原位测试查表法对地基承载力初步确定的应用探究

原位测试查表法对地基承载力初步确定的应用探究

刘金林

云南宏图工程设计有限公司，云南昆明 650214

摘要：随着我国城市现代化建设目标的推进以及工程建设体系的日趋完善，岩土工程勘察逐渐得到了业内的重视。本文以勘察工作中常用的标贯试验、动力触探试验为基础，依据现行《建筑地基检测技术规范》（JGJ 340-2015）中初判地基承载力特征值的数据表拟合建立数学公式并结合工程案例，对以查表法初步确定地基承载力过程中存在的问题进行探究，达到实际勘察工作中合理应用该方法的目的，以便更好的指导勘察工作。

关键词：查表法、地基承载力、圆锥动力触探试验、标准贯入试验、勘察

1引言

地基承载力是勘察中的重要参数，也是天然地基基础设计的基本依据，合理的确定地基承载力是确保建筑物安全的前提。我国确定地基承载力的方法主要有3种：一是用土的抗剪强度指标计算；二是根据载荷试验成果确定；三是根据与载荷试验相关分析的经验数据查表法确定；其中，查表法是最为简单、快捷方法。

由于各类土的地基承载力表数据来源于经验统计，在全国范围内通用同一张地基承载力表，对于广大中国各地存在差异的岩土明显过于简单粗暴，亦无法满足现代工程建设往更高、更大规模、不断突破的方向发展的需求。因此自《工业与民用建筑地基基础设计规范》（TS 7-74）开始给出黏性土的地基承载力表至《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）中不在列入地基承载力表，查表法似乎完成了其时代背景下的使命。然而，自岩土勘察引入我国已有超60年的历史，工程建设过程中在不同地方至今已完成了种类繁多工程项目，期间积累了丰富的数据形成承载力表。它提供的经验关系在技术上仍然具有合理性，尤其对刚刚接触勘察工作的行业新人具有不可替代的向导性意义，因此在勘察工作全盘否定查表法的运用是不合理也无必要的，而应该更进一步的去探究运用过程中的一些问题和注意事项，使查表法作为综合确定地基承载力的一种印证方法，达到更好为勘察服务的目的。

现行《建筑地基检测技术规范》（JGJ 340-2015）中仍然保留了通过现场检测技术查表初步判定地基承载力特征值的方法，本人以该规范中通过圆锥动力触探试验及标准灌入试验初步判定地基承载力特征值的数据表为例，对查表法应用过程进行探究。

2测试方法技术简介

2.1圆锥动力触探试验

圆锥动力触探试验是采用标准质量的重锤在一定高度处自由下落击打标准探头进入土体，以贯入同样深度所需贯入击数作为岩土承载能力的判断依据，其主要由动力设备和贯入系统两部分组成。根据不同应用范围，圆锥动力触探试验可细分为轻型、重型以及超重型三类，其适用地层较广主要包括：黏土、砂土、角砾、碎石及强度较大的软岩或风化岩等。

2.2标准贯入试验

与圆锥动力触探试验相近，以固定质量（63.5kg）的重锤从76cm的高度自由下落，将标准贯入器击打至岩土体中，通过贯入器贯入固定深度（30cm）所需锤击数作为判断指标，即可获得在相同贯入深度不同岩土体所需的锤击次数。其主要适用于黏土、砂土及风化程度高的土类基岩。

3地基承载力表数据分析

为便于对表中数据进行规律性研究，以表格数据为基础建立与之对应的拟合公式。

具体方法如，对现行《建筑地基检测技术规范》（JGJ 340-2015）8.4.9条，表8.4.9-1、表8.4.9-2中相应（修正击数-承载力特征值）数据进行拟合，建立对应土层的地基承载力特征值fak（kPa）的拟合公式。

同理，通过表8.4.9-2数据的拟合图获得重型动力触探试验修正后平均击数（N63.5）与地基承载力特征值fak（kPa）所对应的拟合公式:

通过表7.4.8-1～7.4.8-3数据的拟合图获得标准贯入试验修正后平均击数（N’）与地基承载力特征值fak（kPa）所对应的拟合公式:

通过以上方法获得规范中承载力表的数据拟合公式，为验证所拟合公式的合理性，现用表中数据带入拟合公式进行验证性反算，发现：除地基土为粘性土时，对应N’=3时与地基承载力特征值f

ak差别较大(比原有表中值减小了24.4%)，其余与原表对应差值均小于7%，证明用以上方法建立的拟合公式与数据表具有普遍的对应关系。

在各组公式的对比中不难发现（在各自限定击数范围内）：

1）表中所列原位测试击数（包括圆锥动力触探试验和标准贯入试验）与地基承载力特征值fak（kPa）具有高度吻合的线性相关性，以此看出该规范的承载力表数据具有一定的理想化；

