高速公路路基檢測中采用平板載荷試驗的應(yīng)用探討

肖淑華

(湖南建工交通建設(shè)有限公司， 湖南 長沙 410001)

在現(xiàn)代的高速公路工程施工中，通常采用天然基底形式，而要確保天然基底滿足公路修建的條件，測定是否滿足地基基礎(chǔ)設(shè)計中對承載力、穩(wěn)定性、變形特性的要求，就必須通過有效的測定和勘查，判斷天然地基的承載力是否有效。而載荷試驗技術(shù)是最直觀的測定手段，通過基礎(chǔ)受荷載時的模型試驗，直觀測定地基承載力和變形特性[1]。

1 工程概況

本高速公路路基施工項目建設(shè)的公路長為23km，其中存在一段農(nóng)田施工路段，有1-2mm厚的硬塑狀砂質(zhì)粉土覆蓋其上。在公路路基施工之前，應(yīng)用平板載荷試驗檢測路基基層，獲取相關(guān)承載力、變形模量等參數(shù)[2]。

2 平板載荷試驗簡介

2.1 平板載荷試驗方法

本工程采用慢速維持載荷法進(jìn)行平板載荷試驗，載荷平臺由液壓油泵、千斤頂?shù)炔糠纸M成，采用逐級施加的方式荷載，承壓板受到載荷平臺的反力系統(tǒng)施加的豎向壓力，對路基基層壓力板施加壓力。在試驗過程中，試驗人員可以利用液壓油泵確定試驗荷載量的大小，并且通過百分表的數(shù)值判斷地基沉降程度，觀察試驗結(jié)果[3]。

2.2 實驗設(shè)備及規(guī)格

路基建設(shè)工程中，主要采用半自動穩(wěn)壓載荷試驗設(shè)備，包括：由承壓板、液壓油泵、千斤頂組合而成的加荷和穩(wěn)定系統(tǒng)；由槽鋼、工字鋼等成分拼接而成的反力裝置，通過將砂袋加載在平臺上來增加荷載；通過百分表判定路基沉降情況等來進(jìn)行平板載荷試驗[4]。

3 試驗步驟

3.1 選擇恰當(dāng)測點

在平板載荷試驗之前，工作人員應(yīng)根據(jù)實際情況首先做好試驗準(zhǔn)備工作，包括試驗場地的選擇、試驗場地的測試點的選擇，從而提高試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，試驗人員應(yīng)綜合考量合理選擇測點，通常來說應(yīng)在就每個試驗場地選取 3個及以上測點，得出對比數(shù)據(jù)結(jié)果。

3.2 選擇試驗儀器設(shè)備

平板載荷試驗的儀器設(shè)備主要包含加荷設(shè)備、沉降觀測儀、承壓板等，其中承壓板的選取要求較高，面積控制在 0.25-0.4平方米，且必須保證適合的硬度和剛度。此外，還應(yīng)根據(jù)試驗現(xiàn)場的實際情況適當(dāng)調(diào)整，確保試驗的順利進(jìn)行。而選取的加荷設(shè)備其承載能力應(yīng)在最大荷載的 2倍之內(nèi)，且符合相關(guān)的載荷量、安全性、質(zhì)量等標(biāo)準(zhǔn)要求，試驗人員可以根據(jù)試驗現(xiàn)場具體情況選擇加荷設(shè)備的壓力源，如液壓裝置等，而選取的載荷臺架、反力構(gòu)架必須要具備足夠的穩(wěn)固性和安全性，承載能力在最大荷載的1.5-2倍之間。選取的沉降觀測儀應(yīng)具備在試驗過程中方面調(diào)節(jié)的特性，且穩(wěn)定性和牢固性得到保證，在測量過程中，讀數(shù)取值精確的到0.01米，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，防止誤差產(chǎn)生。

3.3 安裝試驗設(shè)備

在安裝試驗設(shè)備——承壓板時，試驗人員首先應(yīng)清楚試驗場地上的雜物，保證試驗場地清潔，同時調(diào)整地面的平整度，在試驗場地平整的情況下安裝試驗設(shè)備。試驗人員可以通過在承壓板放置地方鋪設(shè) 2厘米左右厚度的砂石調(diào)整地面平整度，通過水平尺進(jìn)行找平處理，確保平整。

