公路地基承载力检测静力触探试验应用

2020-12-01胡宗林张睿

运输经理世界 2020年5期

文/胡宗林、张睿

1 前言

公路地基项目在正式开始施工前，应该做好地基承载性能的检测。如果发现地基承载力不足，就会给公路地基等结构部分的使用产生不利影响。因此，进行公路地基承载力检测有着极为重要的作用，需要保证其达到准确性与可靠性的标准。因此，应该选择科学合理的检测方法，以提升数据的准确性。

2 技术理念

静力触探试验(又称CPT)是一种比较重要的原位测试技术，其主要是通过静力按照恒定的贯入速率来将规格相同的圆锥探头利用多种探杆直接压入到土体结构内，就能够测定贯入操作过程中探头的受力情况，然后可以准确地确定土体的物理与化学性质。该技术一般都是应用在碎石土或者密实砂土等地质条件下，可以产生较好的效果。从实际应用情况分析你能够发现，通过使用静力触探参数的方式可以在一定程度上检测出地基承载力数据，为公路地基的顺利施工起到积极的作用。

3 静力触探试验的特点

3.1 静力触探的方式来进行土层的划分，然后就能够得到连续的数据信息，可以还原土层信息，使得分层更加的客观和真实，能够避免受到外部因素的干扰影响。

3.2 静力触探是一种原位测试的方法，具备探勘与测试两种功能，使得土体信息的获取更加的真实和准确。

3.3 静力触探操作的过程中并不需要进行取样分析，也不会给土体产生任何的扰动影响，能够直接获取原状土，所以最终的检测结果更加的可靠与稳定[1]。

4 公路地基承载力的检测方法

4.1 原状土的物理力学指标查表确定

采用室内试验的方式，明确具体的原状土测试的指标，并且通过查表的方式来确定土体的基本值与标准值方面，就能够计算之后得到地基的承载力数据。因为没有必要的规范化资料，在进行现场试验的过程中，根据具体的检测方式能够准确地发现其中的容许承载力。因为规范资料中需要确定土体的液限、塑性等专业的指标参数，但是目前这种物理参数的测定方式还没有统一，也会导致实际测定的过程中有着一定偏差的存在。此外，土体的压缩模量、天然孔隙比等方面参数的检验不能达到准确的标准，这就无法有效的应用到工程中，产生不利的后果。

4.2 动力触探试验确定地基承载力

动力触探试验主要是通过锤击的方式将准备好的探杆直接打入到地基结构内，然后结合所确定的贯入深度进行锤击次数的判定，就能够确定具体的承载力参数。结合具体的土体类型，然后选择合适的方式，目前最为主要的是轻型动力触探、重型和特重型动力触探等等。

4.3 标准贯入试验确定地基承载力

标准贯入试验为当前我国的地基承载力中检测的主要方式，应用范围是比较大的，一般都是在现场进行原位测试操作，主要是进行黏性土、砂性土的地质条件下来实施地基承载性能的检测。公路地基在设计方案确定的过程中，可以通过该方式确定最佳的设计方案。在施工现场进行质量检测的过程中，实验室内可以通过该方式来进行数据的复核检测。标准贯入试验的方式可以把符合要求的贯入器打入到规定深度的土体结构内，记录所需要的锤击次数，然后通过计算确定具体的承载参数，能够确定地基承载力参数。以标准贯入试验作为基础，可以获得相应的试验参数，然后将其直接标注到地质剖面图中，就能够绘制N与△s 直方图或关系曲线，最终可以准确地确定地基承载力。

4.4 静力触探试验确定地基承载力

静力触探试验通常都是应用到软土地基的承载力检测方式，将准备好的探头通过静压力的作用直接打入到土体结构中，然后进行探头阻力的检测，就能够确定具体的承载力参数。精力触探试验环节能够进行土层的划分，然后利用操作方式进行物理力学指标的测定，就能够判定地基承载力参数。不同地基承载力检测方式也是不同的，要考虑到公路地基的施工特点，最终选择合适的测试方式。通过查表法与静力触探试验方式有着比较高的操作难度，并不能应用到多数的地基承载性能检测中。动力触探试验与标准贯入试验的方式应用到地基承载力检测是比较多的，这些方式虽然有一定的相似之处，但是设备、操作方式方面都有着很多的差异，所以应该考虑到实际情况选择合适的方式[2]。

5 工程概况

某工程项目设计为双向四车道，总长度是143.182km，路基宽28m。从现场的勘查结论分析能够发现，该工程项目中存在比较多的软土地基结构，地势相对低洼，地下水含量比较高，这样就会导致整个土体受到了长期的水浸泡作用。对于软土地质结构来说，该工程项目中通过应用钻探、轻型触探等方式做好软基勘察操作方式，其中A 段为勘察路段，全长92.642km，其中软土段较长，为53.4km。在进行勘察作业环节，所确定的机械钻孔数量是132 个，简易勘探孔共606 个，土样共77 组，标贯为492 次。从勘查结论分析能够发现，本次公路项目的施工范围内主要是存在饱和淤泥、淤泥质粘土等等类型，特性比较明显，厚度一般为2～6m 厚，最大厚度位置已经达到8m 左右。从实际情况分析，本次工程确定选择使用清淤换填或者水泥搅拌桩的方式来进行软土地基结构部分的处理。结合该项目的具体状况，清淤换填部分的长度为48.5km，搅拌桩结构部分的长度为7.6km，桩体结构长度平均尺寸是5.6m。进行了全面深入的地质勘察和法分析，软土取样数量很少，这说明地质条件很差，根本无法完成原状土取样。

