論砂石墊層承載力檢測方法

烏品正

摘 要：重型圓錐動力觸探試驗與淺層平板載荷試驗相比基本上不受場地條件的限制，檢測時間快，檢測成本低，檢測范圍大，它不僅能檢測承載力，還能對它的施工質量砂石配比的均勻性及壓實效果作出定性的判定，對換填厚度作出定量的判斷，因此，該方法應是砂石墊層的承載力及施工質量驗收檢測的首選方法。

關鍵詞：重型動力觸探試驗；靜載荷試驗；承載力；砂石墊層

1 概述

在建設工程中對淺層軟弱土層或不均勻土層的地基處理常用方法為砂石墊層，用該種方法處理后，應對其施工質量進行檢測。《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）第4.4.4條規定竣工驗收應采用靜載荷試驗檢驗墊層承載力，檢測方法依據JGJ79-2012附錄A的規定采用處理后地基靜載荷試驗即平板靜載荷試驗。

2 平板靜載荷試驗存在的問題

由于砂石墊層材料存在壓力擴散角，導致平板靜載荷試驗結果的可靠性受荷載板尺寸的影響較大，為保證平板靜載荷試驗結果較為準確，JGJ79-2012附錄A規定平板載荷試驗采用的壓板面積不應小于1.0m2，為滿足此要求又比較經濟通常采用的壓板面積均為1.0m2，則墊層地面處的受壓面積相應的擴大為（1+2ztgθ）m2（z為墊層厚度）。砂石墊層材料壓力擴散角最小為200，砂石墊層處理厚度宜為0.5m～3.0m，一般均大于等于1m，以確保墊層底部在承載力較高的土層上，當承載力檢測采用平板載荷試驗時，假如承壓板的尺寸為1m×1m，壓力擴散角為200，砂石墊層處理深度假如為1m，在1m2的承壓板上進行加載經過壓力擴散角的擴散傳到墊層底部壓力影響面積約為3m2，頂部承壓板壓力傳到墊層底部已降低到頂部的1/3，墊層底部即使還是軟弱土層，承載力檢測仍能滿足設計要求，因此平板載荷試驗檢測砂石墊層承載力時，其檢測結果受承壓板面積的影響誤差較大，承壓板面積越大，則墊層底部受壓面積相應的擴大越小，檢測結果誤差越小，對獨立基礎和條形基礎當承壓板的寬度采用基礎的設計寬度時，平板載荷試驗檢測結果的誤差才能達到最小，此時檢測耗時耗力，耗費用，正常情況下是不采用該方法的平板靜載荷試驗。

3 工程實例

本人在高速鐵路項目中，每年用平板靜載荷試驗檢測砂石墊層承載力的項目至少有3～5個，荷載板面積均不大于1m2，但至今未有一個項目承載力檢測不滿足設計要求，這也進一步驗證了平板靜載荷試驗檢測砂石墊層承載力用1m2面積荷載板存在的問題，近幾年的檢測項目有。

（1）某縣城小學新建教學樓，地基處理采用換填墊層，材料為1：1砂石，墊層厚度為0.75m，墊層底部為可塑灰黃色粘土，地基承載力特征值為180kPa，要求處理后地基承載力特征值不小于180kPa，檢測采用平板靜載荷試驗，荷載板尺寸為1.0m×1.0m，檢測數量三個點，三個點最大加載均為360kPa，由于應力擴散的原因導致累計沉降量僅為17.56mm、9.66mm、10.31mm。

（2）某小區一期工程6#樓，地基處理采用換填墊層，材料為1：4砂石，墊層厚度為2.0m，墊層底部為可塑灰黃色粉土，地基承載力特征值為110kPa，要求處理后地基承載力特征值不小于150kPa，檢測采用平板靜載荷試驗，荷載板尺寸為1.0m×1.0m，檢測數量三個點，三個點最大加載均為300kPa，由于應力擴散的原因導致累計沉降量僅為3.29mm、3.20mm、3.78mm。

（3）某新區幼兒園工程，地基處理采用換填墊層，材料為1：1砂石，墊層厚度為0.5m，墊層底部為可塑灰黃色粉土，地基承載力特征值為105kPa，要求處理后地基承載力特征值不小于126kPa，檢測采用平板靜載荷試驗，荷載板尺寸為1.0m×1.0m，檢測數量三個點，三個點最大加載均為252kPa，由于應力擴散的原因導致累計沉降量僅為6.29mm、5.71mm、11.26mm。

4 重型圓錐動力觸探試驗方法

重型圓錐動力觸探試驗設備由63.5±0.5kg穿心錘、直徑為74mm截面積為43cm2圓錐角為600的圓錐觸探頭和直徑為42mm的觸探桿（包括錘座和導向桿）組成。該試驗方法如下：（1）檢測前，認真檢查機具設備，在設備安裝過程中，部件連接處絲扣應完好，觸探桿應保持平直，連接牢固。（2）將觸探架安裝平穩，使觸探保持垂直進行。垂直度的最大偏差不得超過2%。在作業過程中觸探架不得偏移；貫入時，應使穿心錘自由下落，落錘落距為76±2cm。地面上的觸探桿的不宜超過1.5m，以免傾斜和擺動太大。（3）錘擊速率宜為每分鐘15～30擊。打入過程中應盡可能連續，所有超過5min的間斷都應在記錄中予以注明。（4）及時記錄每貫入10cm所需的錘擊數。其方法可在觸探桿上每隔10cm劃出標記，然后直接或用儀器記錄錘擊數；也可以記錄每一錘擊的貫入度，然后再換算每貫入10cm所需的錘擊數。（5）對于一般砂、圓礫和卵石層或加固土增強體，觸探深度不宜超過13m，超過該深度時需考慮觸探桿的側壁摩阻影響。

5 重型圓錐動力觸探試驗成果的應用

依據《工程地質手冊》第四版推薦的鐵道部行業標準《鐵路工程地質原位測試規程》（TB10041-2003、J261-2003）用N63.5平均值碎石類土地基的承載力見下表。用重型圓錐動力觸探N63.5確定地基承載力（kPa）（見表1）。

6 結語

砂石換填墊層相當于碎石類土，根據實測錘擊數的大小，經修正和平均值統計查表即可獲得換填砂石墊層承載力數值。通過該試驗方法還能檢測砂石墊層的施工質量，定性判定墊層施工的均勻性和密實度：砂石不均勻，砂子多或不密實，重型圓錐動力觸探試驗錘擊數低；石子多或較密實，重型圓錐動力觸探試驗錘擊數高；通過對實測重型圓錐動力觸探試驗錘擊數的變化情況分析，還可判定砂石墊層的施工厚度、墊層底部持力層是否為較好的土層。

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