靜力觸探試驗(yàn)在公路地基承載力檢測(cè)中的應(yīng)用

張書芬

摘要：本文在全面了解靜力觸探試驗(yàn)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以某軟土路基段為例，采用靜力觸探試驗(yàn)進(jìn)行軟基承載力檢測(cè)，重點(diǎn)對(duì)試驗(yàn)應(yīng)用過(guò)程及結(jié)果進(jìn)行了分析與探討，以期提高檢測(cè)準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：靜力觸探試驗(yàn);承載力;特點(diǎn);工程概況

一、靜力觸探試驗(yàn)的特點(diǎn)

靜力觸探是指通過(guò)壓力裝置向試驗(yàn)土層內(nèi)壓入觸探桿，利用量測(cè)系統(tǒng)，對(duì)土的貫入阻力進(jìn)行測(cè)定，從而獲取土的容許承載力、變形模量等基本物理力學(xué)特性。因地層類土的類型不同、軟硬程度不同，因此，觸探桿探頭所受阻力也存有一定區(qū)別，此類大小不一的貫入阻力通過(guò)傳感器電信號(hào)可輸入到記錄儀表內(nèi)并進(jìn)行記錄。以此通過(guò)貫入阻力和土的工程地質(zhì)特征之間的定性關(guān)系或統(tǒng)計(jì)相關(guān)關(guān)系，來(lái)獲取工程地質(zhì)勘察信息，例如淺基承載力等。在公路地基承載力檢測(cè)中，靜力觸探試驗(yàn)具有操作簡(jiǎn)便、工作效率高、檢測(cè)速度快、精度高等優(yōu)勢(shì)。其主要特點(diǎn)如下：

（一）通過(guò)靜力觸探劃分土層，通過(guò)測(cè)試可獲取連續(xù)性數(shù)據(jù)，還原土層信息，增強(qiáng)分層的客觀性，減少或消除工程技術(shù)人員的主觀意識(shí)干擾。

（二）作為一種原位測(cè)試方法，靜力觸探可同時(shí)實(shí)現(xiàn)勘探和測(cè)試的功能，能夠提高土層信息檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

（三）靜力觸探無(wú)需取樣，再現(xiàn)性好，相比常規(guī)勘察方法鉆探、取樣及室內(nèi)試驗(yàn)等，無(wú)需擾動(dòng)土樣，可直接測(cè)試原狀土，檢測(cè)結(jié)果良好。

二、工程概況

某公路工程為雙向四車道，全長(zhǎng)143.182公里，路基寬28m。經(jīng)勘查報(bào)告發(fā)現(xiàn)，本路段存在范圍較廣的軟土，地勢(shì)低洼，地下水豐富，導(dǎo)致土質(zhì)長(zhǎng)期受水浸泡而軟化。針對(duì)軟土段，本工程采用鉆探、輕型觸探等方法進(jìn)行了軟基前期勘察作業(yè)，其中K0+000vK92+642段為勘察路段，全長(zhǎng)92.642km，其中軟土段較長(zhǎng)，為53.4km。勘察時(shí)，機(jī)械鉆孔數(shù)量為132個(gè)，簡(jiǎn)易勘探孔共606個(gè)，土樣共77組，標(biāo)貫為492次。

勘查顯示，沿線多為飽和淤泥、淤泥質(zhì)粘土及砂土等軟土類型，呈流塑一軟塑狀，為2～6m厚，最大值可達(dá)到8m左右。一般來(lái)講，采用清淤換填或水泥攪拌樁復(fù)合地基方案進(jìn)行軟基處理。根據(jù)工程實(shí)際情況，45.8km為清淤換填段長(zhǎng)度，7.6km為攪拌樁段長(zhǎng)度，需287055根樁，平均樁長(zhǎng)5.6m。通過(guò)上述情況了解到，此次施工前針對(duì)軟土段進(jìn)行了大量前期勘察工作，但整體來(lái)講，軟土取樣數(shù)量較少，這表明軟土取樣條件不太好，多數(shù)軟土無(wú)法取出原狀土樣。表1為本路段軟土特性指標(biāo)。由此可見(jiàn)，試驗(yàn)結(jié)果存在一定離散性，在不具備取樣條件的部位進(jìn)行大量標(biāo)貫試驗(yàn)，然而，由于標(biāo)貫擊數(shù)在1～5擊之間，仍無(wú)法準(zhǔn)確判定軟土特性，這也是常規(guī)軟土勘察方法存在的主要缺陷。

三、靜力觸探試驗(yàn)的應(yīng)用

為全面了解和精確判斷軟土特性和力學(xué)指標(biāo)，需做好試驗(yàn)檢測(cè)工作。根據(jù)工程實(shí)際和地質(zhì)條件，決定采用靜力觸探法進(jìn)行軟土地基承載力檢測(cè)，以便于更好地采用軟土處治辦法。相比其他試驗(yàn)方法，靜力觸探在地基土承載力檢測(cè)中，更具客觀性、精確性。結(jié)合工程實(shí)際情況，本路段典型軟弱土層的靜力觸探參數(shù)、承載力范圍等情況，如表2所示。整體來(lái)講，淤泥①和粘性土②具有良好規(guī)律性。但是砂土層③、④因其分布不均勻，數(shù)據(jù)離散性過(guò)大。

