静荷载试验在白鹭湾科技金融小镇综合服务楼地基换填中的应用分析

静荷载试验在白鹭湾科技金融小镇综合服务楼地基换填中的应用分析

张俊峰

中铁二十局集团第四工程有限公司 266100

摘要:本文主要从白鹭湾科技金融小镇综合服务楼地基换填静荷载试验检测出发，阐述其重要性，施工存在问题及解决措施，为公司后续房建地基处理检测试验提供依据及分析数据。对静荷载试验中出现的问题进行分析，首先须从数据和问题的性质入手，其次对产生问题原因进行推断、确定及研究分析。房建基础在正式施工前，必须对地基承载力进行触探试验，通过试验，我们才可以确定承载力是否达到设计及规范标准的要求，如果达不到标准，我们必须对地基进行处理，然后根据处理的方式选择检测的方法，本工程采用挖淤换填作为地基处理的方法，所选用填料为级配碎石，而检测此地基处理承载力的试验方法最有效的方法就是静荷载试验法。

关键词:房建:地基承载力:地基处理:静荷载试验

白鹭湾科技金融小镇规划用地1000亩，规划建设一座17000平米的综合服务楼，108栋总计80000平米的高端商务办公楼以及一个山地休闲运动公园。小镇整体由日本国际设计大师藤本壮介提纲设计，围绕满足目标入驻企业的特色需求，小镇设计体现了贴近自然、充满活力、沟通互联的设计理念。

而综合服务中心楼地处冲洪积平原地区，上部第四系地层主要为全新世（Q4）土层，底部基岩为中生代燕山晚期形成的花岗岩风化层。根据地层岩性、成因时代及工程特性的不同，自上而下可分为以下四个大层及两个亚层：①层素填土；②-1层中粗砂（Q4al+pl）；②层粉质粘土（Q4al+pl）；②-2层中粗砂（Q4al+pl）；③层全风化花岗岩（Q4al+pl）；④层强风化花岗岩（γ53）。依据区域地质资料和本次勘察资料，受场地地形的影响，场地内稳定水位埋深变化较大0.80～4.80m，稳定水位埋深平均值1.90m，稳定水位标高25.30～27.58m，稳定水位标高平均值26.63m。地下水水位年变化幅度为0.50m左右，近几年最高水位标高约28.00米（黄海高程）。基坑开挖完成后，经现场触探试验检测地基承载力，检测结果不符合设计及规范标准要求，因此，根据现场水文地质条件，决定采用挖淤换填作为地基处理的方法，换填完成后，对地基承载力进行重新检测，合格后方可进入基础施工工序。

下面阐述综合服务楼地基处理后静荷载试验检测方法、结果分析、问题解决措施及应用。

一、选定静荷载试验法

换填材料选用级配碎石，级配碎石粒径不大于4cm，换填过程采用25T振动压路机强震碾压6-8遍，且分层填筑碾压，层厚不大于30cm。换填结束后，经质量监督站、建设单位、监理单位、施工单位共同研讨，由于普通触探法不适用本工程，决定采用静荷载试验法对其进行地基承载力的检测。

选取整个换填区域进行检测试验，试验检测共选取18个试验点（点位示意图见图1.1所示）。

图1.1 试验点位示意

1、控制、判定依据

该检测方法的控制依据是地基承压板应力主要影响范围内土层的承载力和变形参数（浅层平板载荷试验）。

检测结果判定依据如下：

（1）当p～s曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值。

（2）当极限荷载小于对应比例界限荷载值的2倍时，取极限荷载的一半。

（3）当不能按上述二款要求确定时，取s/b=0.01（s—承压板的沉降量；b—承压板的宽或直径）所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。

（4）同一土层参加统计的检测点不应少于三点，当检测实测值的极差不超过平均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值。

（5）设计地基承载力特征值为150kPa，当通过试验确定的地基承载力特征值≥150kPa时，检测合格，＜150kPa时，不合格。

2、试验检测流程

选择试点 → 平整试点 → 安装载荷板、油压分离式千斤顶 → 安放压重平台、堆放配重 → 安放检测仪表 → 检测与测试 → 整理检测资料 → 评定检测结果 → 出具检测报告。

3、试验检测方法

（1）采用慢速维持荷载法，以刚性压重平台作为反力装置，用油压千斤顶通过一定面积的载荷板向地基土施加压力。

（2）试验基坑宽度不应小于承压板宽度或直径的三倍。应保护实验土层的原状结构和天然湿度。宜在拟试压表面用粗砂或中砂层找平，其厚度不超过20mm。

（3）加荷等级不应小于8级。最大加载量不应小于设计要求的两倍。

（4）每级加载后，按间隔10、10、10、15、15min，以后每隔半小时测读一次沉降量，当在连续两小时内，每小时沉降量小于0.1mm时，则认为已趋于稳定，可加下一级荷载。

