靜力觸探和動力觸探在砂樁復合地基工程檢測中的綜合應用

■左廣洲

（福建省交通科研院有限公司，福州 350004）

對于砂樁復合地基的檢測，一般采用單一的檢測方法，如靜力觸探、動力觸探、載荷試驗或標貫試驗等檢測方法，但采用單一的檢測方法存在不能全面檢測復合地基的缺點[1]。 因此，本文擬采用靜力觸探（CTP）與動力觸探（DPT）相結合的綜合檢測方法，即用靜力觸探試驗檢測樁間土的質量，用動力觸探試驗檢測砂樁的質量，然后綜合評定砂樁復合地基的質量，從而為砂樁復合地基的質量檢測提供有益參考。

1 工程概況

福建沿海某軟基段落為填方路基段，屬于海岸灘涂堆積平原地貌，本路段內淤泥強度低、壓縮性高、靈敏度大，工程地質條件差，不能直接作為路基持力層，需進行專門的地基處理。 本路段上伏地層為第四系沖海積形成的粉質粘土、淤泥及殘積砂質粘性土，零星分布第四系人工填土，下伏地層為燕山晚期侵入花崗巖（γ53）及其風化層，具體分述如下：（1）粉質粘土：灰黃色，濕，軟塑-可塑。 主要由粘粉粒組成，切面稍光滑，韌性中等，干強度中等。 （2）淤泥：深灰色，飽和，流塑，以粉粘粒為主，富含有機質和腐殖質，具腥臭味，韌性中等。（3）殘積粘性土：灰黃色，濕，可塑，由粉粘粒組成，干強度中等，韌性低。

具體的巖土層物理力學指標見表1， 從表中可以看出該場地的工程地質條件較差，其中表層的粉質粘土處于可塑狀態， 其下的淤泥含水率較大，處于流塑狀態。

表1 巖土層物理力學指標

本項目擬采用砂樁+堆載預壓處理軟土地基，砂樁的作用就是擠密樁周圍的軟弱或松散土層，使其與砂樁共同組成持力層以提高地基強度和減少地基變形，同時砂樁有置換作用和排水作用，也加快地基固結沉降速率[2]；其次在上部堆載作用下，樁間土與砂樁進一步受到擠壓密實，樁間土的物理力學特性得到進一步的改良，提高了砂樁與樁間土之間的相互作用，軟土地基載承力提高。 本項目設計的砂樁長度6.0～13.0 m， 樁直徑0.5 m， 樁間距1.5 m，等邊三角形布置。 為了了解砂樁處理該軟土地基的效果，本次測試共對9 根砂樁進行了動力觸探試驗，并對部分樁間土進行靜力觸探試驗，通過2 種試驗方法的綜合分析判斷， 綜合評定砂樁復合地基的整體質量。

2 試驗檢測及相關數據處理與分析

2.1 靜力觸探試驗（CTP）

靜力觸探試驗（CTP）適用于軟土、一般粘性土、粉土、 砂土和含礫較少的碎石土， 是一種快速、準確、有效的巖土原位測試方法，具有對砂樁影響小，檢測周期短及功效高的優點[3]，但同時也存在以下幾個問題：（1）檢測樁身的連續性和密實程度，需進行大量對比試驗，以確定量化值與密實度的關系[4]；（2）在檢測中需配穩定反力基礎，以免檢測深度和垂直度受影響。

本文擬采用靜力觸探方法檢測砂樁施工前后樁間軟土的錐尖阻力（qc）、側壁阻力（fs）數值，通過前后數值比較，評價軟土地基的加固效果。 具體過程為：通過開展靜力觸探試驗，分別采集砂樁施工前后樁間軟土不同深度的錐尖阻力（qc）、側壁阻力（fs）數值，并按規范進行數據數理統計、計算及繪圖，利用繪制的qc、fs曲線圖形，據此判斷砂樁施工對軟土地基的處理效果及其排水固結情況。 本次試驗選取6-1 樁與6-2 樁之間的樁間土，具體的樁間土靜力觸探曲線見圖1～2。 從圖1、2 可以得出經過砂樁處理后樁間土的錐尖阻力（qc）、側壁阻力（fs）有較大的提高，通過該試驗可以判斷砂樁的質量良好，能有效促進軟土地基的排水固結，提高軟土地基的穩定性和承載力，且隨著軟土排水固結時間的增加和固結度的增長， 地基的承載力將繼續增大。從表2 可以看出，經過砂樁處理后的軟土地基承載力總體上提高了20%～35%， 其中表層的粉質粘土承載力提高約35%， 下層的淤泥承載力提高了約22%，說明砂樁對表層土層的處理效果更佳。

