淺議公路橋涵地基承載力的檢測

摘要：本文對公路橋涵地基承載力進(jìn)行探析，通過對其檢測依據(jù)、檢測和評定過程中出現(xiàn)問題的分析，并依據(jù)相關(guān)資料，從公路工程的實(shí)際出發(fā)，提出了合理檢測公路橋涵地基承載力的方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：公路；橋涵；承載力；檢測

中圖分類號：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

前言：

目前，受多方因素的影響，我們在檢測和評定公路橋涵地基承載力的工作過程中，出現(xiàn)了諸多問題。其檢測數(shù)據(jù)往往與真實(shí)數(shù)據(jù)有很大出入，很多檢測人員并無統(tǒng)一的依據(jù)，檢測所得結(jié)果太過簡單，或?qū)z測方法生搬硬套，不從實(shí)際出發(fā)，尤其是在一些地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地段或重大工程中，必需的室內(nèi)外實(shí)驗(yàn)并未相應(yīng)開展，就失去了評定構(gòu)造物地基承載力的依據(jù)。針對這種情況，筆者從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合公路橋涵設(shè)計(jì)施工規(guī)范，在本文中對地基承載力的檢測方法進(jìn)行探析。

一、地基承載力定義

地基土在單位面積上的荷載能力即為地基承載力。地基承載力以kPa為單位進(jìn)行計(jì)算。極限載荷力是指在保證地基不失穩(wěn)的情況下，地基土在單位面積上的最高荷載能力。而進(jìn)行一定安全儲備后，此時(shí)的地基承載力為地基容許承載力。

二、檢測地基承載力的方法

地基檢測方法在《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTJ041—2000中有明確規(guī)定，以地基土質(zhì)復(fù)雜程度（易溶巖、斷層、溶洞等）、橋涵大小為依據(jù)，并充分考慮橋涵設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是否對地基有特殊要求，使用不同方法進(jìn)行分類檢測：

首先按要求對特大型橋進(jìn)行處理。本文中的觸探有兩種形式，即靜力觸探和動(dòng)力觸探。其中重型、中型和輕型為動(dòng)力觸探的三種形式。依據(jù)探頭差異性對重型動(dòng)力觸探分類為Ⅰ型和Ⅱ型兩種，即管式貫入器和圓錐頭。其中Ⅰ型適用于粘性土和細(xì)粒砂類土土質(zhì)，是標(biāo)準(zhǔn)的貫入性用具；Ⅱ型則應(yīng)用于卵石層、圓礫等情況。

在對大、中型橋，地基的土質(zhì)情況較為復(fù)雜或是對地基有特殊設(shè)計(jì)要求的地基承載力檢測過程中，通常會使用鉆探和觸探對土層取樣，進(jìn)行土工試驗(yàn)，其中鉆探的取樣深度應(yīng)不少于4m，或者依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，進(jìn)行相應(yīng)的荷載試驗(yàn)。

可用直觀方法對小型橋涵的地基承載力進(jìn)行檢測，也可使用觸探法，如有必要，還可以進(jìn)行相關(guān)的土工試驗(yàn)。

（一）利用原狀土物理力學(xué)指標(biāo)查表確定

通過進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)并以其所得數(shù)據(jù)為依據(jù)，對土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行平均值歸納，通過查表，對地基承載力的標(biāo)準(zhǔn)值fk或者基本值f0進(jìn)行確定，地基承載力特征值則為標(biāo)準(zhǔn)值或者基本值折減后的數(shù)值。

（二）通過動(dòng)力觸探實(shí)驗(yàn)對地基承載力進(jìn)行確定

動(dòng)力觸探法是一種工程地質(zhì)原位測試技術(shù)，適用于碎石類土、粘性土和砂類土。具體操作為：運(yùn)用錘擊動(dòng)能將圓錐探桿夯入土層，通過計(jì)算到達(dá)相應(yīng)深度所用擊錘數(shù)，實(shí)現(xiàn)對地基土力學(xué)特征進(jìn)行測定。在動(dòng)力觸探的三種方法中，目前施工方通常采用重型和輕型兩種。粘性土地、粉土和砂土的地基檢測用輕型觸探設(shè)備為宜，且要求測試土層中通常不含卵石或碎石，輕型觸探設(shè)備靈活輕便，易于操作，省時(shí)省力；在目前的大多數(shù)承建單位中，重型觸探和特重型觸探是應(yīng)用最為普遍的地基承載力檢測方法，兩者主要對中砂程度以上的碎石類土、軟巖和砂類土進(jìn)行地基承載力檢測，其設(shè)備與規(guī)格如下表：

