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[摘 要]通过工程实例,以浅层平板载荷试验法及取样室内试验法检测结果为依据,证明取样室内試验法在确定吹填土(处理后)地基承载力时具有速度快,测试方法方便、经济,测试过程可重复性、可验证,参数计算有理论依据等优点,在一定意义上肯定了取样室内试验法在吹填土(处理后)检测中的可行性。
[关键词]吹填土;取样室内试验法; 地基承载力
中图分类号:TU447 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)41-0220-02
0 引言
吹填土是由水力冲填泥沙形成的填土,具有不均匀性、透水性能弱、排水固结差等特点。现有对吹填土地基处理方法大多参照软土地基处理和填土地基处理方法,同时对于吹填土地基处理效果的检测方法也多参照软基处理检测和填土地基处理检测方法。本文以台州东部新区某区块吹填土地基处理检测项目为实例,浅析取样室内试验法在确定吹填土(处理后)地基承载力中的可行性。
1 工程概况
台州东部新区启动区块吹填及软基处理工程区域呈矩形布置,总面积约为726.97万㎡。区块内某区场地位于海涂(主要为潮间带)上,地形较平坦,地势由西向东微倾,地面标高一般为-1.2~0.5m。根据附近场地的地质勘察报告,陆域平地、海涂及潮下带浅部地层主要由全新统海积软土组成,场地30m以浅为海相淤泥及淤泥质软土。吹填厚度3.0m左右,地基处理方案为采用插塑料排水板—真空预压法进行地基处理。根据地块区验收标准(0~1.5m深度范围内地基承载力特征值fak≥50kPa;1.5m以下加固深度范围内地基承载力特征值fak≥30kPa),现进行该区块吹填及软基处理工程地基承载力检测(施工方自检)工作,对区块吹填处理后的场地土进行承载力评估。
2 检测方案
本次检测方案采用直接法(现场静载荷试验)和间接法(取样进行室内试验)相结合的方法。另外推广采用的检测方法还有通过原位测试指标,如静力触探指标、十字板剪切指标、扁铲或旁压试验指标,按经验公式进行计算,得出地基土的承载力值,本工程检测方案由设计部门根据地区以往经验选用。
3 地基承载力的确定
3.1 平板载荷试验:在拟检测场地上将一定尺寸和几何形状(方形或圆形)的刚性板安放在被测的地基持力层上,逐级增加荷载,由固定在基准梁上的变形测量装置测得相应的稳定沉降,直至达到地基破坏标准,由此可得到荷载沉降曲线,即p-s曲线。通过对p-s曲线进行计算分析,根据判定方法可以得到地基土的承载力特征值fak。地基土承载力特征值的判定方法:①当P-S曲线上有明显的比例界限时,取该比例界线所对应的荷载值;②当极限荷载小于对应比例界限荷载值的2倍时,取级限荷载值的一半;③当不能按上述两种方法定时,可取s/b=0.01所对应的荷载,但其值不应大于最大加载量的一半。浅层平板载荷试验结果见表1:
3.2 取样室内试验法:通过钻孔采取原状土样,土样等级必须达到Ⅰ级,对各样品均进行物理性质试验、压缩固结试验、固结快剪试验,选取部分样品加做无侧限抗压强度试验与三轴压缩试验(与固结快剪对比用)。利用《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)中的承载力计算公式5.2.5,按《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)5.1.2条,“基础埋置深度不小于0.5m”,及考虑处理后场地特点,在计算时取基础埋置深度d为0.5m。其中物理力学指标数理统计时异常值的取舍根据Grubbs准则,整个场区按可行性、初步设计阶段置信度取0.05,统计结果中提供统计频数、最大(小)值、算术平均值、变异系数等,而对于统计样本数不足6个的只提供范围值、平均值和统计个数。根据土体物理力学性质指标确定地基承载力采用以下方法:
⑴按《工程地质手册》(第四版)查表确定承载力。根据以往经验,其值偏高,本次仅作为反映经处理后吹填土物理性质的相对好差(表2)。
⑵根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)中的临界压力计算公式,当基础受中心荷载,地基土刚出现剪切破坏(即开始由弹性变形进入塑性变形时)的临界压力,可由下式计算:
