淺議公路橋涵地基承載力的檢測

摘要：本文對公路橋涵地基承載力進行探析，通過對其檢測依據、檢測和評定過程中出現問題的分析，并依據相關資料，從公路工程的實際出發，提出了合理檢測公路橋涵地基承載力的方法，以供參考。

關鍵詞：公路；橋涵；承載力；檢測

中圖分類號：TU7文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

前言：

目前，受多方因素的影響，我們在檢測和評定公路橋涵地基承載力的工作過程中，出現了諸多問題。其檢測數據往往與真實數據有很大出入，很多檢測人員并無統一的依據，檢測所得結果太過簡單，或對檢測方法生搬硬套，不從實際出發，尤其是在一些地質條件比較復雜的地段或重大工程中，必需的室內外實驗并未相應開展，就失去了評定構造物地基承載力的依據。針對這種情況，筆者從實際出發，結合公路橋涵設計施工規范，在本文中對地基承載力的檢測方法進行探析。

一、地基承載力定義

地基土在單位面積上的荷載能力即為地基承載力。地基承載力以kPa為單位進行計算。極限載荷力是指在保證地基不失穩的情況下，地基土在單位面積上的最高荷載能力。而進行一定安全儲備后，此時的地基承載力為地基容許承載力。

二、檢測地基承載力的方法

地基檢測方法在《公路橋涵施工技術規范》JTJ041—2000中有明確規定，以地基土質復雜程度（易溶巖、斷層、溶洞等）、橋涵大小為依據，并充分考慮橋涵設計結構是否對地基有特殊要求，使用不同方法進行分類檢測：

首先按要求對特大型橋進行處理。本文中的觸探有兩種形式，即靜力觸探和動力觸探。其中重型、中型和輕型為動力觸探的三種形式。依據探頭差異性對重型動力觸探分類為Ⅰ型和Ⅱ型兩種，即管式貫入器和圓錐頭。其中Ⅰ型適用于粘性土和細粒砂類土土質，是標準的貫入性用具；Ⅱ型則應用于卵石層、圓礫等情況。

在對大、中型橋，地基的土質情況較為復雜或是對地基有特殊設計要求的地基承載力檢測過程中，通常會使用鉆探和觸探對土層取樣，進行土工試驗，其中鉆探的取樣深度應不少于4m，或者依據設計規范，進行相應的荷載試驗。

可用直觀方法對小型橋涵的地基承載力進行檢測，也可使用觸探法，如有必要，還可以進行相關的土工試驗。

（一）利用原狀土物理力學指標查表確定

通過進行室內土工試驗并以其所得數據為依據，對土層物理力學性質指標進行平均值歸納，通過查表，對地基承載力的標準值fk或者基本值f0進行確定，地基承載力特征值則為標準值或者基本值折減后的數值。

（二）通過動力觸探實驗對地基承載力進行確定

動力觸探法是一種工程地質原位測試技術，適用于碎石類土、粘性土和砂類土。具體操作為：運用錘擊動能將圓錐探桿夯入土層，通過計算到達相應深度所用擊錘數，實現對地基土力學特征進行測定。在動力觸探的三種方法中，目前施工方通常采用重型和輕型兩種。粘性土地、粉土和砂土的地基檢測用輕型觸探設備為宜，且要求測試土層中通常不含卵石或碎石，輕型觸探設備靈活輕便，易于操作，省時省力；在目前的大多數承建單位中，重型觸探和特重型觸探是應用最為普遍的地基承載力檢測方法，兩者主要對中砂程度以上的碎石類土、軟巖和砂類土進行地基承載力檢測，其設備與規格如下表：

表1

類型

重錘質量

重錘落距

探頭截面積

探桿外徑

動力觸探擊數

符號

單位

輕型

10±0.2

50±2

13

25.0

N10

擊/30cm

重型

63.5±0.5

76±2

43

42.5

N63.5

擊/10cm

特重型

120±0.5

100±2

43

50.0

N120

擊/10cm

在輕型動力觸探中，每深入30cm就將相應的錘擊次數記錄下來，重型觸探則以10cm為標準對相應的錘擊次數進行記錄。在土層較為松軟的情況下，可以將每陣擊貫入度的測量值按照下式（1）進行換算，使其與同類型動力觸探深入土層10cm深度的錘擊次數相當，此時的陣擊一般為1擊—5擊。重型動力觸探試驗中，若N63.5>50的情況連續三次出現，則停止試驗，也可轉而進行特重型動力觸探；在輕型動力觸探中，若深入土層15cm而錘擊次數已超過50或者出現N10>100的情況時，試驗則可停止。