表1

類型

重錘質(zhì)量

重錘落距

探頭截面積

探桿外徑

動(dòng)力觸探擊數(shù)

符號

單位

輕型

10±0.2

50±2

13

25.0

N10

擊/30cm

重型

63.5±0.5

76±2

43

42.5

N63.5

擊/10cm

特重型

120±0.5

100±2

43

50.0

N120

擊/10cm

在輕型動(dòng)力觸探中，每深入30cm就將相應(yīng)的錘擊次數(shù)記錄下來，重型觸探則以10cm為標(biāo)準(zhǔn)對相應(yīng)的錘擊次數(shù)進(jìn)行記錄。在土層較為松軟的情況下，可以將每陣擊貫入度的測量值按照下式（1）進(jìn)行換算，使其與同類型動(dòng)力觸探深入土層10cm深度的錘擊次數(shù)相當(dāng)，此時(shí)的陣擊一般為1擊—5擊。重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)中，若N63.5>50的情況連續(xù)三次出現(xiàn)，則停止試驗(yàn)，也可轉(zhuǎn)而進(jìn)行特重型動(dòng)力觸探；在輕型動(dòng)力觸探中，若深入土層15cm而錘擊次數(shù)已超過50或者出現(xiàn)N10>100的情況時(shí)，試驗(yàn)則可停止。

N，（63.5）=n×10/△s （1）

在本式中，N，（63.5）與深入10cm時(shí)的錘擊實(shí)測次數(shù)相當(dāng)，以擊/10cm為單位；

n為每陣擊的錘擊次數(shù)；

△s為與每陣擊相對應(yīng)的深入度，以cm為單位。

在輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)中，每層的動(dòng)力觸探擊數(shù)的平均值應(yīng)取該層擊數(shù)實(shí)際測量值的算數(shù)平均值。而重型動(dòng)力觸探擊數(shù)的實(shí)際測量值則應(yīng)按照下式（2）進(jìn)行計(jì)算并校正。

N，（63.5）=a N（63.5） （2）

在（2）式中，N，（63.5）為校正后的重型動(dòng)力觸探擊數(shù)。以擊/10cm為單位；

N（63.5）為實(shí)際重型動(dòng)力觸探的測量擊數(shù)，以擊/10cm為單位；

a 為桿長擊數(shù)的校正系數(shù)。

在對動(dòng)力觸探擊數(shù)進(jìn)行計(jì)算校正后，為求得本層有效的動(dòng)力觸探擊數(shù)的算術(shù)平均值，進(jìn)而確定地基基本承載力數(shù)值，應(yīng)相應(yīng)制作貫入深度和校正后擊數(shù)曲線圖。以輕型動(dòng)力觸探的實(shí)際測量平均值為依據(jù)，對比下表2對σ0，即普通粘性土地基的基本承載力進(jìn)行確定。

N（10）

擊/30cm

15

20

25

30

σ0/kPa

100

140

180

220

表2 普通粘性土地基的基本承載力σ0

注：1.本表所適用的深度范圍≯4m

2.σ=N10×8-20（σ為地基容許承載力），此計(jì)算公式在公路橋涵檢測中經(jīng)常用到，其中，在實(shí)際檢測過程中，可以N10擊數(shù)內(nèi)插為依據(jù)，對地基基本承載力進(jìn)行確定。