根据场地的使用条件,是垂直方向经预压处理后使用,因此选用固结快剪(Ccq、φcq)指标。土工试验各指标代表值与地基承载力对应关系见表3和表4:
在统计该区块136个取样点试验成果表明,0~1.5m检测范围内地基土地基承载力特征值fak最小值为54.4kPa,最大值为85.8kPa,平均值为65.3kPa,承载力均满足≥50Kpa的要求。1.5m以下深度125个取样点中,承载力满足≥30kPa要求的百分比为96%,满足地基土承载力≥30kPa点中,承载力特征值最小值为33.2kPa,最大值为90.2kPa,平均值为63.3,未达到此要求的有5个检测点。
3.3 两种检测方法结果对比
根据检测点平面布置图,将上述两种检测方法对应的静载荷试验点和取样点进行对比得出:静载荷试验成果跟取样室内试验法具有良好的对应性,即采用取原状土样进行室内试验再根据相关理论公式計算所得承载力能满足吹填土地基检测要求。
4 结论与建议
⑴取样室内试验法虽然为一种间接的,通过计算得出的承载力评估方法,但该方法是有理论依据的,其采用的土的内聚力c、内摩擦角φ及土的重度γ指标都是客观反映土层物理、力学性质指标,其基本由吹填土源土的性质、吹填工艺和真空预压处理效果决定的。只要取样、包装、运输、测试过程中按规范操作,人为的因素影响较小。因此本次检测以该方法为主,参考类似的吹填土处理及检测经验,采用该方法进行检测,被后期的工程实践证明是合理的,检验合格的处理场地,达到了预期的工程目的。
⑵在进行竖向多组试验时,确定地基承载力要根据实际情况进行分区和分段,当土性较均一时,可采用平均值进行评价,当土性不均匀时,建议采用最小值进行评价。
⑶检测深度范围内土体物理力学性质差异性较小,但由于距离吹填管口远近不同,平面上土体工程特性稍有差异。大量的检测点所得承载力差异也可在场地平面差异上得到验证。
参考文献
[1] 常士骠,张书民.工程地质手册[M].第四版.北京;中国建筑工业出版社.2007.
[2] GB 50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].北京;中国建筑工业出版社.2011.
[3] JGJ79-2012.建筑地基处理技术规范[S].北京;中国建筑工业出版社.2013.
[4] 龚晓南.地基处理手册[M].第三版.北京;中国建筑工业出版社.2008.
[关键词]吹填土;取样室内试验法; 地基承载力
中图分类号:TU447 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)41-0220-02
0 引言
吹填土是由水力冲填泥沙形成的填土,具有不均匀性、透水性能弱、排水固结差等特点。现有对吹填土地基处理方法大多参照软土地基处理和填土地基处理方法,同时对于吹填土地基处理效果的检测方法也多参照软基处理检测和填土地基处理检测方法。本文以台州东部新区某区块吹填土地基处理检测项目为实例,浅析取样室内试验法在确定吹填土(处理后)地基承载力中的可行性。
1 工程概况
台州东部新区启动区块吹填及软基处理工程区域呈矩形布置,总面积约为726.97万㎡。区块内某区场地位于海涂(主要为潮间带)上,地形较平坦,地势由西向东微倾,地面标高一般为-1.2~0.5m。根据附近场地的地质勘察报告,陆域平地、海涂及潮下带浅部地层主要由全新统海积软土组成,场地30m以浅为海相淤泥及淤泥质软土。吹填厚度3.0m左右,地基处理方案为采用插塑料排水板—真空预压法进行地基处理。根据地块区验收标准(0~1.5m深度范围内地基承载力特征值fak≥50kPa;1.5m以下加固深度范围内地基承载力特征值fak≥30kPa),现进行该区块吹填及软基处理工程地基承载力检测(施工方自检)工作,对区块吹填处理后的场地土进行承载力评估。
2 检测方案
本次检测方案采用直接法(现场静载荷试验)和间接法(取样进行室内试验)相结合的方法。另外推广采用的检测方法还有通过原位测试指标,如静力触探指标、十字板剪切指标、扁铲或旁压试验指标,按经验公式进行计算,得出地基土的承载力值,本工程检测方案由设计部门根据地区以往经验选用。
3 地基承载力的确定