3.4 試驗檢測

3.4.1做好試坑準(zhǔn)備

在進(jìn)行平板載荷試驗之前，試驗人員應(yīng)做好試坑準(zhǔn)備工作，在整個試驗過程中，切勿破壞路基土層結(jié)構(gòu)中固有的天然成分，并且根據(jù)承壓板面積確定試坑大小、程度，大多數(shù)試驗的試坑尺寸為承壓板面積的三倍。

3.4.2逐級加載

在平板載荷試驗過程中，應(yīng)采取逐級增加載荷的方式施加載荷，載荷量控制在原先預(yù)計的加載量之內(nèi)，控制 8級以內(nèi)。通常平板載荷試驗有兩種加載方式，其一是單循環(huán)慢速維持荷載法，其二是荷載逐級遞增，在試驗過程中兩種加載方式各有優(yōu)勢和劣勢，試驗人員應(yīng)根據(jù)試驗實際情況合理選擇。

3.4.3定時觀測沉降量

在觀測沉降量時，試驗人員應(yīng)保持定時觀測，定時觀測沉降數(shù)量的變化，在確定地基達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，繼續(xù)增加負(fù)荷量，達(dá)到試驗最終目的。例如：在每次施加負(fù)荷的前期1個小時內(nèi)，以10分鐘每次的頻率觀測沉降數(shù)量，記錄沉降數(shù)據(jù)，2個小時以后以更長的時間間隔定時觀測沉降數(shù)量變化，指導(dǎo)沉降數(shù)值降到0.1毫米左右的范圍時判定地基處于穩(wěn)定狀態(tài)，繼續(xù)加載。

3.4.4確定承載力特征值

負(fù)載試驗完成后，采取卸載回彈試驗，當(dāng)整個試驗結(jié)束后，收集數(shù)據(jù)，制成沉降曲線圖，直觀闡述試驗相關(guān)數(shù)據(jù)和試驗結(jié)果，重點描述圖形變化，確定地基承載能力特征。

3.4.5計算變形模量

將試驗數(shù)據(jù)直接帶入變形模量的的計算公式中，得到變形模量計算結(jié)果。

4 分析平板載荷試驗結(jié)果

4.1 試驗結(jié)果

為防止試驗過程中外界因素的干擾，對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響，實驗人員應(yīng)進(jìn)行3各試驗點的試驗，并且每個試驗點進(jìn)行3次左右試驗，從而保證試驗數(shù)據(jù)、試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，并且在P—S曲線圖中描繪每次的試驗數(shù)據(jù)，進(jìn)行對比分析，如圖1。

圖1 P—S曲線圖（1號試驗點）

4.2 統(tǒng)計變形模量

表1 變形模量統(tǒng)計表（MPa）

4.3 參數(shù)設(shè)計

分析試驗段點的P—S曲線圖，確定本工程路基地基承載力，1號試驗點測試結(jié)果如表2所示。

表2 1號試驗點地基承載力統(tǒng)計表（kPa）

4.4 試驗結(jié)果分析

根據(jù)工程現(xiàn)場測繪、鉆探結(jié)果可知，在 1號檢測區(qū)內(nèi)土層巖性較為穩(wěn)定，土層以園礫為主，局部存在卵石。根據(jù)圖1 P—S曲線圖分析可知，載荷試驗沉降量變化速度與加載大小呈反比，隨著加載增加，沉降量變化速度變緩，逐級趨向穩(wěn)定。分析試驗結(jié)果可知，1號試驗區(qū)場地上部土層密實度較小，峽部土層密實度較高，土層較為穩(wěn)定。圖1中 P—S3條曲線較為靠近，數(shù)據(jù)相差不大，代表3次試驗的外界干擾較小，可靠性較高，試驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性得到保證。

5 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前高速公路路基通常采取天然基底形式，因此在公路路基建設(shè)項目中，應(yīng)對地基承載力特征、變形特性等進(jìn)行測定，判定其是否滿足地基設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，公路地基承載力滿足建設(shè)要求。目前，根據(jù)工程實施經(jīng)驗，在判定公路地基承載力是否滿足地基基礎(chǔ)設(shè)計要求中，主要通過淺層平板載荷試驗，在公路路基檢測中有較高的運用前景。