细砂地基承载力探讨
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇细砂地基承载力探讨范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：本文通过福建省古雷半岛PX项目取砂回填区的工程实例，对比标贯测试、静力触探测试及载荷试验成果、地基沉降的理论计算与沉降观测结果，结合砂土的压缩变形原理，论述细砂的地基承载力取值问题；指出按规范查表确定的细砂地基承载力偏于保守，建议将其提高到与中、粗砂相当的水平。本文旨在起到抛砖引玉的作用，提出个人的看法与同行共同探讨，让大家对细砂的地基承载力有新的认识，在以后的工作中不致于取值过于保守而造成浪费。
关键词：细砂；地基承载力；压缩变形；密实度
中图分类号：TU473.1+4 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）04-（页码）-页数
1. 地基承载力的概念及取值方法
1.1地基承载力的概念
所谓地基承载力是指地基受荷后塑性区限制在一定范围内，保证不产生剪切破坏而丧失稳定，且地基变形不超过容许值时的承载能力。
地基承载力特征值fak是正常使用极限状态计算时的地基承载力，即在发挥正常使用功能时地基所允许采用抗力的设计值。它是以概率理论为基础，也是在保证地基稳定的条件下，使建筑物基础沉降计算值不超过允许值的地基承载力。
地基承载力基本值f0是指按标准方法试验，未经数理统计处理的数据，可由土的物理性质指标查规范得出的承载力。该承载力为按有关规范规定的一定的基础宽度和埋置深度条件下的地基承载能力。
从fak与f0的概念分析，f0经过一定的折减后即为fak，但从国标《建筑地基基础设计规范》（GBTJ-89）[6]到（GB50007-2002）[5]的演变，以及福建省标准《建筑地基基础技术规范》（DBJ 13-07-2006）[1]表C.0.6与《工程地质手册》（第三版）[3]表3-2-36的对比分析，fak与f0是基本一致的。
1.2目前砂土地基承载力取值的一般方法
地基承载力的取值既不能片面地追求较高的安全度而造成工程浪费，也不能为了节省造价而牺牲安全度，刻意提高取值，应本着既安全又经济的原则进行。
目前对砂土的地基承载力确定方法常用的有两种，其中最常用的为查表法。
（1）查表法，按地方标准提供的承载力表格查表取值。目前一些沿海地区，如福建、广东、广西等的地方建设标准均提供了根据标贯击数确定承载力的表格，其中对于砂土的取值也都大同小异，以福建省标准《建筑地基基础技术规范》（DBJ 13-07-2006）[1]为例，详见下表1：
设计综合各种试验结果，采用fak=220kPa、E0=15 MPa进行设计，基础尺寸按3.2m×3.2m考虑，采用分层总和法估算地基最终沉降量为16.33mm。根据沉降观测结果，开闭所沉降稳定后的累计总沉降量为12-17mm。
显然，利用平板载荷试验和静力触探试验成果的计算结果与实际观测较为接近。
4.试验检测结果分析
4.1从试验方法的综合使用方面分析
从三种不同检测方法获得的地基承载力特征值来看，根据标贯击数依福建省标准《建筑地基基础技术规范》（DBJ 13-07-2006）[1]表C.0.6确定的承载力值最小，约160kPa；按平板载荷试验确定的承载力值最大，不小于220 kPa；按静力触探确定的承载力值居中，约为180 kPa。载荷试验是天然地基上模拟建筑物的基础荷载条件，通过承压板向地基施加竖向荷载，观察研究地基土的变形和强度规律的一种原位试验，属于现场模拟操作，是确定地基承载力最接近实际的手段，这已得到业界的共识，检测结果也被设计认可和采用。但是，由于该试验费用较高，一般只用于安全等级为一级的建筑物。
利用标贯击数查表确定砂土的地基承载力是目前岩土工程勘察中最常用的方法。福建省标准《建筑地基基础技术规范》（DBJ 13-07-2006）[1]表C.0.6与《工程地质手册》（第三版）[3]表3-2-36采用的其实就是《建筑地基基础设计规范》（GBJ 7-89）[6]附表5-8的数据。近二十多年来，随着经济的快速发展，工程建设项目虽然数量庞大，但普遍存在工期紧、勘察费低的现象，而且受场地工程地质条件与工程重要性等级等因素的影响，因此也少有对细砂层采用多种试验方法及沉降观测结果进行承载力的验证，并提出更新意见，而一直引用原有数据。
观点一：当场地有现场载荷试验时，对试验结果的采用应以载荷试验为主，其他试验方法为辅。
4.2 从砂土的压缩变形机理、密实度的表征分析
一般来说，砂土颗粒间孔隙连通性较好，地基承载力受地下水及孔隙气体的影响很小，其强度主要来源于固体颗粒间的滑动摩擦和咬合摩擦，前者会引起土体的剪缩，颗粒间的滑动趋向密实；后者会引起土体的剪胀、颗粒破碎和颗粒重新定向排列。因此，砂土的压缩变形稳定后承载力的提高基本上是砂粒结构排列在外荷作用下重新调整挤密的结果。
