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例析古建筑修复地基承载力设计

1前言

宁波江北天主教堂始建于公元1872年，为全国重点文物保护单位，是典型

的哥特式建筑，于2014年7月被大火严重烧毁。我们有幸参与了该项目修复的

地质勘察工作，采用坑探、钻探、静力触探及浅层平板载荷试验等手段为该项目

提供了较为详尽的地质资料。

关于由两种方法得到的地基土承载力特征值、变形模量与压缩模量间的关系，

已有较多的研究资料。但宁波作为典型的软土地区，该方面的经验总结较少，笔

者以此项目为契机，整理了相关数据，并陈述了自己一些体会。

2场地地层情况简述

场地位于宁波市江北区中马路20号，东侧为甬江，西侧为人民路。经现场

坑探显示，教堂基础为条石基础，宽度约60cm，埋深约80cm，其影响深度范围

内主要土层为：

Z层杂填土，杂色，由粘性土、碎、块石、砼块组成，土体结构稍密，土质

不均匀，层顶敷设水泥砖，局部孔段砼块径达50cm以上，层厚0.70～4.00m左

右。

1层淤泥质粉质粘土：褐灰色，流塑状，局部孔段软塑状，高压缩性，层厚

0.70～1.30米。

2-1层淤泥质粉质粘土：灰色，流塑状，高压缩性，层厚0.50～1.30米。

2-2层淤泥质粉质粘土：灰色，流塑～软塑状，高压缩性，层厚0.50～2.00

米。

2-3层淤泥质粉质粘土：灰色，流塑状，高压缩性，层厚14.20～18.00米。

场地地基土物理力学指标见表1

场地土层物理力学性质指标一览表1

本次浅层平板载荷试验置于第1层淤泥质粉质粘土层顶。

3试验方法

3.1试验过程

设计要求地基承载力特征值不小于80kPa，本次试验最大加载量为设计值2

倍，即160kPa，承压板为圆形，面积为0.5m2，分8级加载，分级荷载为20

kPa。加压采用RSS302型电动油压千斤顶及与之配套的高压油泵加压，圆形承

压板对称布置4只量程为50mm的位移传感器（精度为0.01mm），配备RS—

JYC型荷载测试分析仪自动测读记录沉降数据。具体试验过程按《建筑地基基础

设计规范》GB50007-2011附录C进行，本文不再赘述。

3.2试验数据分析

1）确定地基土承载力特征值

我们对该项目场地内做了3个点的平板载荷试验。试1点加载至设计要求

荷载，试2点、试3点在加载至140kPa时，均满足GB50007-2011附录CC.0.5

条有关终止加载的条件，遂终止加载。实测P-S曲线见下图：

试1（总沉降7.66mm）

试2（总沉降55.30mm）

试3（总沉降56.87mm）

荷载与沉降数据见下页表2：

根据GB50007-2011第C.0.7条，地基土承载力特征值可按以下方法确定：

A）当p-s曲线上有明显比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；

B）在p-s曲线或s-lgt曲线上能确定极限荷载，且该值小于对应比例界限

的荷载值1.5倍时，取极限荷載的1/2；

C）当不能按上述两条确定时，如压板面积为0.25～0.50m2，取某一相对

沉降值（即s/d，d为承压板宽度）所对应的荷载为地基土承载力基本值。对于

低压缩性土和砂土，可取s/d=0.01～0.015所对应的荷载值；

综上，试1、试2、试3点的地基土承载力特征值、、分别为：80kPa、

60kPa、60kPa。其极差未超过平均值的30%，取其算术平均值kPa作为场地内

第1层淤泥质粉质粘土的承载力特征值。

2）估算变形模量

据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001第10.2.5条，浅层平板试验的变形

模量（MPa），可按下式计算：

式中：——刚性承压板形状系数，本次试验为圆形承压板取0.785；

μ——土的泊松比，本次试验取0.38；

——承压板直径，为0.8m；

——曲线线性段的压力（kPa）；

——与对应的沉降（mm）。

对试1、试2、试3点，我们均取为60kPa时对应的沉降3.96mm、9.62mm、

8.17mm（表2阴影部分数据）计算变形模量。得、、，其算术平均值。

4数据比较

4.1地基承载力特征值比较

上述可知，由浅层平板载荷试验确定的地基土承载力特征值为kPa，据