2）砂性土的数据与拟合公式的贴合性高于黏性土；其中重型动力触探试验：中砂、粗砂土，粉砂、细砂土的地基承载力特征值fak（kPa）与修正后平均击数（N63.5）呈倍数递增/减；粉土标准贯入试验修正后平均击数（N‘）与地基承载力特征值fak（kPa）为直接线性相关。

3）对拟合公式进行中的常量与变量常数进行列表对比如下表，表1.

常量与变量常数对比表

从表中“常量/变量常数”项来看：

①如果该项比值较大，则于常量，变量常数较小，即该类岩土在对应关系表中单个动探/标贯锤击数对承载力特征值的影响较小，承载力特征值具有“恒定”特性，即通过锤击数确定地基土所对应的承载力特征值，其值会较为“精细”。如：轻型动力触探试验中粘性素填土地基，粉土、粉细砂土地基类岩土；标准贯入试验中中砂、粗砂，粉砂、细砂类地基土。因此，运用相应表格确定地基承载力特征值时对个人经验依赖较小。

②如果该项比值较较小，则于常量，变量常数较大，即该类岩土在对应关系表中单个动探/标贯锤击数对承载力特征值的影响较大，承载力特征值具有“易变”特性，即通过锤击数确定地基土所对的应承载力特征值，其值会较为“粗糙”。如：重型动力触探试验于表中所有地基土；标准贯入试验中粉土及黏性类地基土。因此，运用相应表格确定地基承载力特征值时更考验个人经验，取值应当谨慎。

4工程案例验证

该处以天津市东丽区军粮城示范小城镇二期的试验数据，该项目总建筑面积约235.0万m2其中住宅建筑面积约161.4万m2公建建筑面积约23.6万m2,地下总建筑面积约50.0万m2拟建工程共10个地块。针对该项目规模大小不一、建筑子项多的特点，项目勘察过程中采取原状取样、标准贯入、静力触探等多种手段查明场地地层情况，其中各项原位测试数据均达到1000组以上，测试成果丰富、种类多样，满足本次案例分析的需要。

以工程获得的试验数据，根据《建筑地基检测技术规范》（JGJ 340-2015）7.4.8表查出地基承载力值与原查表（地区性表）及其他方法进行统计对比，统计成果表如表2：

表2 地基承载力值统计对比表

通过对表2中数据对比分析可知：

①采用该规范确定地基承载力与其他方法相比数据具有一致性，吻合度最好的标贯击数区间范围为：N处于4～10之间，因此查表法具有实际应用中的合理性；

②当N≤4时规范查表法求得地基承载力值小于其他方法，但当N＞10时，规范查表法取得基承载力值迅速增大，大于其他方法；由于受规范数据的限制，该方法对N小于3及大于21的对应承载力数据值存在缺失，均说明了全国性规范数据对于较小及较大值的数据存在失真现象，使用中因引起注意。

③此外，通过与地区性规范查表后获得的地基承载力值对比，地区性承载力表的确具有更贴合实际工程情况的优势。

5结语

地基承载力表的是基于大量工程实践后进行归纳总结获得的经验性数据表，通过查表法获得地基承载力，在现今勘察工作中仍然具有其合理性，是确定地基承载力的一种重要方法。也因地基承载力表的数据是基于大量经验得来，因此其具有线性理想化的普遍性，在数据的使用过程中尤其应该重视随着击数增加地基承载力的增长问题；其次，区域性地基承载力表的建立的确更能贴近实际工程，极大的解决国家标准规范中地基承载力表的失真的问题，推动区域性承载力表的建立，对区域勘察工作中查表法的应用极为有利；最后，勘察工作中合理的确定地基承载力不能只依靠单一的方法进行，而应该是多种方法联合相互印证的结果。

参考文献

【1】岩土工程勘察规范(2009 年版)(GB50021-2001)[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

【2】建筑地基检测技术规范（JGJ 340-2015）[S].北京：中国建筑工业出版社,2022.

【3】工程地质手册编写委员会·工程地质手册:第五版 [M]北京:中国建筑工业出版社，2018

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【6】马乐民,秦迎宾.原位测试确定软士地区地基士承载力比较研究[J].山西建筑.2015,:55-56.

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