孔令伟、朱建群等人的研究（国家自然科学基金资助项目40372128）[9]指出，粉粒含量对砂土强度的影响表现在两个方面：（1）由于粉粒含量的增加，影响砂土的透水性，从而使砂土在外力作用下，超静孔隙水压力来不及消散而降低其有效抗剪强度；（2）砂土在外力作用下，砂颗粒间的相互错动导致处于砂粒接触点上的粉粒滑入孔隙中；或者，一部分粉粒仍处在接触点上而产生粉粒自身的弹性压缩（实际上该部分变形量非常小，可忽略不计），从而表现出较大的体缩。虽然从这个层面上来讲，砂土的粉粒含量、颗粒形状、级配、粒径等对其压缩变形有一定影响，但是该文献研究的是粉粒含量对松散状态（孔隙比e=1.07±0.005）下的片状粉细砂强度的影响，对不同粉粒含量在不同密实度状态下对砂土强度的影响问题，目前尚未发现有专门的研究资料。
众所周知，砂土的密实度是砂土体强度，即砂土体抵抗外力产生压缩变形能力的一种综合表征，这从现行有关规范的条文也可见一斑，例如：（1）国标《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）[2]第3.3.9条根据标贯实测值划分砂土密实度，未按砂土类别（粒组成分）进行细分；（2）行标《静力触探技术规则》（TBJ 37-93）[4]根据静力触探结果，对承载力与压缩模量的取值也并无砂土类别之分；（3）砂土作为基础持力层，对工程影响最大的就是液化问题，国标《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）[10]第4.3节对饱和砂土的液化判别虽然考虑了粘粒含量的影响，但也未考虑砂土的粉粒含量、颗粒形状、级配、粒径等因素，对不同类别的砂统一按标贯击数进行判别。
观点二：根据标贯击数确定的细砂地基承载力可以提高到与中、粗砂相当的水平。
4.3从试验成果的取用及地基沉降计算与沉降观测结果方面分析
地基沉降计算与实际沉降观测之间会存在一定差异，这是由于理论计算基于线弹性模型与土体的本构模型之间存在差异造成的，这在不少文献（如文献[8]）及教科书中都有论述。当然，沉降计算与变形参数的取值关系甚大，比如利用平板载荷试验成果计算的沉降量较小，就是因其变形参数取值较大的结果。本文讨论的是地基承载力的取值问题，在变形参数取值相同的情况下，基础尺寸将随地基承载力的减小而增大，造价也会相应增加。从地基沉降变形计算与沉降观测的结果来看，虽然计算结果与沉降观测之间存在一定差异，但利用平板载荷试验和静力触探试验成果的计算结果与实际观测仍较为接近，而利用标贯试验成果计算的结果与实测相差较大。若其他条件不变，利用标贯试验成果（fak取160kPa），即使压缩模量Es取10 MPa进行计算，基础尺寸达到3.7m×3.7m，其最终沉降量也达24.96mm。不但计算的沉降量仍然较大，而且基础尺寸也较大。
本工程实例设计采用了平板载荷试验结果（fak取220kPa，E0=15 MPa）进行设计。实际的沉降观测结果沉降较均匀，沉降量也较小，与理论计算值较为接近，满足国标《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）[5]的有关要求。
观点三：细砂在杆长修正后的标贯击数达到15击时，地基承载力特征值fak取220kPa是安全可靠的。
5.结论与建议
本工程实例的细砂层直接出露、厚度大、分布范围广、均匀性较好，试验条件好，与理论模型也较为接近，试验成果可靠度高，具有一定的代表性。综合以上的讨论和分析，目前根据标贯击数，依福建省标准《建筑地基基础技术规范》（DBJ 13-07-2006）[1]附表C.0.6确定的细砂地基承载力偏低，会在一定程度上造成工程浪费。建议：根据标贯击数，按该规范查表确定的细砂地基承载力特征值宜提高到与中、粗砂相当的水平，即细砂经杆长修正后的标贯击数不小于15击时，其地基承载力特征值不小于220kPa。
此外，建议对粉粘粒含量与不同密实度条件下的各粒级砂（若能同时考虑级配问题更好）的强度关系作深入的研究，为工程建设提供更详实的依据，在确保安全度的同时，尽量节省造价。
参考文献
[1]福建省工程建设地方标准DBJ 13-07-2006 建筑地基基础技术规范[S].中国建筑工业出版社，2006年
[2]中华人民共和国国家标准 GB 50021-2001 岩土工程勘察规范[S].中国建筑工业出版社，2009年
[3]常士骠等.工程地质手册（第三版）[M].中国建筑工业出版社，1992年
[4]中华人民共和国行业标准 TBJ 37-93 静力触探技术规则[S].中国建筑工业出版社，1993年
[5]中华人民共和国国家标准 GB 50007-2002 建筑地基基础设计规范[S].中国建筑工业出版社，2002年
[6]中华人民共和国行业标准 GBJ 7-89 建筑地基基础设计规范[S].中国建筑工业出版社，1989年
[7]中华人民共和国行业标准 JGJ 72-2004 高层建筑岩土工程勘察规程[S].中国建筑工业出版社，2004年
[8]马崇武 刘忠玉 王卫平. 传统地基沉降计算方法存在问题分析[J].东莞理工学院学报，2007，14（5）
[9]朱建群 孔令伟 钟方杰. 粉粒含量对砂土强度特性的影响[J].岩土工程学报 2007，29（11）
[10]中华人民共和国国家标准 GB 50011-2010 建筑抗震设计规范[S].中国建筑工业出版社，2010年
作者简介：朱金池（1968.5—），男，汉族，籍贯福建省仙游县，大学本科，毕业于中国地质大学（武汉），工程地质与水文地质工程师。