3.1 平板载荷试验:在拟检测场地上将一定尺寸和几何形状(方形或圆形)的刚性板安放在被测的地基持力层上,逐级增加荷载,由固定在基准梁上的变形测量装置测得相应的稳定沉降,直至达到地基破坏标准,由此可得到荷载沉降曲线,即p-s曲线。通过对p-s曲线进行计算分析,根据判定方法可以得到地基土的承载力特征值fak。地基土承载力特征值的判定方法:①当P-S曲线上有明显的比例界限时,取该比例界线所对应的荷载值;②当极限荷载小于对应比例界限荷载值的2倍时,取级限荷载值的一半;③当不能按上述两种方法定时,可取s/b=0.01所对应的荷载,但其值不应大于最大加载量的一半。浅层平板载荷试验结果见表1:
3.2 取样室内试验法:通过钻孔采取原状土样,土样等级必须达到Ⅰ级,对各样品均进行物理性质试验、压缩固结试验、固结快剪试验,选取部分样品加做无侧限抗压强度试验与三轴压缩试验(与固结快剪对比用)。利用《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)中的承载力计算公式5.2.5,按《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)5.1.2条,“基础埋置深度不小于0.5m”,及考虑处理后场地特点,在计算时取基础埋置深度d为0.5m。其中物理力学指标数理统计时异常值的取舍根据Grubbs准则,整个场区按可行性、初步设计阶段置信度取0.05,统计结果中提供统计频数、最大(小)值、算术平均值、变异系数等,而对于统计样本数不足6个的只提供范围值、平均值和统计个数。根据土体物理力学性质指标确定地基承载力采用以下方法:
⑴按《工程地质手册》(第四版)查表确定承载力。根据以往经验,其值偏高,本次仅作为反映经处理后吹填土物理性质的相对好差(表2)。
⑵根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)中的临界压力计算公式,当基础受中心荷载,地基土刚出现剪切破坏(即开始由弹性变形进入塑性变形时)的临界压力,可由下式计算:
根据场地的使用条件,是垂直方向经预压处理后使用,因此选用固结快剪(Ccq、φcq)指标。土工试验各指标代表值与地基承载力对应关系见表3和表4:
在统计该区块136个取样点试验成果表明,0~1.5m检测范围内地基土地基承载力特征值fak最小值为54.4kPa,最大值为85.8kPa,平均值为65.3kPa,承载力均满足≥50Kpa的要求。1.5m以下深度125个取样点中,承载力满足≥30kPa要求的百分比为96%,满足地基土承载力≥30kPa点中,承载力特征值最小值为33.2kPa,最大值为90.2kPa,平均值为63.3,未达到此要求的有5个检测点。
3.3 两种检测方法结果对比
根据检测点平面布置图,将上述两种检测方法对应的静载荷试验点和取样点进行对比得出:静载荷试验成果跟取样室内试验法具有良好的对应性,即采用取原状土样进行室内试验再根据相关理论公式計算所得承载力能满足吹填土地基检测要求。
4 结论与建议
⑴取样室内试验法虽然为一种间接的,通过计算得出的承载力评估方法,但该方法是有理论依据的,其采用的土的内聚力c、内摩擦角φ及土的重度γ指标都是客观反映土层物理、力学性质指标,其基本由吹填土源土的性质、吹填工艺和真空预压处理效果决定的。只要取样、包装、运输、测试过程中按规范操作,人为的因素影响较小。因此本次检测以该方法为主,参考类似的吹填土处理及检测经验,采用该方法进行检测,被后期的工程实践证明是合理的,检验合格的处理场地,达到了预期的工程目的。
⑵在进行竖向多组试验时,确定地基承载力要根据实际情况进行分区和分段,当土性较均一时,可采用平均值进行评价,当土性不均匀时,建议采用最小值进行评价。
⑶检测深度范围内土体物理力学性质差异性较小,但由于距离吹填管口远近不同,平面上土体工程特性稍有差异。大量的检测点所得承载力差异也可在场地平面差异上得到验证。
参考文献
[1] 常士骠,张书民.工程地质手册[M].第四版.北京;中国建筑工业出版社.2007.
[2] GB 50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].北京;中国建筑工业出版社.2011.
[3] JGJ79-2012.建筑地基处理技术规范[S].北京;中国建筑工业出版社.2013.
[4] 龚晓南.地基处理手册[M].第三版.北京;中国建筑工业出版社.2008.