浅议公路桥涵地基承载力的检测

浅议公路桥涵地基承载力的检测（晏鹏 中国水电十五局测试中心）【摘要】结合公路桥涵地基承载力的检测、检测依据以及评定中出现的问题，查阅了相 关领域文献，通过对比、分析，并结合公路工程实践，提出了相应的地基承载力检测方法 为公路桥涵地基承载力检测提供参考。关键词】公路 桥涵 承载力检测引言建筑物因地基问题引起的破坏主要有两种：一由于建筑物荷载过大，超过了持力层所 能承受的能力，而使地基产生滑动破坏；二是由于外荷载作用产生的压缩变形，引起基础 过大的沉降量或沉降差，使上部结构倾斜、开裂毁坏。因此，在确定地基承载力时，除应 保证地基的强度和稳定性，还应保证建筑物的沉降量和不均匀沉降。其确定复杂，影响因 素极多，如地基土的特性，外荷载，基础的形式，埋深以及地下水等都将影响承载力的大 小，因此地基承载力检测结果准确性尤为重要。目前，在公路桥涵地基承载力的检测与评定过程中，存在不少问题。主要表现在依据 不统一，检测设备混淆，检测结果过于简单，造成检测数据失真：不分适用条件，机械地 套用检测方法，特别是对于重要工程或地质条件复杂时，没有进行必要的室内外试验，简 单得出地基容许承载力，使构造物地基承载力无法评定。针对目前地基承载力检测的现状， 有必要详细讨论地基承载力的检测方法以及如何正确运用，本文查阅了目前公路桥涵等方 面设计施工规范中相关内容，通过分析比较，并结合公路工程实践，提出了相应的地基承 载力检测方法，为公路桥涵地基承载力检测提供参考。1 地基承载力定义地基承载力是指地基土单位面积上所能承受荷载的能力，以 kPa 计。通常把地基不致 失稳的地基土单位面积上所能承受的最大荷载称为极限荷载力，由于工程设计中必须确保 地基有足够的稳定性，必须限制构造物基础基底的压力，使其不得超过地基的容许承载力， 因此地基容许承载力是指考虑一定安全储备后的地基承载力。2 地基承载力检测方法公路桥涵施工技术规范JTJ 041-2000中规定了地基检验方法，按照桥涵大小、地 基土质复杂（如溶洞、断层、软弱夹层、易溶岩等）情况及结构对地基有无特殊要求，可 采用以下检查方法： 小桥涵的地基检验：可采用直观或触探方法，必要时可进行土质试验； 大、中桥和地基土质复杂、结构对地基有特殊要求的地基检验，一般采用触探和钻探（钻深至少4m）取样做土工试验，或按设计要求进行荷载试验。 特大桥按设计要求处理。这里所提的触探，包括动力触探和静力触探两种。动力触探又分为轻型、中型和重型 3种。重型动力触探按触探头不同分为I型（管式贯入器）和II型（圆锥头），前者为标准 贯入用具，适用于细粒砂类土、粘性土；后者适用于砂类土和圆砾、卵石层。21 通过原状土的物理力学指标查表确定由室内土工试验得出的数据，归纳出土层的物理力学性质指标的平均值，查承载力的 表确定地基的承载力的基本值f0或标准值fk,经折减后作为地基承载力特征值。若有当地 的规范可直接查出承载力特征值。公路桥涵地基与基础设计规范 JTG D63-2007 规定 桥涵地基的容许承载力可根据地质勘测、原位测试、野外荷载试验以及邻近旧桥涵调查对 比，由经验和理论公式计算综合分析确定。当缺乏上述资料时可按规范推荐的方法确定， 对于地质和结构复杂的桥涵地基应根据现场荷载试验确定容许承载力。22 动力触探试验确定地基承载力动力触探，是指利用一定锤击能量，将带圆锥形探杆打入土中，根据贯入土中规定深 度所需的锤击数，判定地基土的力学特征的原位测试技术。动力触探适用于对黏性土、砂 类土和碎石类土进行工程地质原位测试。动力触探分为轻型、重型及超重型三类。目前承 建单位一般选用轻型和重型。轻型触探仪适用于砂土、粉土及粘性土地基检测，（一般要 求土中不含碎、卵石），轻型触探仪设备轻便，操作简单，省人省力；重型和特重触探主 要用于确定中砂以上的砂类土和碎石类土、软岩的地基承载力，是目前承建单位应用最广 泛的一种地基承载力测试方法。动力触探设备类型和规格见表1。类型重锤质量重锤落距探头截面积探杆外径动力触探击数符号单位轻型100.25021325.0N10击/30cm重型63.50.57624342.5N63.5击/10cm特重型1200.5100 24350.0N120击/10cm轻型动力触探每贯入30 cm,记录相应锤击数，重型动力触探每贯入10cm记录相应锤击数。当地层松软时，可采用测量每阵击 (一般为1击5击的的贯入度，而后按式(1)换算 成相当于同类型动力触探贯入10cm时的锤击数。对轻型动力触探，当N01OO或贯人15cm 锤击数超过50时，可停止试验；对重型动力触探，当连续三次 N63.5 50时停止试验或改 63.5为特重型动力触探。N(63 5)=nxiO/As(1)(63.5)式中：N(63 5)相当于贯入10 cm时实测锤击数，击/ 10 cm；(63.5)n每阵击的锤击数，击；s 每阵击时相应的贯入度， cm。轻型动力触探应以每层的实测击数之算术平值，作为该层的轻型动力触探击数平均 值。对重型动力触探实测击数，应按式(2)进行击数校正。N (63.5)=aN(63.5)( 2)式中：N(63.5)重型动力触探校正后击数，击/ 10 cm；N(63.5)重型动力触探实测击数，击/ 10 cm；a杆长击数校正系数。