靜力觸探試驗(yàn)在公路地基承載力檢測中的應(yīng)用

李紅雨

摘 要：地基承載力是土力學(xué)的三大經(jīng)典問題之一。天然地基承載力是巖土工程勘察文件中不可缺少的一個(gè)內(nèi)容，也是天然地基淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。地基承載力的合理確定，對工程的經(jīng)濟(jì)性和安全性影響極大。靜力觸探試驗(yàn)具有速度快、數(shù)據(jù)連續(xù)、再現(xiàn)性好、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。作為一種日臻完善的原位測試技術(shù)已經(jīng)越來越為廣大巖土工程技術(shù)人員所接受。為此，本文在全面了解靜力觸探試驗(yàn)原理及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體案例，對靜力觸探試驗(yàn)在公路地基承載力檢測中的應(yīng)用進(jìn)行了分析與探討。

關(guān)鍵詞：靜力觸探試驗(yàn);地基承載力;特點(diǎn)

1 工程概況

某公路工程為雙向四車道，全長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，地勢低洼，地下水豐富，導(dǎo)致土質(zhì)長期受水浸泡而軟化。針對軟土段，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+000～K92+642段為勘察路段，全長92.642km，其中軟土段較長，為53.4km。勘察時(shí)，機(jī)械鉆孔數(shù)量為132個(gè)，簡易勘探孔共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～軟塑狀，為2～6m厚，最大值可達(dá)到8m左右。一般來講，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為清淤換填段長度，7.6km為攪拌樁段長度，需287055根樁，平均樁長5.6m。通過上述情況了解到，此次施工前針對軟土段進(jìn)行了大量前期勘察工作，但整體來講，軟土取樣數(shù)量較少，這表明軟土取樣條件不太好，多數(shù)軟土無法取出原狀土樣。由此可見，存在一定離散性，標(biāo)貫以1～5擊為準(zhǔn)，這種情況下，無法保證軟土特性判定的準(zhǔn)確性，這說明采用常規(guī)軟土勘察法仍有一定弊端。

2 靜力觸探試驗(yàn)在公路地基承載力檢測的應(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，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中，更具客觀性、精確性。結(jié)合工程實(shí)際情況，本路段為的典型軟弱土層，淤泥土層和粘性土層具有良好規(guī)律性。但是砂土層因其分布不均勻，數(shù)據(jù)離散性過大。

2.1 試驗(yàn)條件

為驗(yàn)證檢測效果，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，01.2～3.8m厚。在下層部位存在松散砂層，其中夾雜薄層淤泥。5.4m為軟土厚度。

2.2 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：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)果如下：

（1）0～1.0m土層深度時(shí)，K71+580樁號(hào)處天然承載力為90kPa，K71+570樁號(hào)處加固后承載力為95kPa，K71+620樁號(hào)處加固后承載力為89kPa;（2）1.0～2.0m土層深度時(shí)，K71+580樁號(hào)處天然承載力為57kPa，K71+570樁號(hào)處加固后承載力為76kPa，K71+620樁號(hào)處加固后承載力為65kPa;（3）2.0～3.0m土層深度時(shí)，K71+580樁號(hào)處天然承載力為57kPa，K71+570樁號(hào)處加固后承載力為85kPa，K71+620樁號(hào)處加固后承載力為90kPa;（4）3.0～4.0m土層深度時(shí)，K71+580樁號(hào)處天然承載力為78kPa，K71+570樁號(hào)處加固后承載力為92kPa，K71+620樁號(hào)處加固后承載力為80kPa;（5）4.0～5.0m土層深度時(shí)，K71+580樁號(hào)處天然承載力為115kPa，K71+570樁號(hào)處加固后承載力為142kPa，K71+620樁號(hào)處加固后承載力為151kPa。

由此可見，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。通過以上分析承載力試驗(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。

2.3 復(fù)合地基承載力確定

一般情況下，可通過現(xiàn)場單樁復(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0.2%總樁數(shù)來確定荷載點(diǎn)頻率，按下式（1）、（2）進(jìn)行復(fù)合地基承載力特征值的計(jì)算，具體如下：

fspk=mRa/Ap+β（1+m）fsk（1）

Ra=ηfcuAp（2）

其中，復(fù)合地基承載力特征值由fspk表示;

面積轉(zhuǎn)換率由m表示;

單樁豎向承載力特征值由Ra表示;

樁的截面積由Ap表示;

樁間土承載力特征值由fsk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)還可保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，可通過現(xiàn)場大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)對這些系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

3 結(jié)束語

綜上所述，近年來，我國交通工程行業(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工作。目前，在公路工程當(dāng)中常用的原位測試方法為靜力觸探，該檢測法可實(shí)現(xiàn)連續(xù)測試，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中的應(yīng)用，可有效提高檢測的準(zhǔn)確性。

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