周 強(qiáng)

（湖南省勘測(cè)設(shè)計(jì)院，長(zhǎng)沙 410000）

工程建設(shè)中經(jīng)常遭遇各種復(fù)雜地況，若地質(zhì)條件無(wú)法滿足實(shí)際建設(shè)需求，工程人員必須采取合適的地基處理措施，以獲得更佳的承載能力。復(fù)合地基作為人工地基的一種，憑借良好的承載性能與經(jīng)濟(jì)性，得到諸多施工單位的青睞。為保障工程項(xiàng)目整體結(jié)構(gòu)安全，必須重視復(fù)合地基承載力試驗(yàn)工作，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果判斷是否需要對(duì)地基做進(jìn)一步的處理，本文主要對(duì)此展開(kāi)分析。

1 復(fù)合地基概述

地基分為兩種，即天然地基與人工地基，當(dāng)天然地基無(wú)法滿足結(jié)構(gòu)物的承載力要求時(shí)，要落實(shí)相關(guān)加固工作。地基處理技術(shù)眾多，主要分為置換、排水固結(jié)、振動(dòng)加密、擠密松散土體、灌入固化物加強(qiáng)、加筋等，此類處理后的人工地基可分為均質(zhì)地基、多層地基和復(fù)合地基三類。本文以復(fù)合地基為研究對(duì)象展開(kāi)分析。

復(fù)合地基是在天然地基基礎(chǔ)上形成的，通過(guò)土體置換、設(shè)置一定數(shù)量的加筋體和增強(qiáng)體，形成復(fù)合土體，全面提高地基承載力，共同承擔(dān)結(jié)構(gòu)物荷載。根據(jù)地基內(nèi)增強(qiáng)體方向，可將復(fù)合地基分為水平向與豎向兩種。目前，國(guó)內(nèi)工程建設(shè)中使用較多的是豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基，即樁體復(fù)合地基，根據(jù)樁體強(qiáng)度，可進(jìn)一步將此類復(fù)合地基分為散體材料樁、柔性樁、剛性樁三種，復(fù)合地基具體分類如圖1 所示。上述三種復(fù)合地基構(gòu)成不同、材料不同，相應(yīng)的受力特性有所差異，必須針對(duì)性地開(kāi)展復(fù)合地基設(shè)計(jì)工作，保障地基承載力符合要求，相應(yīng)地，落實(shí)復(fù)合地基承載力試驗(yàn)工作具有必要性，這也是本文研究的重點(diǎn)所在。

圖1 復(fù)合地基分類

2 復(fù)合地基承載力試驗(yàn)方法

在復(fù)合地基設(shè)計(jì)與施工中，必須做好承載力試驗(yàn)工作，有效確定地基承載力。常用的試驗(yàn)方法包括靜載荷試驗(yàn)、觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)和十字板剪切試驗(yàn)等。

2.1 靜載荷試驗(yàn)

這種試驗(yàn)方法最為常見(jiàn)，使用固定面積承壓板朝著地基緩慢施加壓力，由此實(shí)現(xiàn)建（構(gòu)）筑物對(duì)地基壓力的模擬，并對(duì)荷載值、各級(jí)荷載下沉降值進(jìn)行全面記錄，繪制荷載（）-沉降（）曲線，判斷曲線線形，測(cè)求地基土壓力，分析其沉降特性。

靜載荷試驗(yàn)運(yùn)用十分廣泛，是公認(rèn)的最可靠、最直接的檢驗(yàn)方法，也是相關(guān)規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法。但是，此方法存在一定的問(wèn)題，如設(shè)備笨重、檢測(cè)周期長(zhǎng)、檢測(cè)深度較淺等，要根據(jù)項(xiàng)目情況進(jìn)行合理選擇。

2.2 觸探試驗(yàn)

這種試驗(yàn)方法分為兩種，分別是靜力觸探、圓錐動(dòng)力觸探。其中，靜力觸探試驗(yàn)主要利用機(jī)械裝置施加外力，將一定標(biāo)準(zhǔn)的金屬探頭壓入土層內(nèi)，通過(guò)讀取探頭所受阻力數(shù)據(jù)，確定地基土強(qiáng)度；圓錐動(dòng)力觸探主要利用錘擊動(dòng)能將一定標(biāo)準(zhǔn)的金屬探頭打入土層內(nèi)，通過(guò)貫入的擊數(shù)、動(dòng)貫入阻力對(duì)土層變化情況進(jìn)行判斷，確定土的工程性質(zhì)，并做出相應(yīng)的巖土工程評(píng)價(jià)。

靜力觸探試驗(yàn)設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單且操作方便，但是無(wú)法直接觀測(cè)土層，檢測(cè)時(shí)對(duì)工作人員經(jīng)驗(yàn)有一定的要求。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

這種試驗(yàn)方法實(shí)質(zhì)上也屬于動(dòng)力觸探試驗(yàn)，與觸探試驗(yàn)相比，差別在于采用的觸探頭并非圓錐形探頭，而是圓筒形探頭，其是由兩個(gè)半圓形組成的取土器，被稱為貫入器。該試驗(yàn)主要利用錘擊動(dòng)能將貫入器打入土層內(nèi)，根據(jù)打入土層阻力對(duì)土層物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行判斷。這種試驗(yàn)方法適用于砂土地基、粉土地基、一般黏性土地基等，最適用于錘擊數(shù)2～50擊的土層，取出的土樣可用于鑒別土的類型，并根據(jù)貫入擊數(shù)評(píng)價(jià)土體強(qiáng)度、變形模量、地基承載力。

