换填垫层法静载荷试验
换填垫层法静载荷试验
换填垫层法静载荷试验探讨
徐宜威王加宝
(扬州市开元岩土工程检测有限公司)
摘要对换填垫层法静载试验依据的规范、压板尺寸的选择、承载力特征值的确定、承重墙压
板基准桩
三者距离进行了探讨。
关键词地基处理规范
1、换填垫层法静载试验依据的规范
目前，地基承载力静载试验依据的规范主要有：
（1）中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）附录A“复合地基载荷试验要点”，主要针对水泥土搅拌桩、砂石桩等复合地基。采用与原地基土质不同的材料的加筋增强体形成加固后的地基，该地基中的增强体与原地基协同工作共同承担外荷载，称为复合地基，所谓加筋体有竖向增强体、水平向增强体和斜向增强体三种形式，竖向增强全以桩（柱）或墩的形式出现，斜向增加体如土钉、斜加筋等，水平向增强体常常是土工聚合物或其他金属杆和板带。在水平向加筋增加体所加固地基中的土工聚合物、镀锌钢片、铝合金等材料则是充分利用其抗拉性能和与土之间产生的摩擦力承担外荷。按照复合地基的定义，没有任何形式的加筋增强体的地基就不是复合地基，因此换填垫层法所加固的地基不是复合地基，不能依据此规范进行换填垫层
法静载试验。
（2）中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）附录C“浅层平板载荷试验要点”，主要针对浅层天然地基。换填垫层法是对浅层软弱土层挖除，填筑易于压实的材料静载荷试验检无专门的检验规范，如果软弱土较厚而全部挖除不合理时，可将其部分挖除，填筑密实的垫层材料，但必须进行换填层以下土层的承载力及变形验算。换填垫层法的受力特性相当于上硬（处理深度内）下软（软弱下卧层）双层地基，其承载力和变形特性类似于承载力较高的天然地基，其载荷试验可以参照“浅层平板载荷试验要点”，但在压板的选择及承载力特征值的确定上应有所区别。
2、换填垫层法静载试验压板尺寸的选择
在现场通过一定尺寸的载荷板对地基直接加荷，根据方形荷载（z等值线图1（b），所测得的成果一般能反映相当于1~2倍压板宽度（或直径）的深度以内土体的平均性质。按中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）条文说明4.4.4条，载荷试验压板的边长或直径不应小于垫层厚度的1/3。当压板尺寸满足规范要求，但不太大时，载荷试验压板的边长或直径为垫层厚度的1/3~1/2，如图1b所示，此时载荷试验主要是检验垫层承载力。
载荷试验采用的压板通常总是小于实际基础的底面尺寸，当下卧层为软弱土层时（图2），小压板载荷试验检测的承载力仅仅检验垫层承载力，不能反映软弱下卧层的影响。因此当建筑物基础的实际尺寸远大于压板尺寸，荷载传递深度较深，如果存在软弱下卧层，应进行下卧土层的承载力及变形验算，或进行实际基础底面尺寸的大压板试验。
3、换填垫层法静载试验承载力特征值的确定
换填垫层法处理地基测点承载力特征的确定可参照中华人民共和国
国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）附录C“浅层平板载荷试验要点”C.0.6，其中的C.0.6第三条“当不能按上述二款要求确定时，当压板面积为0.25~0.5m2，可取s/b=0.01~0.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半”，但应用在换填垫层法处理地基时应进行调整：
（1）换填垫层法静载试验压板的边长或直径不应小于垫层厚度的1/3，其压板面积有时会大于0.5m2，当载荷试验压板的边长或直径为垫层厚度的1/3~1/2，载荷试验主要是检验垫层承载力。由变形计算原理得知，如果载荷板和基础下的压力相同，且地基土是均匀的，则它们的沉降值与各自宽度的比值（s/b）大致相等。对当压板面积为0.25~0.5m2限制应取消。当进行实际基础底面尺寸的大压板试验时，承载力同时反映垫层及下卧层的影响，其静载试验承载力特征值的确定还应考虑建筑特地基变形允许值的要求。
（2）由于换填垫层法处理地基时已分层压实，其承载力的变形特性类似于承载力相对较高的天然地基，对于本条中“s/b=0.01~0.015所对应的荷载”在应用换填垫层法处理地基时应为“s/b=0.01所对应的荷载”。
综上所述，在应用换填垫层法处理地基测点承载力特征值的确定时第三条应为“当不能按上述二款要求确定时：当载荷试验压板的边长或直径为垫层厚度的1/3~1/2，可取s/b=0.01所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半；当进行实际基础底面尺寸的大压板试验时，根据建筑物地基变形允许值的要求确定。”
4、承重墙、压板、基准桩三者距离
静载试验前，荷载先由试验点的两侧承重墙承担，承重墙基底产生附加应力，相应地周围便会出现沉降，因此在静载试验前，试验点已发生了沉降，承重墙对试验点产生了影响。在试验过程中，荷载通过千斤顶逐级加到试验点上，这样承重墙产生卸载。承重墙基底附加应力等值线如图1所示，承重墙基底附加应力分布如图3所示，利用《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）5.3.5条最终变形最计算公式：
，对于砂石垫层取E8=20MPa，当P0取300kp a/2=150kp a，b取1m时，计算深度参照《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）5.3.7条取2.5b（b为承重墙宽度），计算结果见图4所示，可以发现距离承重墙中心b处（b为承重墙宽度）净距处产生的沉降仅0.86mm，对静载试验点的影响很小，可忽略不计，因此对承重墙、压板、基准桩三者距离可不作要求，但在条件允许的情况下，三者之间尽量保持一定距离，可作如下要求：承重墙、压板、基准桩三者中心距离大于压板宽度或直径，这样在工程中形成一个易于实现的、统一的标准。