王 磊 劉軍歧

陜西化建設(shè)備吊裝運輸公司 陜西楊凌 712100

與混凝土、砌體等材料相比，土壤屬于大變形材料，當(dāng)承受荷載增加時，隨著基礎(chǔ)變形的增大，地基承載力（即地耐力）也在逐漸加大，很難界定出一個真正的極限值。地基極限承載力的確定，實際上沒有一個通用的界定標準，也沒有一個適用于一切土壤類別的計算公式，主要根據(jù)工程經(jīng)驗所定下的界限和相應(yīng)的安全系數(shù)加以調(diào)整[1]。

吊裝場地的處理在實際施工中基本上按施工經(jīng)驗進行，對不同型號吊車的吊裝載荷、不同的對地壓力，采取不同的土壤開挖深度和回填方式，沒有科學(xué)的依據(jù)做支撐，尤其在大型設(shè)備吊裝時到底要處理多深才算合理，很難有個科學(xué)的界定。為此，對大型設(shè)備吊裝場地在相同壓力、相同深度下壓力衰減的變化規(guī)律進行地耐力檢測顯得尤為重要。

1 地基最終沉降量的彈性力學(xué)計算

地基沉降量通常指的是地基的最終沉降量，目前常用的計算方法有彈性力學(xué)法、應(yīng)力面積法、分層總和法，以及考慮歷史影響的沉降計算法。最終沉降量是地基在載荷作用下沉降完全穩(wěn)定后的沉降量。對于砂土，處理完成后即可測出沉降量；對于粘土，需要的時間會更長一些[1]。

對于局部載荷下的地基沉降，可以利用式（1），根據(jù)疊加原理求得。地基最終沉降量的彈性力學(xué)計算方法以Boussinesq 課題的位移解為依據(jù)，在彈性半空間表面作用著一個豎向集中力（p），表面位移就是地基表面的沉降量（s）[2]。

式中：b——矩形載荷的寬度或圓形載荷的直徑；

E0——變形模量；

p0——載荷面積內(nèi)某點處的分布載荷；

ω——無量綱沉降影響系數(shù)。

通常情況下，由于彈性力學(xué)公式是按勻質(zhì)線性變形半空間的假設(shè)得到的，而實際上地基通常是非勻質(zhì)的，按式（2）計算的基礎(chǔ)最終沉降量偏大。因此，利用彈性力學(xué)公式計算沉降的問題，在于所用的變形模量值能否真實地反映地基變形的情況[3-4]。

2 地耐力檢測裝置的原理及檢測

2.1 地耐力檢測裝置的原理

地耐力檢測裝置主要由電腦、分析儀、采集儀、壓力傳感器、數(shù)據(jù)通信線等組成，其通訊連接方式見圖1。

圖1 通訊連接原理圖

單個壓力傳感器通過承受的壓力，把壓力信號轉(zhuǎn)換成可用的電信號通過數(shù)據(jù)通信線輸出給采集儀，采集儀把采集的電信號進行放大處理輸出給分析儀，分析儀經(jīng)過對數(shù)據(jù)進行進一步的分析轉(zhuǎn)換處理在電腦上進行動態(tài)顯示。地耐力檢測現(xiàn)場見圖2。

圖2 地耐力檢測實物圖

2.2 地耐力檢測

在地耐力檢測試驗場地開挖一個3m×3m×2m的基坑，開挖后把壓力盒正下方壓實并保證平整，然后從下至上每層放置兩個壓力盒，間距為0.5m。目的一是為了測量時進行數(shù)據(jù)對比和后期數(shù)據(jù)的修正；二是為了檢測不同深度壓力衰減變化。

每層壓力盒在埋設(shè)時，壓力盒下面墊層要平整。放置好壓力盒后，在其上面鋪設(shè)0.5m 厚相同介質(zhì)的土壤找平后，用20t 配重靜載30min 后移開，后續(xù)的壓力盒按照前面方式逐層進行埋設(shè)。為了使土壤介質(zhì)之間的密實度達到試驗要求，當(dāng)埋設(shè)基礎(chǔ)厚度達到2m 時，用50t 配重做24h 靜載壓力?；娱_挖回填靜載壓力現(xiàn)場見圖3，素土與3∶7 灰土在2m 位置時靜載沉降24h后對比圖見圖4，監(jiān)測裝置測試流程見圖5。

圖3 基坑開挖回填靜載壓力圖

圖4 素土與3:7 灰土靜載沉降24h 后對比圖

圖5 測試過程流程圖

壓力盒埋設(shè)完成及基坑開挖回填靜載壓力后，分別進行壓力盒數(shù)據(jù)線信號線的連接、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置及調(diào)試。然后，在壓力盒正上方給予50t 的壓力，進行數(shù)據(jù)采集、觀測及數(shù)據(jù)分析等。

3 地耐力檢測實現(xiàn)的數(shù)據(jù)分析

由于壓力盒在不同土壤介質(zhì)中按相同深度分層鋪設(shè)，因此可以對不同土壤介質(zhì)、不同深度的壓力傳遞數(shù)據(jù)的衰減變化情況進行對比分析。配重底面積為2m×2m，總壓配重為50t（5 塊配重），單位面積受力為12.5t/ m2。素土在不同深度下測量的初始值及終值見表1 和圖5，3∶7 灰土在不同深度下測量的初始值及終值見表2 和圖6。

表1 不同深度下素土的壓力傳遞值 MPa

表2 3:7 灰土在不同深度下的壓力傳遞值 MPa

圖5 素土在不同深度下的壓力的變化趨勢

圖6 灰土在不同深度下的壓力變化趨勢圖

從以上測量結(jié)果可以看出：

（1）兩種土壤介質(zhì)在相同的壓力下都隨深度的變化而逐層遞減，在0.5～1m 之間兩種土壤介質(zhì)壓力變化大，1～1.5m 之間壓力變化不明顯；

（2）素土的變化相對于3∶7 灰土變化較明顯；

（3）在相同深度下，3∶7 灰土對壓力傳遞不敏感；

（4）兩種土壤介質(zhì)在2m 深度下壓力依然存在，根據(jù)3∶7 灰土的變化趨勢可以推測其在2.5m 的深度下壓力將變得很小，基本可以忽略。

4 結(jié)語

根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗采取不同的土壤開挖深度和回填方式對吊裝場地進行處理，缺少科學(xué)有效的數(shù)據(jù)做支撐。尤其在大型設(shè)備吊裝時，吊車站位區(qū)域到底要處理多深才算安全而經(jīng)濟合理，很難進行科學(xué)界定。

通過對素土和3∶7 灰土土壤介質(zhì)進行地耐力檢測，測出不同土壤介質(zhì)在相同壓力、相同深度下壓力變化的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)素土、3∶7 灰土在相同條件下壓力隨深度的增加而逐漸衰減，衰減較明顯的是3∶7 灰土。其在一定程度上克服了以往大型設(shè)備吊裝場地地基處理只能依靠經(jīng)驗的缺陷，不僅為地基處理節(jié)約大量的經(jīng)濟成本，也為大型設(shè)備吊裝提供可靠的安全保障。