單橋靜力觸探在工程勘察中的應用

王 玉 山

(山東省城鄉建設勘察設計研究院，山東 濟南 250031)

單橋靜力觸探在工程勘察中的應用

王 玉 山

(山東省城鄉建設勘察設計研究院，山東 濟南 250031)

針對靜力觸探的特點，以昆山花橋酒店公寓工程為例，從土層劃分定名、確定地基土承載力、確定土的變形指標、估算單樁承載力等方面分析了單橋靜力觸探在工程中的應用，為其推廣應用提供了技術支持。

靜力觸探，承載力，勘察，土層

0 引言

靜力觸探于1932年首先在荷蘭研制成功，我國在20世紀30年代出現了機械式的靜力觸探儀，1964年，王鐘琦等獨立成功研制出我國第一臺電測式的靜力觸探儀。

靜力觸探是通過探桿用靜力將觸探頭以勻速壓入土中，同時用探頭內的傳感器測試貫入阻力，再通過貫入阻力與土的工程性質之間的相關關系，以此來判斷、分析，進行地質土層劃分并確定地基土的物理力學參數。

靜力觸探是在現場直接測定巖土體未擾動狀態下的各種工程性質，與室內試驗結果相比，更加符合巖土體的實際情況。靜探試驗測試精度高，可以測定難以取得不擾動土樣的土，如飽和砂土、粉土、高靈敏度的軟土的工程力學性質，試驗采用電測技術，便于實現成果處理的微機化和自動化，減少了工作強度。

昆山屬長江三角洲地區，其80 m深度范圍內土層屬第四系全新統，成因以河床沖積為主，土層分布主要為淤泥質土、一般粘性土、粉土和砂土，特別適合靜力觸探。以昆山花橋酒店公寓工程為例，探討單橋靜力觸探在該地區工程勘察中的應用。

1 工程概況

昆山處江蘇省東南部、上海與蘇州之間，境內地勢平坦，自西南向東北略呈傾斜，自然坡度較小。擬建的花橋酒店公寓場地位于昆山市花橋鎮，東與上海市交界，屬長江三角洲沖積平原地貌。擬建工程場地位于昆山花橋國際商務城核心區內，包括酒店公寓、裙房及純地下車庫等建(構)筑物。

該工程靜力觸探采用15 cm2單橋探頭，數據采集自動記錄，記錄儀型號為LMC-D310，采樣間距為10 cm。

2 靜力觸探資料的分析、應用

靜力觸探由于應用歷史較長、相關經驗公式較多而且已經列入相關規范，故在目前的工程勘察界被廣泛應用。昆山地區靜力觸探主要應用在下列幾個方面：1)劃分土層，確定土的類別；2)確定地基土的承載力和變形模量；3)選擇樁端持力層，預估單樁承載力。

2.1 土層劃分及定名

對某一土層的工程性質指標進行統計分析，需要準確的劃分土層及確定土的類型。對劃分土層，靜力觸探試驗具有獨特的優勢。一般而言，觸探頭在貫入土層的過程中自動記錄裝置可以繪制比貫入阻力Ps隨深度h的連續變化曲線，因而可以直觀地反映出土層力學性質隨深度的變化情況，土層的分層界限非常清楚,相鄰土層軟硬變化非常明確。

在劃分土層時，不超過表1[1]的變動幅度可合并為同一層。

表1 Ps并層容許變動幅度

工程實踐中往往借助于地區經驗和場地鉆孔取樣來對比分析,不同類型的土層Ps曲線形態及比貫入阻力亦不相同。一般而言，大多數土層Ps曲線形態特征見表2[2]。筆者根據幾年的工程實踐經驗，總結出昆山地區不同土類的Ps值范圍有如下規律，見表3。

