静力触探试验在公路地基承载力检测中的应用

2020-07-14赵杰

技术与市场 2020年7期

赵杰

(河南省交通公路质监有限公司，河南南阳 473000)

1 静力触探试验的特点

静力触探是指通过压力装置向试验土层内压入触探杆，利用量测系统，对土的贯入阻力进行测定，从而获取土的容许承载力、变形模量等基本物理力学特性。因地层类土的类型不同、软硬程度不同，因此，触探杆探头所受阻力也存有一定区别，此类大小不一的贯入阻力通过传感器电信号可输入到记录仪表内并进行记录。以此通过贯入阻力和土的工程地质特征之间的定性关系或统计相关关系，来获取工程地质勘察信息，例如浅基承载力等。在公路地基承载力检测中，静力触探试验具有操作简便、工作效率高、检测速度快、精度高等优势。

1)通过静力触探划分土层，通过测试可获取连续性数据，还原土层信息，增强分层的客观性，减少或消除工程技术人员的主观意识干扰。

2)作为一种原位测试方法，静力触探可同时实现勘探和测试的功能，能够提高土层信息检测的准确性。

3)静力触探无需取样，再现性好，相比常规勘察方法钻探、取样及室内试验等，无需扰动土样，可直接测试原状土，检测结果良好。

2 工程概况

某公路工程为双向四车道，全长143.182 km，路基宽28 m。经勘查报告发现，本路段存在范围较广的软土，地势低洼，地下水丰富，导致土质长期受水浸泡而软化。针对软土段，本工程采用钻探、轻型触探等方法进行了软基前期勘察作业，其中K0+000～K92+642段为勘察路段，全长92.642 km，其中软土段较长，为53.4 km。勘察时，机械钻孔数量为132个，简易勘探孔共606个，土样共77组，标贯为492次。

勘查显示，沿线多为饱和淤泥、淤泥质粘黏及砂土等软土类型，呈流塑-软塑状，为2～6 m厚，最大值可达到8 m左右。一般来讲，采用清淤换填或水泥搅拌桩复合地基方案进行软基处理。根据工程实际情况，45.8 km为清淤换填段长度，7.6 km为搅拌桩段长度，需要287 055根桩，平均桩长5.6 m。通过上述情况了解到，此次施工前针对软土段进行了大量前期勘察工作，但整体来讲，软土取样数量较少，这表明软土取样条件不太好，多数软土无法取出原状土样。表1为本路段软土特性指标，由表1可见，软土存在一定离散性，标贯以1～5击为准，这种情况下，无法保证软土特性判定的准确性，这说明采用常规软土勘察法仍有一定弊端。

表1 软土鉴别(特性)指标表

3 静力触探试验的应用

为全面了解和精确判断软土特性和力学指标，需要做好试验检测工作。根据工程实际和地质条件，决定采用静力触探法进行软土地基承载力检测，以便于更好地采用软土处治办法。相比其他试验方法，静力触探在地基土承载力检测中，更具客观性、精确性。结合工程实际情况，本路段典型软弱土层的静力触探参数、承载力范围等情况，如表2所示。整体来讲，淤泥①和黏性土②具有良好规律性。但是砂土层③、④因其分布不均匀，数据离散性过大。

表2 软土层静力触探参数与承载力表

3.1 试验条件

为验证检测效果，选择具有代表性的路段作为试验段，起讫桩号为K17+520～K71+660段，本路段属于水田段。按照钻探揭示，淤泥质黏土或淤泥质砂土位于上层，灰、暗灰色，呈软塑状，01.2～3.8 m厚。在下层部位存在松散砂层，其中夹杂薄层淤泥。5.4 m为软土厚度。

3.2 桩间土承载力计算

根据施工方案，本路段采用水泥搅拌桩进行软基处治。相关参数为桩长：6.5 m；桩径：50 cm；桩间距：1.3 m。为提高复合地基加固质量，在加固前、后均须进行静力触探试验，可得结果如表3所示。

表3 桩间土不同深度加固前后承载力表

由表3可见，0～1.0 m土层深度时，因水泥搅拌桩施工有填土垫层铺设，已具备一定承载力。软土层主要深度集中于1.0～4.0 m，待施工后，水泥搅拌桩间的土承载力可提升1.5倍左右。具有较高砂质含量的部位，承载力较大，原因在于水泥浆沿含砂地层渗透导致。通过表3的承载力试验数据加权平均，可获取桩间土天然承载力，为79.4 kPa，水泥搅拌桩加固之后，承载力有所增加，为96.5 kPa。