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平板静载试验实测值极差较大原因分析及处理方案

发表时间：2021/9/7 来源：《城市建设》2021年9月上17期作者：张来仓

[导读] 大开挖换垫法是古老而传统的地基施工方法，广泛适用于湿陷性黄土、粉质粘土、粘土、粉土、细砂、粉砂、中砂、砾砂、杂填土等各类地基，特别对建筑物上部荷载小，地基处理厚度大于0.5m、小于3m的浅层地基，因施工简单方便，经济适用，施工速度快，被大规模釆用，检测通常采用浅层平板静载试验。

甘肃广信建筑技术有限公司张来仓

摘要：大开挖换垫法是古老而传统的地基施工方法，广泛适用于湿陷性黄土、粉质粘土、粘土、粉土、细砂、粉砂、中砂、砾砂、杂填土等各类地基，特别对建筑物上部荷载小，地基处理厚度大于0.5m、小于3m的浅层地基，因施工简单方便，经济适用，施工速度快，被大规模釆用，检测通常采用浅层平板静载试验。随着深基坑支护技术的发展，基础埋深越来越深，设计将厚度大、承载力高、分布均匀的天然地基，直接作为持力层，用平板静载试验来确定地基土承载力的特征值，但有时天然地层局部软弱夹层未能及时发现，在平板静载试验时出现个别试验点不合格，需二次开挖处理。本文结合礼县某工程实例，分析平板静载试验点不合格原因，提出局部不均匀地基处理措施，总结勘察、钎探、平板静载试验过程判断软弱下卧层的方法与经验
关健词：平板静载；试验；分析；处理
        建筑物的地基基础设计首先必须满足地基承载力、沉降变形和稳定性的要求，勘察、土工试验作为划分地层的方法起到了很大的作用，在《建筑地基基础设计规范》（GB?50007-2002）发布执行以前，由于我国经济条件的限制，除甲级建筑地基承载力需要做静载试验确定外，其余地基均采用土工试验间接确定地基承载力，新规范颁布实施后，人工地基和天然地基都通过静载试验确定承载力特征值，为地基基础设计提供科学可靠的依据。在近年的试验过程中也发现了不少问题，及时进行了返工处理，复核试验，达到了预期效果，本文礼县某工程为例，介绍平板静载试验不合格的原因及处理方案
        1、工程概况及地质情况
        1.1工程概况
        某工程位于陇南市礼县城关镇东新西路，拟建建筑为二十三层的框架剪力墙结构住宅，筏板基础，建筑面积13556m2，建筑总高度为71m。基坑深度9.7m，深基坑开挖支护设计采用咬合桩加锚索的复合型式，支护桩打至隔水底板以下，咬合桩同时形成隔水的厚地下连续墙，阻止基坑周边地下水渗入基坑，除在基坑外布置少量的降水井，通过降水井抽水降低咬合桩外侧水头压力外，基坑内不需要降水井。
        1.2地质情况
        建筑场地地貌单元属燕子高河漫滩，地质史上属于暴雨洪水及高水位期河流携带大量泥砂沿河流搬运，在此场地由于地形比较平缓开阔，河岸宽阔平缓，河流流速变小，河流的动力很难将大量泥沙带到下游，泥沙沿河滩沉积，沉积特点主要以水平层理为主，沉积厚度较大，条形夹层多。建筑场地天然地形较为平坦，地层主要为燕子河第四系全新统冲洪形成的圆砾、粉质粘土、细砂、卵石、泥岩等。地层主要有①杂填土，主要以粉土、砂土为主，夹杂少量建筑垃圾和原有建筑物基础。②圆砾层，含粉土、粉质粘土，细砂亚层，该层厚7.51～10.30m。③卵石层，密实，一般粒径大于20mm，层厚4.20～5.50m，以条形透镜体形式分布于卵石层的夹层③-1青灰色粉质粘土，软塑，层厚0.41～1.00m。④泥岩层，红褐色，属于不透水层，层顶埋深14.61～18.40m，层厚大于9.20m。