6 静力触探试验的应用

为了能够综合分析与掌握冉软土特点，确定具体的力学指标参数，进行必要的试验检测工作。考虑到本次工程的实际情况，确定应用静力触探的方式来实现软土地基的承载力检测，然后确定最佳的软土处理方式。较之其他的试验方式来说，静力触探方式的精确度更高，所检测的结果具备实用性。下表1 就是本次工程检测结论。根据实际情况做出分析，淤泥①和黏性土②具有良好规律性。但是砂土层③的均匀性明显不足，所以分散存在于该工程各个位置上。

表1 软土层静力触探参数与承载力表

6.1 试验条件

为了能够检验确定具体的测试结果，选择能够代表整体工程项目的路段进行试验，起止桩号是A 段，整个部分为当地的水田。根据钻探结论发现，淤泥黏土以及砂土等都是以暗色的颜色存在，以流塑状的形式存在，1.2～3.8m厚。软土结构部分的厚度为5.4m。

6.2 桩间土承载力计算

按照设计方案的标准分析，该路段中选择使用水泥搅拌桩来完成软体路基结构部分的处理。相关参数为桩长6.5m；桩径50cm；桩间距1.3m。为了能够保证地基加固的效果满足要求，应该在加固操作的前后要完成静力触探的试验[3]。

6.3 复合地基承载力确定

通常来说，能够在现场进行具体的单桩符合地基承载性能检测，然后结合实际情况明确具体的水泥搅拌桩实现复合地基承载力参数的确定。按照本次工程的设计标准要求，150kPa 是地基承载力设计值，300kPa 为对应极限荷载。按照当前所实施的技术标准，要结合实际情况组织进行荷载性能的测试。

经过数据的检测和分析，能够发现本次工程中的复合地基承载力参数完全符合技术标准的要求，达到了工程的使用需要。根据各项计算数据展开分析，水泥搅拌桩的复合地基承载性的参数计算环节，桩体结构部分的抗压强度、桩身强度折减系数等都能够达到本次工程的使用需要，然后根据技术标准进行必要的静力触探试验检测方式，发现检测结果符合真实性与可靠性的要求，然后做好现场的大量试验做好各项数据的统计和分析，以满足工程标准的使用要求。

7 地基承载力评定影响因素

7.1 地基土的成因与堆积年代

结合该工程的土地情况分析能够发现，其受到外部环境因素影响比较大，从实际情况分析，确定了基土分成如下几个类型：

7.1.1 残积土。为风力侵蚀或者搬运的影响之下所形成的大量碎屑堆积物，被大量的分布在山区地带、山坡的位置上。因为该土质在分布中各个位置上的厚度尺寸相差比较大且粒径粗细不均匀，所以导致这些位置上的承载力很低。

7.1.2 坡积土。这是在风化岩石经过长期的雨、雪以及自重的影响之下而逐步的搬运所形成的，以山坡堆积物的方式所存在。从上到下粒径发生变化，以缩小的形式存在，厚度在逐步的增加。因为坡积土在长期的形成阶段中，其会产生的地基土的承载性能有着一定的差异，均匀性也比较差。

7.1.3 洪积土。这是经过雨季的长期作用之下，经过雨水冲刷而导致在一些位置上存在有大量的风化岩以及堆积物，而很多情况下平原也会存在。雨水作为搬运土地结构的主要动力，所以在山坡的底部位置上颗粒是比较大的，承载性能也比较高，而一些远离山坡的位置上其颗粒是比较细的，土体的厚度比较大，相对来说密实度很大。

7.1.4 冲积土。这是长期的影响之下，经过江河湖泊的连续作用，可以把两岸中存在的土体进行比较的侵蚀作用，经过了搬运与沉积的反应之下，在水平的平缓位置上存在的。河床冲击土通常都是由密度中等的砂砾所组成，这些位置上承载性能是比较强的。对于河床两侧中所存在的堆积土主要是砂砾、卵石等形式存在，其表面的位置上覆盖有比较多的细土形式，同时还有部分淤泥与泥炭材料，承载性能相对比较差[4]。

7.2 土的物理力学性质

因为天然土内的含水量是很高的，所以硬度性能比较差，承载性能也不足。随着土体密度的持续上升，其内部空隙含量会减少，水分并不会进入到土体的结构中，含水率的下降也会导致强度性能的提升。此外，土体强度的分析主要是通过粘聚力与摩擦力，土体抗剪强度能够真实的反映出土体结构部分的力学特性，破坏形式主要是以剪切的形式所存在。比如滑坡土体部分的滑动面就会产生较大的剪切力，给土体产生一定的压迫作用，所以出现结构的损坏。

7.3 地下水

土地处在地下水以下的空间中，因为此时的地下水长期的作用之下，导致其强度与摩擦力很小，所以导致了强度比较小，承载力也不足。由于内部水分会给土体造成过大的损坏影响，所以此时不会分析该因素。在现场进行地质条件因素分析阶段，一般都会选择土样来进行含水率的检测，然后确定具体的强度指标，就能够明确具体的土地承载力性能。

7.4 人为因素

人为因素对于检测结果产生直接的影响，主要是因为人员素质不足所导致的，或者工作不细心。当前有些地基承载力检测人员专业素质水平低，没有按照操作标准开展工作，导致最终的结果偏差过大，严重影响工程的正常使用。