（一）試驗(yàn)條件

為驗(yàn)證檢測(cè)效果，選擇具有代表性的路段作為試驗(yàn)段，起訖樁號(hào)為K17+520～K71+660段，本路段屬于水田段。按照鉆探揭示，淤泥質(zhì)粘土或淤泥質(zhì)砂土位于上層，灰、暗灰色，呈軟塑狀，0.8～3.8m厚。松散砂層位于下層，成分不均，局部夾薄層淤泥，5.6m為軟土平均厚度。下部為可一硬塑狀砂質(zhì)粘土，或全一強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。

（二）樁間土承載力計(jì)算

根據(jù)施工方案，本路段采用水泥攪拌樁進(jìn)行軟基處治。相關(guān)參數(shù)為樁長(zhǎng)：6.5m、樁徑：50cm、樁間距：1.3m。

為提高復(fù)合地基加固質(zhì)量，在加固前、后均需進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)，可得結(jié)果如表3所示。

由表3可見(jiàn)，0～1.0m土層深度時(shí)，因水泥攪拌樁施工有填土墊層鋪設(shè)，已具備一定承載力。軟土層主要深度集中于1.0～4.0m，待施工后，水泥攪拌樁間的土承載力可提升1.5倍左右。具有較高砂質(zhì)含量的部位，承載力較大，原因在于水泥漿沿含砂地層滲透導(dǎo)致。通過(guò)表3，的承載力試驗(yàn)數(shù)據(jù)加權(quán)平均，可獲取樁間土天然承載力，為79.4kpa，水泥攪拌樁加固之后，承載力有所增加，為96.5kpa。

（三）復(fù)合地基承載力確定

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，可采用現(xiàn)場(chǎng)單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)進(jìn)行水泥攪拌樁復(fù)合地基承載力的確定。依據(jù)設(shè)計(jì)文件，150kpa為本段地基承載力設(shè)計(jì)值，300KPa為對(duì)應(yīng)極限荷載。根據(jù)現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行荷載試驗(yàn)。試驗(yàn)中，按照荷載點(diǎn)頻率為總樁數(shù)0.2%進(jìn)行分析，其中K71+620位置的單樁復(fù)合地基荷載試驗(yàn)Q-S曲線為圖1所示。

依據(jù)樁間土靜力觸探試驗(yàn)所得結(jié)果，按下式進(jìn)行復(fù)合地基承載力特征值的計(jì)算，具體如下：

f=mR/A+β（1+m）f（1）

R=ηfA（2）

其中，復(fù)合地基承載力特征值由f表示;面積轉(zhuǎn)換率由m表示;單樁豎向承載力特征值由R表示;樁的截面積由A表示;樁間土承載力特征值由f表示;樁間土折減系數(shù)由β表示，取值0.9;水泥土試塊抗壓強(qiáng)度平均值由fcu表示;樁身強(qiáng)度折減系數(shù)由η表示，取值0.3。

通過(guò)樁設(shè)計(jì)參數(shù)，可獲取面積轉(zhuǎn)換率，為13.5%。根據(jù)水泥攪拌樁現(xiàn)場(chǎng)抽芯、室內(nèi)抗壓強(qiáng)度結(jié)果等，可獲取樁身混凝土抗壓強(qiáng)度，為2.0MPa。

通過(guò)公式（2）可獲取單樁承載力特征值，為118KN，結(jié)合靜力觸探試驗(yàn)獲取的樁間土承載力96.5kpa，并通過(guò)公式（1）獲取復(fù)合地基承載力特征值，為156.3KPa，可滿足規(guī)范要求。

綜上所述，在水泥攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值確定中，當(dāng)樁身抗壓強(qiáng)度、樁間土折減系數(shù)、樁身強(qiáng)度折減系數(shù)取值合理的情況下，僅采用靜力觸探試驗(yàn)還可保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)這些系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

四、結(jié)束語(yǔ)

總之，近年來(lái)，我國(guó)交通工程行業(yè)取得令人矚目的成就。在工程勘察早期階段往往采用鉆探法觀測(cè)土層情況，經(jīng)室內(nèi)土工試驗(yàn)，才能獲取土體的物理力學(xué)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行土體性質(zhì)的分析。鉆探法不僅會(huì)擾動(dòng)原狀土，還具有測(cè)試結(jié)果偏差較大等弊端。隨著科技水平的提升，大量先進(jìn)的技術(shù)、工藝被廣泛用于公路工程檢測(cè)工作。目前，在公路工程當(dāng)中常用的原位測(cè)試方法為靜力觸探，該檢測(cè)法可實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)試，從而獲取連續(xù)的地層數(shù)據(jù)和信息。地基承載力是檢驗(yàn)公路質(zhì)量的指標(biāo)之一，靜力觸探試驗(yàn)在公路地基承載力檢測(cè)中的應(yīng)用，可有效提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1]王錦艷.靜力觸探試驗(yàn)在巖土工程勘察中的應(yīng)用[J].資源信息與工程，2016，31（6）：91，93

[2]余亞男，余飛，戴張俊，等.淮北平原典型地質(zhì)體成因規(guī)律及工程影響分析[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2012（5）：1001-1006.