輕型圓錐動力觸探試驗（N10）在檢測地基土承載力特征值方面的誤差分析

摘 要：通過收集分析若干工程項目的輕探檢測數據和巖土工程勘察資料，依據相關規范對比分析，發現輕探檢測結果往往偏低，對影響輕探成果準確性的若干可能因素進行了分析，并針對性地提出了建議措施。

關鍵詞：輕型圓錐動力觸探試驗；地基土承載力特征值；誤差

中圖分類號：TU41" " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2024）11-0085-03

0 引言

輕型圓錐動力觸探試驗（N10，以下簡稱“輕探”）具有輕便、簡捷、經濟等優點，根據相關規范用語，其適用于“評定土的…地基承載力…”[1]或“判定地基承載力”[2]或“推定…地基承載力…”[3]。不管是“評定”“評價”或“推定”，說明該試驗手段在一定程度上可發揮檢驗和評價地基土承載力的作用，相關檢測規范也給出了承載力推定表。然而在實際工程應用中，查表推定的地基承載力特征值往往與勘察報告所提供的建議值差異較大。本文對影響輕探成果準確性的若干可能因素進行了分析，并針對性地提出了建議措施。

1 誤差綜述

在福建廈門地區的巖土工程勘察業務中，近半數會采用天然地基方案，基礎持力層一般為黏性土或花崗巖殘積土。廈門地區花崗巖殘積砂質黏性土承載力特征值的經驗值一般在190～230 kPa，根據標準貫入試驗標準值查地方規范承載力表格，或通過室內土工試驗抗剪強度指標計算出的承載力特征值一般也在該區間，故勘察報告大多是此建議值。

隨著工程質量管控日趨嚴格，采用天然地基方案的建設項目要在基槽（坑）開挖后，對天然地基承載力特征值進行檢測。在實施過程中，項目建設單位往往首選輕探手段來檢測承載力，相關檢測規范給出的承載力推定表也成為檢測機構出具數據、評定結論的主要依據。

然而，根據輕探擊數查表推定的承載力特征值，往往低于勘察報告中提供的建議值（據統計，殘積土推定承載力一般在150～190 kPa，偏低情況超半數），而設計時一般采用勘察建議值，也就意味著檢測出的承載力低于設計要求。承載力不合格，一方面給項目帶來不利影響，分析原因、解決問題，甚至可能需重新設計施工檢測，進而增加造價、延誤工期。另一方面也給勘察單位造成不良社會影響，建設單位往往會質疑勘察單位資料的準確性，在技術上也影響了勘察單位后續項目的承載力取值。

采用輕探查表推定的承載力不能滿足設計要求時，大多會采用載荷試驗進一步檢測，測定的承載力基本上能達到設計要求。經過長期實踐檢驗的數據采用輕探檢測出現了不合格現象，采用其他手段卻基本可達標，給從業人員帶來不小的困惑。

2 輕探準確性影響要素分析

究其原因，影響輕探準確性的因素主要有以下5方面。

2.1 承載力推定表的應用因素

我國幅員遼闊，巖土種類繁多，巖土性質迥異，而推定地基承載力所采集的數據為部分地區、部分工程試驗統計分析的結果，具有區域和數量上的局限性。因此，相關國家標準對確定地基承載力強調應用地區經驗，相關檢測規范給出的承載力也屬“推定”，強調為“初步判定”，并要求“宜結合載荷試驗結果和地區經驗進行評價”。對于花崗巖殘積土，在查推定表時均按“一般黏性土”取值，而殘積土屬特殊性土，是否完全屬“黏性土”類值得商榷。因此，生搬硬套規范，甚至對規范斷章取義，單純通過查表得出的數據具片面性，直接作為不合格結論的依據更不可取。

2.2 地基土卸荷回彈因素

在基坑（槽）開挖過程中，一方面機械擾動可能使地基土結構受到破壞而降低其力學強度；另一方面，開挖后上覆土壓力消失，地基土發生回彈（回彈量受挖深和地基土性狀影響，一般挖深越大回彈量越大。根據廈門地區工程經驗，挖深5 m的基坑基底回彈量約在15～30 mm。地基土的應力狀態較勘察期間發生改變，其表部變得疏松，承載力隨之降低，輕探擊數相應變小。據統計，偏低部位在0～0.4 m范圍內約占45%，在0～1 m范圍達85%，而且在上部約0.3 m范圍內的擊數明顯小于下部。所以若檢測深度不足，甚至僅檢測表層地基土，推定的承載力并不能反映整個受力層的真實狀態。

2.3 水對地基土承載力的影響因素

施工期間中，地下水位上升或受雨水等地表水形成的積水浸泡，均會導致地基土體含水量增加，土中的親水礦物（如殘積土中所含高嶺土）甚至含水飽和，地基土變得松軟。在廈門地區，地下水埋藏總體較小，水位受季節影響變化明顯。而區內廣泛分布的花崗巖殘積土及其風化巖具有泡水易崩解、軟化特點，基底“中硬土”泡水后在短時間內軟化嚴重，甚至會變得似“淤泥”狀，承載力急劇下降。

某項目以殘積土層（勘察報告建議承載力為210 kPa）為持力層，開挖后未及時排水，對驗槽時勘察代表提出的排水、清除表層?。ㄌ摚┩恋冉ㄗh可能也不夠重視，隨后通過輕探檢測出的承載力僅130 kPa，明顯失真，對后續設計施工影響嚴重。因此，施工期間若未采取有效的防、排或降水措施，亦會對輕探擊數及其對應的承載力造成較大影響。

