土體原位測試在回填土勘察中的應用

【摘要】 本文通過工程實例論證了采用靜力觸探試驗、輕型動力觸探試驗等綜合原位測試方法對回填土均勻性、密實度等檢測的可行性。

【關鍵詞】 靜力觸探 輕型動力觸探 回填土 均勻性 壓實系數

1 概述

原位測試是土體基本不擾動的原位狀態下，以一定的手段、方法測定土體的物理、力學特性參數的試驗技術。原位測試能更直接、客觀、準確地獲取工程設計和施工所需的有關參數。

土體原位測試試驗包括靜力觸探、動力觸探、標準貫入試驗、十字板剪切試驗、旁壓試驗、扁板側脹試驗、輕型動力觸探試驗、現場直剪試驗、波速測試等。由于原位測試試驗設備大多相對簡單、易操作、安全性高、數據可靠，并具有快速、經濟和節省人力等獨特的優點。因此，土體原位測試在近40年工程實踐中已被大量應用于軟土地區的勘察工作中，得到了行業的大力提倡和推廣使用。

2 幾種常用土體原位測試基本原理及其成果應用

2.1 靜力觸探試驗

2.1.1 基本原理

靜力觸探試驗的基本原理是用準靜力將一個內部裝有傳感器的觸探頭以均速壓入土中，由于地層中各種土的軟硬不同，探頭所受的阻力也不一樣，傳感器將這種大小不同的貫入阻力通過電信號輸入到記錄儀記錄下來，再通過貫入阻力與土的工程地質特征之間的定性關系和統計相關關系，來實現取得土層剖面、提供淺基礎承載力、選擇樁尖持力層等工程地質勘查目的。

2.1.2 成果應用

靜力觸探試驗適用于粘性土、粉性土、砂土。可根據工程性質、地基土特性、設計技術要求等選用單橋、雙橋、孔壓等探頭，有條件時刻選用多功能探頭（孔壓、地震波、電阻率、數字圖像等功能）。根據試驗資料繪制靜力觸探試驗曲線，如單橋探頭的比貫入阻力ps～h曲線，其他多功能探頭的錐尖阻力Rf～h曲線、側摩阻力fs～h曲線，孔隙水壓力ui～h曲線、孔壓消散ut～lgt曲線、傾斜度θ～h曲線等。靜力觸探成果的應用通常有以下幾點：

⑴、查明土性變化，劃分土層；

⑵、估算土的力學參數；

⑶、估算地基土承載力；

⑷、判別場地地基液化；

⑸、選擇樁基持力層、判別沉樁可能性、估算單樁極限承載力；

⑹、濕陷性黃土地基用于查找浸水濕陷的范圍和界限；

⑺、檢查填土及其他人工加固地基的密實程度和均勻性，檢驗地基處理效果等。

2.2 輕型動力觸探試驗

2.2.1 基本原理

輕型動力觸探試驗是利用一定的錘擊能量（錘重10kg），將一定規格的圓錐探頭打入土中，根據貫入錘擊數判別土層的類別，確定土的工程性質，對地基土做出綜合評價的一種試驗方法。

2.2.2 成果應用

輕型動力觸探試驗適用于淺層的素填土、沖填土、粘性土、粉性土和砂土，通常將試驗成果繪制成錘擊數N10與深度h的關系曲線，剔除異常值后可進行分層統計。輕型動力觸探試驗成果的應用通常有以下幾點：

⑴、利用觸探曲線進行力學分層；

⑵、評價填土均勻性和密實度，確定填土承載力；

⑶、檢驗地基加固效果。

3 工程實例

3.1 工程概況

工程項目為上海市嘉定區某工業園建造的物資儲備倉庫，該倉庫主要儲存銅、鋅有色金屬等。根據設計要求，庫房地坪荷載12噸/平方米，回填土壓實系數應達到0.96。但在總包施工圖紙設計交底會上，設計單位和總包單位在基礎施工現場開挖時對回填土的壓實系數等提出了疑義。業主聘請專家進行咨詢，一致要求對該倉庫1號倉庫的施工回填土進行勘察檢測工作。本單位受建設單位委托對該倉庫地基進行勘察工作。

