旁压试验估算地基土水平基床系数方法探讨摘要：根据某工程旁压试验的测试结果，结合地区经验，探讨采用旁压试验估算地基土水平向基床反力系数的方法。

关键词：旁压试验；地基土水平向基床反力系数
地基土水平向基床系数为土抗力与水平位移之间的比例系数，对于多支撑式基坑挡墙围护结构设计，目前多采用的分析方法是竖直弹性地基梁法，作为此种方法中的重要参数，地基土水平基床系数的取值对基坑围护结构设计的科学合理性具有重要意义。

本文主要探讨采用预钻式旁压试验确定地基土水平向基床系数的方法。

一、影响基床系数的因素
基床系数的大小与土体的类别、物理力学性质、结构物基础部分的形状、大小、刚度、位移有关以外，还和埋深、应力水平、应力状态、地下水、时间效应等因素有关，这些因素共同决定了基床系数是一个不容易确定的指标。

[1]细粒土与粗粒土之间所表现的特性有显著的差异性，细粒土稠度增加，粗粒土密实程度的提高都会使基床系数增加[2]；基床系数与基础尺寸密切相关，基础尺寸越大，基床系数就相应减小，有关试验研究表明，因土的复杂性，土体的变形量与基础尺寸并不完全是呈线形关系变化，即基床系数与基础尺寸的关系不一定是线形关系。

[3]
二、预钻式旁压试验简介
预钻式旁压试验（pmt）是通过旁压器在预先打好的钻孔中对孔壁施加横向压力，使土体产生径向变形，利用仪器量测压力与变形
的关系，测求地基土的力学参数。

旁压试验可理想化为圆柱孔穴扩张课题，并简化为轴对称平面应变问题。

典型的旁压曲线可分为三个阶段：
ⅰ阶段：初始阶段；
ⅱ阶段：似弹性阶段，压力与体积变化量大致呈直线关系；
ⅲ阶段：塑性阶段，随着压力的增加，体积变化量也迅速增加。

ⅰ-ⅱ阶段的界限压力相当于初始水平应力p0；ⅱ-ⅲ阶段的界限压力相当于临塑压力pf；ⅲ阶段末尾渐近线的压力为极限压力pl。

三、预钻式旁压试验求取地基土水平向基床反力系数
利用旁压试验估算地基土水平向基床反力系数可按下式确定：km=δp/δr
式中：δp为压力差
δr为δp对应的半径差。

[4]
从上式结合典型旁压试验p～v曲线可见，旁压试验在似弹性阶段压力与体积变化近似呈线性关系，水平向基床反力系数基本为一个常数；在弹塑性阶段，压力与体积变化呈线性关系，随压力增大体积变化也越来越大，并直至破坏，此时随变形量的增加侧向基床反力系数也逐渐减小。

由于旁压试验不同阶段得到的基床反力系数不同，因此，确定合理的压力取值范围就成为确定基床反力系数的关键。

从工程角度分析，基坑开挖施工时土体的变形介于似弹性阶段
和弹塑性阶段，因此，笔者考虑是否可取旁压试验临塑压力附近压力段求取水平向基床反力系数，以下，根据某工程实例验证该方法的可行性。

（一）工程概况
“上海市青草沙水源地建设五号沟泵站工程”为“上海市青草沙水源地建设项目”陆域输水枢纽泵站，泵站的工程规模为708万m3/d，基坑平面尺寸约130×105m，开挖深度达25.0～35.0m。

根据该项目的岩土工程详勘报告，拟建泵房区域地层分布情况见下表1。

表1：泵房区域地基土分布情况一览表
（二）工程资料整理
工程在详勘阶段，在拟建泵房区域布置了若干个预钻式旁压试验孔，笔者对旁压成果整理分析，分别统计计算各层土旁压试验点在临塑压力附近压力段的地基土水平向基床反力系数见下表2。

表2：旁压试验估算基床系数分层统计表
根据收集资料，上海地区流塑状态的粘性土水平向基床反力系数kh约3～15mpa/m，软塑状态的粘性土及松散状态的粉性土kh约15～30mpa/m，可塑的粘性土及稍密～中密粉性土kh约30～
150mpa/m，密实砂土kh约100mpa/m以上。

[5]
详勘报告中建议地基土水平向基床反力系数第③1层为6mpa/m，
第④层5mpa/m，第⑤1层10mpa/m，第⑤3-2层40mpa/m，第⑦2层70mpa/m。

（三）资料对比分析
五号沟泵站工程泵房基坑施工已完成，主体结构已施工至±
0.0，根据施工中基坑监测数据，本工程泵房在基坑施工过程中，围护结构、基坑周围地区变形均在控制范围内，证明详勘报告中提供的各项参数科学、合理。

对表2中数据、收集资料及详勘报告建议数据进行对比分析，可得如下结论：
取临塑压力后一级、二级压力估算得到的地基土水平向基床反力系数的平均值除第⑦2层外，其余土层与上海经验及详勘报告中建议数值均较为接近（差异最大为10.8%，最小仅1.6%）；
第⑦2层水平向基床反力系数旁压试验估算成果与上海地区经
验最小值差异约17.8%，同时详勘报告建议值与上海地区经验最小值差异约25%，详勘报告从工程安全考虑，对第⑦2层数值进行了适当折减；
取临塑压力后一级、二级压力估算得到的地基土水平向基床反力系数的平均值，精确至百位后，其所得数值与上海地区目前经验惯用数值基本一致，可满足工程需要。

四、结语和展望
1．近年来，国内工程建设领域蓬勃发展，深基坑工程层出不穷，如何确定科学、合理的基坑设计参数成为岩土工程届的一个重要课
题，旁压试验作为一种原位测试手段，以其适用岩土层范围广、较少受到深度限制，越来越受到青睐。

2．以往，旁压试验主要用来获得土体的临塑压力、极限压力、静止侧压力系数、旁压模量等参数，旁压试验估算水平向基床反力系数应用较少，从上述对比分析可见，旁压试验亦可较为准确的获得地基土的水平向基床反力系数。

3．本文结合“上海市青草沙水源地建设五号沟泵站”工程的勘察、施工，采用旁压试验临塑压力后一级、二级压力估算地基土水平向基床反力系数，估算成果与工程实际使用数值较为接近，但由于试验样本较少，难免存在偏差，仍应进一步收集资料，完善计算方法。

参考文献．
[1]张迪，李晓昭，等．水平基床系数的影响因素分析．桂林工学院学报，2003，23( 3 )．
[2]陈忠汉，程丽萍《深基坑工程》机械工业出版社，1999．
[3]仲锁庆，张西平，潘海利．地基土基床系数研究．地下空间与工程学报，2005．
[4]上海市工程建设规范．岩土工程勘察规
范．（dgj08-37-2002）．
[5]上海市工程建设规范．地基基础设计规
范．（dgj08-11-2010）．
作者简介：陈琛（1978- ），男，上海人，上海岩土工程勘察设。