2.4 檢測過程規范因素

相關規范要求，外業操作時，應“先用輕便鉆具鉆至試驗土層標高以上0.3 m處”，測試深度應“達到主要受力層深度以下”。資料整理時，“應計算單孔分層貫入指標平均值，再根據各孔分層的貫入指標平均值，用厚度加權平均法計算場地分層貫入指標平均值”。

按此規定，測試深度若按3 m（輕探測試深度一般不超過4 m；而大多數建筑的主要受力層深度若按應力擴散法估算，一般大于5 m）計，結合福建地區殘積土一般有隨深度增加力學強度增強的特性，貫入指標平均值將遠大于表層0.3 m的擊數。

從搜集的兩份檢測報告來看，圖1左圖直接從開挖面開始檢測，且檢測深度僅0.3 m，明顯不符合規范要求，甚至無法形成關系曲線，擊數僅28擊，推定承載力150 kPa；而右圖從開挖面下0.3 m開始，檢測深度2.7 m，雖上部擊數偏小，但統計平均值36擊，推定承載力可達185 kPa。

此外，操作過程難免存在人為誤差。由于系人工手動操作，觸探桿傾斜度（規范要求最大偏斜度為±2%）、落錘高度（規范要求偏差為±0.02 m）及錘擊速度（15～30擊/min）難免出現超規范情況，錘擊能量受到影響，導致實測擊數出現偏差。

2.5 現場測試人員工程經驗因素

如果測試人員工程經驗相對欠缺，且對本地區巖土性質認識不足，事先亦未研究勘察報告，外業工作時可能無法發現檢測區異常情況，如明顯泡水部位、超挖回填部位等，內業處理時亦未剔除異常數據，基本上只能生硬地執行規范，只查表格提供結果，這樣的檢測結論可信度較低。

3 建議措施

具體有以下6點措施。

第一，基坑（槽）開挖至接近基底標高時，應預留足夠厚的保護層，臨近部位宜采用人工開挖，避免地基土受機械擾動而破壞其土體結構、降低承載力。

第二，施工過程中嚴格按基坑（槽）支護設計方案采取降水、排水或截水等治水措施，以免地基土受水浸泡降低其承載力。

第三，檢測過程中嚴格按照規范操作。落錘應為自由落錘，禁止落錘達到指定高度松手時手上附帶向下用力，并且落錘松手時高度不應超過0.5 m，或者制備帶上部封頂裝置。

第四，對試驗結果進行修正?！稁r土工程勘察規范》（GB 50021—2001）（2009年版）第10.4.4條規定：應用試驗成果時是否修正或如何修正，應根據建立統計關系時的具體情況確定[1]。建議相關部門進一步大量收集區域范圍內不同土層、不同深度位置的輕探擊數與地基承載力的對比數據，通過對擊數進行回歸分析，建立區域范圍內擊數與承載力的關系公式或擊數修正系數，使獲取的數據更符合工程實際。

第五，在未建立確切的關系公式或確定修正系數前，建議以載荷試驗、標準貫入試驗等原位測試方法為主要手段，動力觸探試驗為輔助手段，同時結合勘察報告、地區經驗綜合測定地基承載力。福建省地方標準《巖土工程勘察標準》（DBJT 13-84—2022）第13.5.4條關于圓錐動力觸探試驗適用性的規定中，刪除了該手段在推定地基承載力方面的應用；而在該標準相應的條文說明中也明確：“由于未收集到圓錐動力觸探試驗與地基承載力、變形模量的對比資料，雖然該試驗方法使用很普遍，但僅可以將其用于判斷碎、卵石層和砂土的狀態和密實度”。在2014年8月，廈門市建設與管理局發布了《廈門市住宅工程質量常見問題防治若干技術措施》，隨后福建省住房和城鄉建設廳轉發了該“技術措施”，要求全省從事住宅工程建設的設計、施工、監理單位嚴格執行該“技術措施”。該“技術措施”在“天然地基”章節的“檢測要求”中明確規定：“天然地基的承載力必須采用現場淺層平板載荷試驗進行檢驗”。以上規定就是在發現單純應用圓錐動力觸探試驗手段來確定地基承載力的缺陷后，進而提出綜合分析、綜合確定的要求。

第六，建議測試人員應具備一定的巖土工程知識和經驗，具備異常情況鑒別、異常數據處理能力，對相關規范進行深入研究。當遇到檢測結果與勘察報告中建議的承載力相差較大時，宜與原勘察單位溝通或咨詢巖土方面的專家，幫助去偽存真。

4 結束語

目前，該地區輕探仍是檢測承載力的主要手段之一。在新的公式關系或技術標準出臺前，輕探檢測過程應嚴格按照現有規范執行，結論宜用于初步評價，與勘察報告提供的承載力差異較大時，應分析原因，增加試驗點數量，結合工程具體情況采用多種原位測試手段綜合確定地基土承載力，在保證質量的同時最大程度避免由于數據差異影響工程的順利進行。

參考文獻

[1] 中華人民共和國建設部.GB50021-2001， 巖土工程勘察規范（2009 年版）[S].

[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部.JGJ340-2015，建筑地基檢測技術規范[S].

[3] 福建省住房和城鄉建設廳.DBJ∕T 13-146-2012，建筑地基檢測技術規程[S].

收稿日期：2024-05-06

作者簡介：冉興明（1979—），男，四川遂寧人，本科，高級工程師，研究方向：巖土工程勘察與設計。