N，（63.5）=n×10/△s （1）

在本式中，N，（63.5）與深入10cm時的錘擊實測次數相當，以擊/10cm為單位；

n為每陣擊的錘擊次數；

△s為與每陣擊相對應的深入度，以cm為單位。

在輕型動力觸探試驗中，每層的動力觸探擊數的平均值應取該層擊數實際測量值的算數平均值。而重型動力觸探擊數的實際測量值則應按照下式（2）進行計算并校正。

N，（63.5）=a N（63.5） （2）

在（2）式中，N，（63.5）為校正后的重型動力觸探擊數。以擊/10cm為單位；

N（63.5）為實際重型動力觸探的測量擊數，以擊/10cm為單位；

a 為桿長擊數的校正系數。

在對動力觸探擊數進行計算校正后，為求得本層有效的動力觸探擊數的算術平均值，進而確定地基基本承載力數值，應相應制作貫入深度和校正后擊數曲線圖。以輕型動力觸探的實際測量平均值為依據，對比下表2對σ0，即普通粘性土地基的基本承載力進行確定。

N（10）

擊/30cm

15

20

25

30

σ0/kPa

100

140

180

220

表2 普通粘性土地基的基本承載力σ0

注：1.本表所適用的深度范圍≯4m

2.σ=N10×8-20（σ為地基容許承載力），此計算公式在公路橋涵檢測中經常用到，其中，在實際檢測過程中，可以N10擊數內插為依據，對地基基本承載力進行確定。

對照下表3，以實際測得的重型動力觸探平均值為依據，對中砂—砂礫地基的基本承載力進行確定。

N（63.5）

擊/10cm

3

4

5

6

7

8

9

10

σ0/kPa

120

150

180

220

260

300

340

380

表3 中砂-砂礫地基基本承載力σ0

注：1.此表格適合由洪積和沖積效果所致的粗砂、砂礫和中砂；

2.此表所適用的深度范圍≯20m；

3.此表中，σ= N（63.5）×40-20，也是檢測公路橋涵工作中的常用公式。

（三）通過標準貫入試驗對地基承載力進行確定

利用63.5kg標準錘重以76cm的標準落距將外徑為50mm、內徑35mm、且有刃口對開管的標準貫入器夯入土層，對夯入標深30cm所需的錘擊次數值（N）進行記錄，即為標準貫入試驗，同動力觸探試驗一樣，標準貫入試驗也是一種原位測試方法，而且在國內得到非常廣泛的應用，它同時可用于對粘性土層的檢測，也可用于對砂土密實度進行判定。對于地基處理效果來說，錘擊次數N的結果是一個較為重要的參考數值。且地基容許承載力、粘性土稠度、砂土密實度與振動液化和樁基承載力的判斷要素中都包括有錘擊次數N的數值。

在標準貫入試驗中，將貫入器夯入土中15cm，然后以10cm為單位，記錄下相應的錘擊次數， 試驗所取錘擊次數N應為貫入30cm后的累計錘擊次數。當貫入深度小于30cm，且錘擊次數已達50次，則記錄50擊相應的貫入深度，并按照下式（3）對其進行換算，數值相當于30cm下錘擊次數N，并停止試驗。

N=30×50/△s （3）

在式中，△s為50擊情況下的實際貫入深度（cm）；

N為標準貫入試驗的錘擊次數（擊）。

（四）通過靜力觸探試驗確定地基承載力

靜力觸探試驗是指充分利用電測原理，對地層力學性質進行確定的測試方法。具體操作方法為：在用靜壓力裝置將探頭壓入土層的同時，使用傳感器測試觸探頭的入土阻力（也可通過直接量測儀表進行測試），據此對地基土的物理力學性質進行分析和判斷。靜力觸探實驗主要用于土層劃分，對地基土的物理力學指標參數進行估算，對地基土承載力進行評定，砂土地基的液化等級和單樁承載力的估算與判定等等，適用于砂土、粘性土和粉土。

三、結語：

建筑物的安全與正常使用與地基承載力有直接關系。因此，在選用檢測承載力方法過程中，我們應遵循準確合理的方法進行綜合確定，保證科學、安全且有合理的經濟效益。

筆者對公路橋涵地基承載力進行探析，通過對其檢測依據、檢測和評定過程中出現問題的分析，并依據相關資料，從公路工程的實際出發，提出了合理檢測公路橋涵地基承載力的方法，希望能為以后的檢測工作提供參考。

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