摘 要:本文筆者曾經(jīng)于90年代對(duì)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ7-89)對(duì)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)進(jìn)行了探討,現(xiàn)對(duì)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(wèn)題的提出
《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(shí),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(guò)多,所得承載力標(biāo)準(zhǔn)值過(guò)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(guò)這一問(wèn)題,并建議對(duì)錘擊數(shù)用式:?=(2)進(jìn)行修正,對(duì)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(chǎng)地工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)述
工程場(chǎng)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(chǎng)地東西長(zhǎng)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(jiǎn)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(cè)試數(shù)據(jù)的概率檢驗(yàn)
在此次勘察中對(duì)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(cè)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(chǎng)地的工程地質(zhì)條件及建筑物布置,將場(chǎng)地分為東、西兩個(gè)區(qū)。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)的分布特征(正態(tài)分布)對(duì)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(jì)推斷。下面僅以黃土狀粉質(zhì)粘土③層的檢驗(yàn)過(guò)程為例進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)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(jì)算t值
t=*
得:t=-0.074
查“決定的對(duì)應(yīng)于v和P的tp數(shù)值表”對(duì)于v= n1 +n2-2=50,當(dāng)P{>tp}=0.9時(shí),tp=0.126。=0.074<0.126,概率P{>0.074}>0.9.由此可見(jiàn),`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(gè)場(chǎng)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(duì)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(duì)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(duì)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(dòng)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(jì)個(gè)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(duì)一般工程來(lái)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(xiàng)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(chǎng)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(chǎng)地可按同一工程地質(zhì)區(qū)劃進(jìn)行評(píng)價(jià),共劃分為14個(gè)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(chǎng)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(jiàn)磚屑等人類活動(dòng)痕跡。局部場(chǎng)地分布(8#樓、配套商業(yè)服務(wù)樓該層僅在個(gè)別孔中出現(xiàn),最大厚度不超過(guò)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?jiàn)鈣質(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(zhǎng)石、云母等組成,含少量粉砂、粉土。受微地貌控制,該層在場(chǎng)地內(nèi)表現(xiàn)為夾層,與③層成交錯(cuò)狀分布,該層(主要在場(chǎng)地12#樓)層厚0.50~2.90m,場(chǎng)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(chǎng)地范圍內(nèi)分布不均勻,場(chǎng)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(zhǎng)石、石英、云母等組成,暗色礦物次之,次棱角狀,顆粒級(jí)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(zhǎng)石、石英、云母等組成,顆粒級(jí)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(jí)配較差,由石英、長(zhǎng)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)檎惩痢:?、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(zhǎng)石、云母等組成,暗色礦物次之,次棱角狀,顆粒級(jí)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(zhǎng)石、云母等組成,暗色礦物次之,棱角狀,顆粒級(jí)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(jì)個(gè)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(jì)個(gè)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(jì)個(gè)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(jì)個(gè)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(jì)個(gè)數(shù)n=56,按規(guī)范(公式1)修正后查表得fk=220.0 KPa,
該項(xiàng)目已成功運(yùn)用勘察報(bào)告中提供的承載力,合理使用了地基土層,通過(guò)原位測(cè)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(yǔ)
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(shí),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(duì)一般工程宜采用不小于60%的概率取值對(duì)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(cè)試地基承載力的評(píng)價(jià)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(guó)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(duì)行業(yè)發(fā)展具有一定的推動(dòng)作用。
參考文獻(xiàn):
[1]趙九龍,張勇.應(yīng)用標(biāo)貫試驗(yàn)評(píng)價(jià)地基土承載力的探討[J].軍工勘察,1994,(03):29-30+25.