表2 砂樁處理前后樁間土靜力觸探試驗結果

圖1 加固前樁間土靜力觸探曲線

圖2 加固后樁間土靜力觸探曲線

2.2 動力觸探試驗（DPT）

動力觸探試驗（DPT）是利用一定的錘擊能量，將一定規格的圓錐探頭打入土中，根據貫入錘擊數所達到的深度判別土層的類別， 確定土的工程性質，對地基土做出評價的一種方法[5]。

動力觸探分為輕型、重型和超重型3 種試驗，3 種重錘的重量分別為10 kg、63.5 kg 和120 kg，本次砂樁試驗采用重型（63.5 kg）圓錐動力觸探。 試驗過程中穿心錘呈自由下落，落距為0.76 m，將探頭豎直打入9 根砂樁中， 觸探位置位于砂樁中心附近，每打入0.1 m 的錘擊數即為N63.5；采用自動落錘方式，探桿偏斜不超過2%，錘擊速率宜為15～30擊/min， 當連續3 次錘擊數大于50 擊時，可停止試驗或改用鉆探、超重型動力觸探；當試驗工程中遇到硬夾層時，應穿過硬夾層繼續試驗。

對采集的實測錘擊數據進行桿長修正后進行數理統計分析， 具體試驗結果如表1 所示。 從表1動力觸探試驗結果可以看出，樁身動力觸探錘擊數較大，樁身密實度為中密-密實，說明砂樁的樁身密實性比較好。 從圖3、4 可以看出6-1 樁和7-1 樁2根砂樁動力觸探錘擊數在7～11 之間，曲線比較順滑，沒有突出異常點，說明砂樁均勻性也比較好。 從圖3、4 也可以看出隨試驗深度的增加錘擊數不斷產生波動有增有減。 經過對現場試驗及試驗檢測數據的分析，砂樁不同深度擠密程度的差異是引起觸探錘擊數波動的主要因素， 即砂樁的擠密程度不同，在試驗的過程中，探頭受力不斷的發生變化，從而出現了觸探錘擊數的波動。

表1 砂樁重型圓錐動力觸探試驗結果

圖3 6-1 砂樁動力觸探曲線

圖4 7-1 砂樁動力觸探曲線

3 砂樁復合地基質量評價

若在同一根砂樁上同時進行靜力觸探和動力觸探試驗檢測，2 種檢測方法可能相互影響，影響評定，并對砂樁的質量有較大影響，為了較準確判斷砂樁質量及其處理軟土地基的效果，本文采用了對樁間土進行靜力觸探試驗及對砂樁進行動力觸探試驗的綜合試驗方法，判斷砂樁質量及其處理軟土地基的效果。 通過靜力觸探試驗檢測砂樁處理前后的軟土地基處理效果及其排水固結情況，檢測結果表明經過砂樁處理后的錐尖阻力（qc）、側壁阻力（fs）有較大的提高，由此判斷砂樁處理的軟土地基效果良好；采用動力觸探試驗對砂樁進行檢測，檢測結果表明樁身動力觸探錘擊數較大， 樁身密實度為中密-密實，從而判斷砂樁密實性和均勻性均較好。通過對以上2 種試驗方法綜合分析，表明砂樁復合地基質量良好，軟土地基的承載性能和固結排水能力顯著提高。

4 結語

相比當下現行單一的檢測方法，本文采用靜力觸探和動力觸探綜合分析方法檢測砂樁復合地基，該方法具有以下優點：（1）該綜合試驗方法只對砂樁檢測一次，避免了對砂樁的雙重破壞；（2）該試驗方法相互配合，不但檢測了砂樁本身，同時也檢測了樁間土，更加全面的評價了砂樁復合地基。 試驗檢測結果表明該方法全面有效，為砂樁復合地基的質量檢測提供了有益參考。