相應(yīng)的測(cè)試技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)討論。

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