        2、静载试验及结果分析
        本次静载试验在该拟建筑物基底标高-9.70m处，根据规范要求选试验点及进行进行平板静载荷现场试验，确定天然圆砾层地基土的承载力特征值进行基础设计。现场按规范规定布置了3个试验点，试验结果表明为1#、3#试验点在天然含水量状态下的承载力特征值可取280kPa；；2#试验点在天然含水量状态下的承载力特征值为217kPa；由于试验实测值极差较大，故又增加4#试验点，4#试验点在天然含水量状态下的承载力特征值同样可取280kPa。经分析承载力特征值为217kPa偏小的2#试验点试验数据，P～s曲线平缓光滑无明显陡降段，但沉降量超过了s/b等于0.01允许的沉降范围，通过2#试验点挖探井发现在0.5～0.9m处分布青灰色粉质粘土夹层，以透镜体形式分布，所以含软弱下卧层是造成2#试验点不合格的主要原因。由于圆砾层粒径一般粒径2～20mm，用电动钎探机进行基坑钎探时进尺很困难，造成误判。
        建筑场地位于高河漫滩，两条河流交替冲积或河流冲积与洪积扇洪积物、河流凸岸点坝沉积物，主要持力层中分布软弱夹层。经过对该区软弱夹层的分布规律进行分析，条状软弱夹层主要分布在两条河流交替冲积或河流冲积与洪积扇复合部位，厚度约1m左右；局部分布的软弱夹层主要分布于高河漫滩河流泛滥沉积、点坝沉积形成、厚度较薄；均匀分布的软弱夹层，主要分布在河流阶地。工程勘察表现为进尺快，有时取土器连续几次都取不上岩芯，特别在水位以下更为明显，如果不仔细量钻探进尺，不容易发现，造成隐患。
        3、处理措施
        鉴于探井发现了青灰色粉质粘土夹层，用小型挖掘机沿软弱夹层表面拓展开挖范围，沿其长、宽两个方向进行追踪，直至软弱层消失，查明其在持力层内的分布范围、延伸方向、长度、宽度。采用边探边观察边清理的方式，将条形软弱夹层挖除干净后，对比地质报告中的剖面图、柱状图，看该区域再有没有软弱夹层，同时再进行钎探或施工勘察，确定主要持力层范围内无软弱层分布，如果钎探有软弱层，将继续清理。设计院根据基坑平面图，详细绘制二次开挖清理粉质粘土的平面，标明定位尺寸、深度。施工单位根据设计院出具的变更图（见图1），采用换土垫层法处理，用同级配的砂石换填，对换填后的区域重新做了静载荷试验，最大加载560kPa，承载力特征值可取280kPa，对局部软弱夹层处理后承载力特征值能达到设计要求。

        图1局部软弱夹层地基处理图
        4、结论与建议
        平板载荷试验作为地基检测的重要方法，主要目的是确定地基土承载力的特征值，为基础设计提供依据。在勘察和钎探没有发现和处理古井、古墓、洞穴及局部软弱夹层后，通过对天然地基平板静载试验承载力特征值不满足设计要求点的沉降量及变化规律分析判断局部分布软弱夹层并进行换填处理，符合规范设计要求。本项目测试根据规范条款规定先布置3个试验点，后因其中2#试验点承载力的特征值异常低，与另外两个试验点试验结果极差较大，经现场开挖验证2#测试点所在位置下方存在软弱淤泥夹层，故又增加1个试验点，先后共布4个测试点，天然地基土承载力特征值1#、3#、4#试验点地基土承载力的特征值均为280kPa，2#试验点满足不了设计要求，且局部软硬差别较大，通过对局部较软弱的天然地基土进行开挖，发现局部存在松散或软弱的下卧层进行换填碾压处理，重新试验，处理后的地基土能满足设计要求。