本工程土層定名及各層Ps值見表4。靜力觸探Ps平均值為最小平均值，即取全部樣本的平均值再與最小值之間取算術平均值。

2.2 確定地基土承載力

表2 不同土層的Ps曲線特征

表3 按Ps值劃分土層 MPa

表4 地基土層特性及Ps值一覽表

目前利用靜力觸探成果確定地基土的承載力,國內外都是采用適用于特定地區和土性的經驗公式。昆山市緊鄰上海，其表層第四系成因與上海地層基本一致，選擇同濟大學提出的經驗公式[3]：對可塑～硬塑狀粘性土f0=75Ps+42,軟塑狀粘性土f0=75Ps+38，對淤泥質土f0=70Ps+37，對粉土f0=55Ps+45，并參考上海地區經驗[4]：fak=0.9f0。規范推薦另采用剪切指標按公式[5]fak=Mbγb+Mdγmd+Mcck計算地基土承載力，計算時基礎底面寬度b取3 m，基礎埋深d取0.5 m，地下水埋深取0.5 m。通過計算得到場地地基土承載力見表5。

表5 地基土承載力一覽表

將由兩種方法計算的各層地基土承載力進行對比，可知，其大小變化趨勢大致相同且大部分數據相差不大。其中砂質粉土計算結果相較于剪切指標計算結果偏大，分析認為取樣擾動導致室內試驗剪切指標偏小所致。根據上海地區經驗,靜力觸探結果更符合實際地基土承載力。

2.3 確定土的變形指標

根據地區經驗，利用靜力觸探Ps值換算一般粘性土壓縮模量Es采用經驗公式[6]Es=3.3Ps+3.2。靜探經驗公式計算結果及室內壓縮試驗成果見表6。

表6 地基土Es值一覽表 MPa

將由兩種方法計算的各土層壓縮模量進行對比，可知，其大小變化趨勢大致相同且數據相差不大。

2.4 估算單樁承載力

用靜力觸探試驗成果預估單樁承載力的方法建立在一定理論依據的基礎上，比較符合實際情況，我國一些行業標準和地方規范均有經驗公式。

本工程樁基持力層為⑧2-1粉質粘土夾粉砂，樁型采用φ600 PHC樁，單樁豎向極限承載力采用公式[7]Qu=u∑qsikli+αpsbAp估算。經計算，55m及60m樁長單樁豎向承載力標準值Quk分別為5 100 kN，5 800 kN。設計部門依據勘察資料對各建筑物進行設計，現該酒店公寓已建成并投入使用，效果良好。

3 結語

針對靜力觸探，我國進行了大量的對比試驗研究，取得了許多可靠、合理的實測資料，并建立了靜探測試指標同地基土物理力學性質的相關關系。但需要注意，靜探試驗不是依據理論分析求解，而是依靠經驗建立回歸返程解決工程問題。由于我國疆域遼闊、土層復雜、差異很大，故用于解釋的經驗公式均有其明顯的地域特征，不能形成一個統一的公式。因此，在實際工程應用中，不同的地區應注意收集經驗參數，建立適合本地區的經驗公式，使靜力觸探在巖土工程勘察中發揮更大的作用。

[1] 常士驃，張蘇民，項 勃，等.工程地質手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2006：204-205.

[2] 朱長歧.WR-Ⅱ型海洋靜力觸探(SCPT)數據處理系統中的巖土力學分層模型[J].巖土力學，1994，15(2)：78-88.

[3] 林在貫，高大釗，顧寶和，等.巖土工程手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1994：175.

[4] DGJ 08—37—2002，巖土工程勘察規范[S].

[5] GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[6] JGJ 72—2004，高層建筑巖土工程勘察規程[S].

[7] JGJ 94—2008，建筑樁基技術規范[S].

Application of single-bridge static cone penetration test in engineering survey

Wang Yushan

(ShandongAcademyofUrban-RuralConstructionSurvey&Design,Jinan250031,China)

In light of features of static cone penetration test, taking Kunshan Huaqiao hotel apartment engineering as an example, the paper analyzes the application of single-bridge static cone penetration test in engineering from aspects of soil layer classification, foundation soil bearing capacity determination, soil deformation indicators determination and single-pile bearing capacity estimation and so on, which has provided technical support for its application and promotion.

static cone penetration test, bearing capacity, survey, soil layer

2015-04-08

王玉山(1987- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)17-0049-02

TU412

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