對照下表3，以實(shí)際測得的重型動(dòng)力觸探平均值為依據(jù)，對中砂—砂礫地基的基本承載力進(jìn)行確定。

N（63.5）

擊/10cm

3

4

5

6

7

8

9

10

σ0/kPa

120

150

180

220

260

300

340

380

表3 中砂-砂礫地基基本承載力σ0

注：1.此表格適合由洪積和沖積效果所致的粗砂、砂礫和中砂；

2.此表所適用的深度范圍≯20m；

3.此表中，σ= N（63.5）×40-20，也是檢測公路橋涵工作中的常用公式。

（三）通過標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)對地基承載力進(jìn)行確定

利用63.5kg標(biāo)準(zhǔn)錘重以76cm的標(biāo)準(zhǔn)落距將外徑為50mm、內(nèi)徑35mm、且有刃口對開管的標(biāo)準(zhǔn)貫入器夯入土層，對夯入標(biāo)深30cm所需的錘擊次數(shù)值（N）進(jìn)行記錄，即為標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，同動(dòng)力觸探試驗(yàn)一樣，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)也是一種原位測試方法，而且在國內(nèi)得到非常廣泛的應(yīng)用，它同時(shí)可用于對粘性土層的檢測，也可用于對砂土密實(shí)度進(jìn)行判定。對于地基處理效果來說，錘擊次數(shù)N的結(jié)果是一個(gè)較為重要的參考數(shù)值。且地基容許承載力、粘性土稠度、砂土密實(shí)度與振動(dòng)液化和樁基承載力的判斷要素中都包括有錘擊次數(shù)N的數(shù)值。

在標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)中，將貫入器夯入土中15cm，然后以10cm為單位，記錄下相應(yīng)的錘擊次數(shù)， 試驗(yàn)所取錘擊次數(shù)N應(yīng)為貫入30cm后的累計(jì)錘擊次數(shù)。當(dāng)貫入深度小于30cm，且錘擊次數(shù)已達(dá)50次，則記錄50擊相應(yīng)的貫入深度，并按照下式（3）對其進(jìn)行換算，數(shù)值相當(dāng)于30cm下錘擊次數(shù)N，并停止試驗(yàn)。

N=30×50/△s （3）

在式中，△s為50擊情況下的實(shí)際貫入深度（cm）；

N為標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的錘擊次數(shù)（擊）。

（四）通過靜力觸探試驗(yàn)確定地基承載力

靜力觸探試驗(yàn)是指充分利用電測原理，對地層力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行確定的測試方法。具體操作方法為：在用靜壓力裝置將探頭壓入土層的同時(shí)，使用傳感器測試觸探頭的入土阻力（也可通過直接量測儀表進(jìn)行測試），據(jù)此對地基土的物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析和判斷。靜力觸探實(shí)驗(yàn)主要用于土層劃分，對地基土的物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行估算，對地基土承載力進(jìn)行評定，砂土地基的液化等級和單樁承載力的估算與判定等等，適用于砂土、粘性土和粉土。

三、結(jié)語：

建筑物的安全與正常使用與地基承載力有直接關(guān)系。因此，在選用檢測承載力方法過程中，我們應(yīng)遵循準(zhǔn)確合理的方法進(jìn)行綜合確定，保證科學(xué)、安全且有合理的經(jīng)濟(jì)效益。

筆者對公路橋涵地基承載力進(jìn)行探析，通過對其檢測依據(jù)、檢測和評定過程中出現(xiàn)問題的分析，并依據(jù)相關(guān)資料，從公路工程的實(shí)際出發(fā)，提出了合理檢測公路橋涵地基承載力的方法，希望能為以后的檢測工作提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉明虎，張喜剛.《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D63-2007）地下連續(xù)墻編制介紹[J].公路，2008，（8）

[2]劉永波.公路橋涵地基承載力計(jì)算的相關(guān)問題探討[J].公路，2010，（6）

[3] 黃佐民.淺析公路橋涵設(shè)計(jì)若干思考[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，（4）

[4]龔維明，戴國亮.《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》樁基礎(chǔ)部分修訂內(nèi)容介紹[A].第八屆樁基工程學(xué)術(shù)年會論文匯編[C].2007.

[5]張穎輝.嵌巖樁承載性狀試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析與承載力計(jì)算[D].2007.

[6]朱建民.鉆孔灌注樁樁端極限承載力的計(jì)算[D].2007.

[7] 李蓮秀.關(guān)于<公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范>嵌巖樁樁基承載力計(jì)算式的探討[J].交通科技，2002，（5）