平板荷載試驗中外標準應用對比

雷先順 李漪

(湖北省電力勘測設計院有限公司 湖北武漢 430040)

巖土工程中，地基承載力和變形模量是地基基礎設計中的重要內容，平板載荷試驗（Plate Load Test，PLT）以其直觀、準確、可操作性強等特點成為國內外應用最廣泛的原位試驗之一。

國內學者對平板載荷試驗中作用載荷、載荷板尺寸、試驗結果分析等方面進行了研究。朱幸科等人[1]研究了邊載效應對淺層平板載荷試驗的影響。張亮[2]對CFG樁復合地基承載及變形性狀進行了現場試驗和數字模擬研究。張玉成等人[3]分析了載荷試驗的尺寸效應，總結了利用小壓板載荷試驗確定實際基礎的p-s曲線，從而確定淺層和深層地基承載力。崔夢麟[4]通過某城市垃圾填埋場項目，對大尺寸平板載荷試驗與數值模擬進行了研究。張文龍等人[5]等對內蒙古地區，某粉細砂地基平板載荷試驗中尺寸效應分析進行了研究。辛明靜[6]通過FLAC 模擬了載荷試驗中基準點、堆載位置等因素對結果的影響。婁俊慶等人[7]總結了中美平板載荷試驗規程的對比，有很好的實際工程應用價值。唐譯等人[8]通過現場平板載荷試驗研究了含水率對含黏粒砂土承載力的影響規律。程永輝等人[9]利用超大尺寸的平板載荷試驗，研究了垃圾填埋場變形特性研究。秦振華[10]對于在軟土地基中開展平板載荷試驗，其試驗穩定的標準進行了研究。楊光華[11]依據現場原位壓板載荷試驗，建立了一套地基設計的新理論。

國外工程中，受歷史影響，建設方、設計、勘察、施工方和監理方大多參照美國標準和歐洲標準，尤以美國標準較多。其中部分條款和中國標準存在差異，可能會導致試驗結果有所差別。另外，在國外的工程體系中，監理方權力較大，且往往不認同中國標準，如若溝通不順利，常常會對工程設計和施工產生較大阻礙。該文分析了中美歐平板載荷試驗的異同點，結合筆者負責的實際工程案例，總結了相關的工程經驗，以便更好地解決在國外工程中遇到的此類問題。

1 國標和美標的異同點

在國內規范中，如《巖土工程勘察規范》（GB 50021—2001）、《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007—2011）和《建筑地基檢測技術規范》（JGJ 340—2015）等規范，均對平板載荷試驗進行了比較詳細的說明。美標ASTM 是在筆者在國外工程中遇到最多的標準，如越南、緬甸、泰國、孟加拉等國均采用ASTM 標準。在美標ASTMD1195（Standard Test Method for Bearing Capacity of Soil for Static Load and Spread Footings）中亦對該試驗進行了比較詳盡的說明。主要總結一下兩種規范中的主要不同點，具體內容如表1所示。

表1 中、美平板載荷試驗規定的區別

通過對比可以發現，中國標準對承壓板尺寸的規定比較詳細，特別是對于軟土和填土均做出了明確的規定。而在美國標準ASTM 中，對承壓板尺寸只是給定了一個范圍值，沒有統一的尺寸要求。此外，對于試驗沉降穩定標準，無論是快速法和慢速法，中國標準均有嚴格規定；美國標準ASTM的加荷速率較快，沒有明確沉降穩定標準?？梢?，中國標準的試驗要求更具有實操性，便于統一標準。

同時，在中國規范中，還可以根據p-s曲線計算地基土的變形模量、基床系數等參數。很多地方地基基礎設計規范中，還有相應的經驗表格，可以直接查詢相關的巖土物理和力學參數。

2 工程實例

結合筆者已處理的一項國外工程實例，簡單交流一下現場進行平板載荷試驗時的一些體會。某泰國500 kV 變電站EPC 擴建項目位于泰國南部，由國內某設計院進行勘測、設計和施工。前期勘測工作直接委托了泰國當地一家巖土勘察公司完成?；A設計采用天然地基、板式基礎，根據該工程合同要求，進行基礎施工前，需要在現場進行平板載荷試驗，以驗證地基承載力滿足設計要求。明確了該項目的勘察和設計均采用美國標準?，F場載荷試驗明確執行ASTMD1195標準。

在泰國現場進行淺層平板載荷試驗操作中，一般首先選擇試驗點位，在場地用挖機開挖一試坑，清除表層擾動土。為保證承壓板水平、并與土層均勻接觸，在承壓板與土層接觸處鋪設厚度不超過20 mm中砂或粗砂找平層，然后放置承壓板。承壓板盡可能設置在試坑中間位置。然后利用挖機自重作為加載反力裝置（類似于國內的混凝土試塊壓重平臺），挖機兩個履帶作為支墩，其操作相對國內較簡單。一個完整的試驗大概需要3 h。

EPC項目部在基礎施工前邀請了當地一家地基檢測公司對場地地基進行了平板載荷試驗。實驗結果顯示地基承載力僅為前期地勘報告提供承載力的1/3，不能滿足設計要求。

如果業主認可了該地基檢測結果，則會涉及變電站主變壓器基礎設計的重大變更。筆者在獲知該消息后，第一時間從國內趕赴項目現場，和EPC項目部討論了上一次平板載荷試驗的詳細情況，決定重新邀請了另一家地基檢測公司，進行現場試驗。在現場監理和業主的監督下，現場試驗順利完成。試驗結果顯示，場地地基承載力完全滿足原基礎設計要求，前期勘察報告無誤。針對兩次試驗結果的明顯差異，分析了主要的原因。