取得校正后的动力触探击数之后，应绘制动校正后击数与贯人深度曲线图，确定该层 动力触探有效击数的算术平均值，用以地基基本承载力的确定。根据轻型动力触探实测平 均值，按表 2确定一般黏性土地基的基本承载力；根据重型动力触探实测平均值，按表 3 确定中砂一砂砾地基的基本承载力，按表 4 确定碎石类土地基的基本承载力。表2一般黏性土地基的基本承载力。0J(10) 击/30cm15202530o /kPa1001401802200注：1本表适用的深度范围小于 4m2本表数据回归公式：g=N10X8-2O(G-地基容许承载力kPa)，是公路桥涵检测中常引用的公式, 实际检测过程中地基的基本承载力可根据 N10 击数内插得到。表3中砂一砂砾地基的基本承载力。0N亠(63.5) 击/10cm345678910o /kPa0120150180220260300340380注： 1，本表适用于冲积和洪积的中砂、粗砂和砂砾；2本表适用于深度范围为小于 20 m；3.本表数据回归公式：o=N635X40-20,是公路桥涵检测中常引用的公式。表4碎石类土地基的基本承载力N亠(63.5) 击/10cm345689121416o /kPa0140170200240320400480540600N亠(63.5) 击/10cm192022242628303540o /kPa06607207808308709009309701000注： 1.本表适用于冲积和洪积的圆砾、角砾、卵石和碎石土地层；2.本表适用于深度范围为小于 20 m。2.3 标准贯人试验确定地基承载力标准贯入试验是用规定的锤重（63.5 kg）和落距（76 cm）把标准贯人器（带有刃口的对 开管，外径50 mm，内径35 mm）打人土中，记录贯人一定贯人深度（30 cm）所需的锤击数 N值的原位测试方法。标准贯入试验是国内广泛应用的一种现场原位测试手段，它不仅可 用于砂土的测试，也可用于粘性土的测试。锤击数（N）的结果不仅可用于判断砂土的密 实度，粘性土的稠度，地基土的容许承载力，砂土的振动液化，桩基承载力，同时也是地 基处理效果的一种重要方法。（多为试验检测中心及设计单位采用）。标准贯人试验当贯入器打人土中15cm后，开始记录每打人10cm的锤击数，累计打人 30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N.当锤击数已达50击，而贯人深度未达30cm时, 可记录50击的实际贯人深度，按式（3）换算成相当于30 cm的标准贯入试验锤击数N, 并终止试验。N=30X50/As，（3）式中：As50击时的贯入度，cm；N标准贯人试验锤击数，击。岩土工程勘察规范（GB 50021-2001）规定砂土的密实度应根据标准贯入锤击数按表 5的规定划分为密实、中密、稍密和松散 4种状态，砂土的容许承载力见表6。表5根据标准贯入锤击数N位确定砂土密实度N值密实度N值密实度NW10松散15VNW30中密10VNW15稍密N30密实表6砂土的容许承载力土名湿度密实度密实中密松散砂砾与湿度无关550400200中砂与湿度无关450350150细砂水上350250100水下350200粉砂水上300200水下200100注：1在地下水位以上的地基土的湿度称为“水上”。2在地下水位以下的称为“水下”。标准贯人试验成果可直接标在工程地质剖面图上，也可绘制单孔标准贯人击数W与 深度关系曲线或直方图。标准贯人击数 W值可对砂土、粉土、黏性土的物理状态、土的 强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力、砂土和粉土的液化以及成桩的可能性等做出 评价。24 静力触探试验确定地基承载力 静力触探试验是利用电测原理确定大的力学性质的一种原位测试方法，试验时利用静 压力装置将探头压入土层，同时用传感器或直接量测仪表测试土层对触探头的贯入阻力， 以此来判断、分析确定地基土的物理力学性质。静力触探试验适用于粘性土，粉土和砂土， 主要用于划分土层，估算地基土的物理力学指标参数，评定地基土的承载力，估算单桩承 载力及判定砂土地基的液化等级等。（多为设计单位采用）。3 不同地基承载力检测方法对比分析目前公路桥涵地基承载力的检测常用动力触探试验和标准贯入试验两种方法，查表法 和静力触探试验由于其可操作性与适用性在施工单位中很少运用。重型动力触探试验和标 准贯入试验适用范围有所不同，虽然锤重都是63.5 kg,落距为76 cm,但两者是不同试验 设备，承载力确定方法以及经验数值不同，因此在运用过程中要加以区分。对于采用碎石 桩、石灰桩、粉喷桩等处理后的地基承载力的检测必须依据相应技术规范确定复合地基承 载力。4 结语地基承载力直接影响建筑物的安全和正常使用。因而在选用确定承载力方法时，应本 着准确而又合理的方法综合确定，做到既安全可靠，又经济合理。本文详细叙述了目前我国地基承载力的检测方法，并结合公路桥涵地基与基础设计规 范与施工技术规范，完善了地基承载力检测的依据，可为以后公路桥涵地基承载力检测提 供参考。