（5）当出现下列情况之一时，即刻终止加载：

①承压板周围的土明显的侧向挤出；

②沉降s急骤增大，压力~沉降（p~s）曲线出现陡降段；

③在某一级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定标准；

④承压板的累计沉降量大于其宽度或直径的6%。

（当满足前三种情况之一时，其对应的前一级荷载定位极限荷载。）

二、试验结果分析

检测试验情况汇总（见表2.1所示）

表2.1 检测试验情况汇总表

因试验点较多，本文仅对01特征试验点进行分析。

1、01试点浅层平板载荷试验数据汇总（见表2.2所示）

表2.2 浅层平板载荷试验汇总表

最大加载量300kPa；最大位移量12.65mm；最大回弹量0.00mm，回弹率：0.00%。

由数据可知，加荷载至300kPa，沉降趋于稳定，已达到设计要求的2倍，终止增加荷载，最终累计沉降量为12.65mm。其P-s曲线为缓变形，未出现明显的拐点；s-lgt曲线尾部无下弯现象，综合分析可知，终极荷载下，该试点未达极限状态。取终极荷载下的一半为试点砂石垫层承载力实测值，即150kPa，对应沉降量为5.01mm。

2 、01试点浅层平板载荷试验p-s曲线、s-lgt曲线（见图2.2、2.3所示）

图2.2 01号试验点p-s曲线

图2.3 01号试验点s-lgt曲线

p-s、s-lgt曲线相结合分析，在每一级荷载施加后，持续观察120min。而通过s-lgt曲线可以看出，沉降量在0-10min之间变化最快，10min后沉降量增加非常缓慢，当观察至120min时，若60-120min之间沉降量小于0.1mm，则说明沉降趋于稳定，需增加荷载至下一级，s-lgt曲线中（1）（2）（4）（5）（6）（7）均为此种情况，因此无需再继续观察，需增加下一级荷载。而s-lgt曲线中（3）所表示即为当观察值120min时，60-120min之间沉降量大于等于0.1mm，需继续观察，直至最后60min之间沉降量小于0.1mm为止。因此，通过分析两种曲线，在（8）中我们发现，第120min时，前60min已趋于稳定，因此得出沉降量为5.01mm的结论。

三、问题及解决方法

静荷载试验检测结束后，未发现不合格点，但通过数据看出，1、2、3、12、15、16、17、18八个测点沉降量较大，结合点位示意图发现，1、2、3点于河道下游，12、15、16、17、18点位于河道上游，而上游基坑四周渗水量较大，下游为存水点，由此可见，地下水对换填质量的影响较大。

针对地下水问题，在上游应设置两侧排水沟明排，位置应该远离换填区域，且低于换填底面1m以下，而在下游应设置集水井集中降水，数量视水量大小而定。由于本工程渗水量较大，不免抽排水有所不及时，因此造成换填底可能积水，导致检测数据偏大。解决方法就是上游排水沟深度加深，流水坡地加大，下游增加集水井，保证抽排水及时。

四、应用

所谓静载荷试验是指在待检测面处施加一定的荷载，观测检测点随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移，根据荷载与位移的关系判定相应的抗压承载力、抗拔承载力或水平承载力的试验方法。根据试验对象可分为地基土浅层平板载荷试验、深层平板载荷试验、复合地基载荷试验、岩基载荷试验、桩(墩)基载荷试验、锚杆(桩)试验;根据加载方式可分为竖向抗压试验、竖向抗拔试验、水平载荷试验。本工程试验属于浅层平板荷载试验。

平板荷载试验就是在一定尺寸的刚性承压板上分级施加荷载，观测各级荷载作用下地基土随压力和变形的原位试验，以确定地基的承载力、土的变形模量，估算土的不排水抗剪强度及极限填土高度。该试验适用于地表浅层地基，特别适用于各种填土、含碎石的土类。本工程由于天然地基承载力不达标，采用级配碎石换填，换填深度为2~3m，因此，本工程正好适合选用浅层平板荷载试验进行检测。除此之外，平板荷载试验也可应用于公路、铁路箱涵的基础换填检测中，由于箱涵的地基处理往往采用爆破石渣、片石等大粒径骨料换填，动力触探并不能准确的检测承载力，因此，我们就可以选用平板荷载试验法对其进行检测，以保证工程质量。不仅如此，静荷载试验也是桩基检测最常用的一种方法。

五、结论

综上分析可见，不管在建筑工程还是道路桥梁工程中，静荷载试验都是一种非常有效的检测方法，应用广泛，准确可靠，不仅能够真实反应所检测地基的承载力情况，提供真实数据，便于我们能够发现问题并及时做出解决，保证地基及建筑主体结构的稳定性和安全性，也有利于我们通过数据来了解掌握各种不同地基的特性，不断学习，不断创新，便于在以后的工程中能快速的针对某一地基判断其特性，并选择最有效的处理方案和检测方法，为我公司后续类似工程施工提供了参考依据。

参考文献：

[1]《建筑地基基础检测规范》（DBJ 15-60-2008）

[2]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

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[5]杨伟国，林中坚.静载试验中几个问题的探讨[J]. 浙江建筑2002（01）

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