2.1 選的測試點位置要有代表性

規范規定測試點一般每個場地不宜少于3 個，淺層平板載荷試驗點位應布置在基礎底面標高處。當場地內巖土體分布不均勻時，應適當增加測試點數量。平板載荷試驗是采用“以點帶面”的方式，檢測場地的地基承載力。由于場地巖土分布的不均勻性，會導致載荷試驗結果有一定的差異，部分軟弱位置的試驗結果不宜作為整個場地的代表性結果，應該加以注明，并做出相應處理意見。該變電站場地巖土分布不均勻，局部確實存在軟弱粉質黏土層。前期試驗位置若選擇在該處，試驗結果則相差甚遠，會造成以偏概全。

另外，我國對勘察工作的重視程度，明顯是好于國外。國內對于巖土勘察，有非常嚴格的規范條文，有較完善的勘察報告審查程序。各種巖土勘察規范的獨立性較強，比如《巖土工程勘察規范》（GB 50021—2001）（2009 版）、《變電站巖土工程勘測技術規程》（DL/T 5170—2015）、《市政工程勘察規范》（CJJ 56—2012）、《公路工程地質勘察規范》（JTG C20—2011）等。對勘探點的數量、布置位置、勘探方法等都有著非常具體、嚴格、量化的要求，可操作性強，往往一本規范就涵蓋了所有的勘察試驗方法。但是，國外規范很多地方并未對上述問題進行明文規定，完全取決于現場巖土工程師和監理工程師的個人技術水平決定。另外，國外規范會大量引用其他規范、或者學術性的成果。一方面，給予了專業技術人員較大的靈活性，非?？简瀻r土工程師的技術水平；另一方面，由于缺少勘察報告圖審環節，為節省造價，造成了相較于國內同樣規模的變電站工程，勘探點數量明顯偏少。

在該項目中，面積約5 000 m2的變電站擴建區。在前期勘察過程中，業主僅僅同意布置了4 個取土勘探點，勘探深度均為15 m。這樣的勘察工作量和國內同規模的可研設計階段勘察工作量差不多，其勘察工作不到位明顯導致對該工程場地的地質條件認識不足。原鉆探揭示的地層從上到下大致是：（1）松散粉細砂，厚度約1～2 m；（2）中密粉土，厚度約3～8 m；（3）硬塑粉質黏土，厚度大于8 m。在原勘察點位，并未發現有一層軟弱粉質黏土層。但在后期進行平板載荷試驗時，通過挖土機明挖試坑，發現了該層軟土。

2.2 應充分考慮天氣等不利影響

為了防止試驗過程中場地地基土含水率的變化或地基土的擾動，導致影響試驗效果，中美規范均要求保持試坑或試井底部巖土的原狀結構和天然濕度。必要時，應在承壓板周邊2 m 范圍內覆蓋防水布。在第一次測試時，項目現場連續下雨多日，地下水水位升高，地基土含水率大大提高，導致地基土的強度降低。

第一次進行現場平板載荷試驗時，業主為了搶工期，不顧檢測單位的意見，強行開展現場測試。這也是導致測試結果偏低的重要原因。

2.3 應嚴格按照試驗要求和步驟進行試驗

經過和現場項目部同事溝通。在第一次試驗過程中，沒有完全按照相關規范要求開展試驗，主要存在以以下問題。

（1）試驗設備簡易、較粗糙。為了保證變形值的準確性，中外試驗標準均要求設置基準梁，且對基準梁的位置、尺寸等有具體的要求。而原試驗中，甚至沒有設置基準梁，直接將百分表放在承壓板的旁邊，必然會造成較大的誤差，具體如圖1、圖2 所示。（2）試驗深度土層擾動嚴重、直接用挖機挖至試驗深度，未在將到達試驗深度前20 cm時，采用人工作業，平整試驗位置。該項目場地檢測深度范圍內為粉土、且地下水位較高，采用大型挖機作業，本身就會對試驗點位處的粉土造成較大的擾動，加之雨水浸泡，受擾動后的粉土強度迅速降低。（3）未進行先期預壓，在安裝好儀器設備后，就立即加壓，并開始記錄承壓板沉積數據，導致初始沉降值明顯偏大，后期又未對試驗結果進行適當修整。（4）承壓板尺寸不合規，采用的承壓板偏小，尺寸明顯不符合規范要求，等等不規范的操作都會嚴重影響試驗結果。

圖1 第一次現場平板載荷試驗

圖2 第二次現場平板載荷試驗

2.4 需適應當地的工程習慣

相較國內，泰國當地工程師待遇和地位較高，尤其是監理工程師，對項目現場所有的事情均有舉足輕重的發言權。在進行現場試驗前，務必先要將試驗方案報監理工程師審核簽字。邀請其在現場進行旁站監督，現場試驗數據需要其簽字。此等流程需要嚴格按照要求執行，否則，監理工程師就可能直接判定試驗結果無效。

筆者在現場進行平板載荷試驗時，在一處測試點開挖時，發現了一層約1.5 m 的軟弱土層，試驗結果遠遠低于理想值。通過與現場監理的及時解釋溝通，另外增加了3 處試驗點。并同意在后期施工中，對存在該層軟弱土的局部位置進行地基碎石換填處理。避免了大面積進行基礎設計調整的不利結果，同時也對于現場施工進行了解釋說明，得到了現場業主和監理的認可。

3 結語

在國外進行平板載荷試驗時，由于采用的規范不同，各國的工程習慣不同，需要正確認識到其差異性。個人建議，既要堅持科學合理，也要做到入鄉隨俗。才能更好地得到真實的、符合當地設計習慣的試驗結果。