2.4 旁壓試驗(yàn)

這種試驗(yàn)方法主要利用鉆孔開(kāi)展原位橫向載荷試驗(yàn)，較為常用，可實(shí)現(xiàn)不用深度的試驗(yàn)，精確高。目前，我國(guó)常用旁壓儀有預(yù)鉆式、自鉆式兩種，前者適用于黏性土、碎石土、砂土、粉土、軟巖以及極軟巖，后者適用于黏性土、粉土、砂土，尤其適用于軟土。

2.5 十字板剪切試驗(yàn)

這種試驗(yàn)方法是將標(biāo)準(zhǔn)十字板壓至試驗(yàn)深度，施加扭矩令十字板等速旋轉(zhuǎn)，使土內(nèi)形成圓柱形破壞面，由此可測(cè)定土體抵抗破壞的最大扭矩，并計(jì)算土的不排水抗剪強(qiáng)度。十字板剪切試驗(yàn)簡(jiǎn)單有效，可測(cè)定飽和黏性土抗剪強(qiáng)度。

3 某項(xiàng)目復(fù)合地基承載力試驗(yàn)分析

3.1 工程概況

本項(xiàng)目屬于辦公建筑工程，地上10 層、地下1 層，采用的是框架結(jié)構(gòu)，南北側(cè)為裙房。為有效控制主裙樓差異沉降，經(jīng)綜合分析，決定采用水泥粉煤灰碎石樁（CFG）復(fù)合地基方案。建設(shè)場(chǎng)地內(nèi)土層分布情況如表1 所示。

表1 建設(shè)場(chǎng)地內(nèi)土層分布情況

3.2 土的物理力學(xué)性質(zhì)

經(jīng)勘察分析，本項(xiàng)目各層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如表2 所示。

表2 各層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

3.3 CFG 樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)方案

本項(xiàng)目地層不均，主樓和裙樓間的沉降存在較大差異，施工單位對(duì)相關(guān)資料進(jìn)行整合分析后決定采用CFG 樁復(fù)合地基方案。項(xiàng)目所用CFG 樁直徑為400 mm，樁端持力層為全風(fēng)化砂巖層，該地層起伏變化較大，樁長(zhǎng)也不統(tǒng)一。例如，鉆孔ZK5 中最具典型的樁長(zhǎng)為8.6 m，因?yàn)樵鰪?qiáng)體單樁的承載力特征值為420 kN，所以復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)特征值不得小于330 kPa，相鄰樁體間的距離控制在1.4 m，并按照正方形進(jìn)行布設(shè)。

3.4 復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)情況

該項(xiàng)目施工結(jié)束后進(jìn)行竣工驗(yàn)收，CFG 樁復(fù)合地基采用增強(qiáng)體單樁靜載荷法。本項(xiàng)目施工時(shí)參考的是《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012），其未規(guī)定需要實(shí)施增強(qiáng)體單樁靜載荷試驗(yàn)，經(jīng)工程師分析，樁端進(jìn)入巖層時(shí)具有一定的不確定性，必要時(shí)需要開(kāi)展增強(qiáng)體單樁靜載荷試驗(yàn)，對(duì)樁端的承載力進(jìn)行檢驗(yàn)。在復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)過(guò)程中，隨機(jī)設(shè)置試驗(yàn)點(diǎn)，本次試驗(yàn)選用剛性方形壓板，尺寸為1.4 m×1.4 m，經(jīng)檢測(cè)，最大加載量可達(dá)660 kPa，所得復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)-曲線如圖2 所示。

圖2 復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)P-S 曲線

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，該項(xiàng)目的復(fù)合地基承載力特征值高于330 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于單樁靜載荷試驗(yàn)來(lái)說(shuō)，隨機(jī)抽取5 處單樁進(jìn)行試驗(yàn)，所得結(jié)果如圖3 所示。經(jīng)分析，其中有兩處的豎向抗壓承載力低于設(shè)計(jì)值，分別為522 號(hào)樁、781 號(hào)樁。本次抽檢的樣本中有40%不合格，之后施工單位優(yōu)化施工方案予以修正，以保障工程整體施工安全。

圖3 增強(qiáng)體單樁靜載荷試驗(yàn)荷載（Q）-沉降（S）曲線

4 結(jié)語(yǔ)

工程建設(shè)中，地基的重要性不言而喻，直接關(guān)系整個(gè)建（構(gòu)）筑物的運(yùn)行安全性與可靠性。因此，復(fù)合地基設(shè)計(jì)與施工中必須重視其承載力問(wèn)題，結(jié)合規(guī)范落實(shí)承載力試驗(yàn)工作。以CFG樁復(fù)合地基檢測(cè)為例，檢測(cè)人員不僅要開(kāi)展復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)，還要重視增強(qiáng)體單樁靜載荷試驗(yàn)，選擇足夠數(shù)量的樁，保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果采取可靠的補(bǔ)強(qiáng)措施，保證地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。