3.2 勘察目的

本次勘察的目的是檢測擬建場區地基淺部回填土的功能性和均勻性，為本工程專家評審和設計采取針對措施提供可靠的勘察成果和依據。

本次勘察共施工勘探孔196個，其中靜力觸探孔43個，輕型動力觸探孔76個，小螺紋孔77個。

3.4 勘察成果

3.4.1 淺部地基土分布、構成與特征

根據本工程特點，本次勘察場地內填土分層主要結合野外地質編錄、原位測試成果和室內土工試驗，按其工程地質特性將其分為A層、B層、C層三類。

其中A層填土由碎石、磚塊、石灰、建筑垃圾和淤泥質粘性土組成，土質混雜，不均一，土性差。B層填土以粘性土為主，含植物根莖和腐植物，含少量貝殼碎片和小塊碎石；局部段中下部夾較多磚塊、碎石等雜物，土質較差。該層土土質總體較A層土稍均一。C層為浜填土，以淤泥質土為主，含腐植物、生活垃圾和磚塊、碎石等雜質，土質較差，主要分布于原羅家村河部分區段。

3.4.2 填土工程性質分析與評價

⑴、填土工程性質

根據本次勘察，將場地內填土分為A層、B層、C層，共三層，土性均為雜填土。

A層填土，主要為雜填土，其土料構成為碎石、磚塊、石灰、建筑垃圾和淤泥質粘性土，土質混雜，土性不均一，密實度較差。其承載力和壓實性均難以滿足設計要求。

B層填土以粘性土為主，土質較A層土稍均一，表層輕便動力觸探擊數N10均大于25擊，其承載力特征值可達120kpa，但需注意其土性不均，且其中下部局部區段夾碎石、磚塊，土質較差。

C層為浜填土，土質較差。

本次勘察地基土承載力特征值fak值系在原位測試和室內土工試驗數據統計成果基礎上，根據規范公式計算、查表等方法，并結合工程經驗綜合確定。原位測試成果確定天然地基承載力值主要根據《巖土工程勘察規范》（DGJ08-37-2012）【1】表14.4.4確定，即：

⑴靜力觸探試驗：一般粘性土fk=68+0.135ps，素填土fk=54+0.108ps；

⑵輕便觸探試驗：素填土fk=80+4.0N10；

其中ps為靜探比貫入阻力（kPa），N10為輕便觸探試驗錘擊數（擊/30cm），上述原位測試統計值當土質較均勻是宜取平均值，當土質不均勻時取最小平均值。地基土承載力特征值僅作為評價土層工程特性之用，設計時應根據實際基礎的形狀、尺寸和埋深進行計算。

⑵、填土擊實試驗

本次勘察過程中，根據野外編錄成果在場地內選取了5個雜質相對較少的孔位，并在其附近選點分別在0.8或1.2m不同深度處采取了擊實土樣（去除雜質后）和原狀樣，并由試驗室進行了室內輕型擊實試驗和原狀樣的土工試驗。

3.5 結論與建議

⑴、根據本次勘察，本工程場地淺部填土土性均為雜填土，土性不均。

⑵、場地內B層填土，土質雖稍好，但其壓實度平均值為86.3%，仍難以滿足設計要求，建議設計采取其他適當的地基加固措施或結構措施。

⑶、建議建設單位進行載荷試驗，以復核填土的地基承載力。

4 結束語

本工程通過運用靜力觸探試驗、輕型動力觸探試驗并輔之以小螺紋鉆孔和室內試驗，有效的查明了工程區內淺部回填土層的構成及物理力學性質，為判斷回填土的密實程度和均勻性提供了充分的依據，從而達到了本次勘察的目的。

參 考 文 獻

【1】上海市工程建設規范《巖土工程勘察規范》（DGJ08-37-2012）；

【2】《工程地質原位測試》，河海大學，2001年元月；

【3】行業標準《靜力觸探技術標準》（CECS04：88）。

作者簡介：張雄（1981—），男，漢族，上海人，大學本科，工程師，從事工程勘察及相關工作。