靜力觸探在羅古判橋勘察中的應用

李啟磊

摘 要：現階段，靜力觸探測試因數據精度高、再現性好、測試快速連續、效率高、功能多等優點，被廣泛應用于工程勘察工作中。結合工程實例，闡述了利用靜力觸探劃分土層和類別、確定樁基參數等，進而為工程地質評價和工程建筑設計提供科學依據。

關鍵詞：靜力觸探；土層；土層工程性質指標；樁基參數

中圖分類號：TU195+.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.157

1 工程概況

擬建永定河泛區深槽整治工程羅古判橋，該橋地處華北沖積平原北部的天津市武清區黃花店鎮北部的羅古判村南500 m的河道處，河床高程6.00～6.70 m，河漫灘高程7.00～8.20 m。橋梁等級為汽-10公路橋，橋長100 m，擬采用樁基礎。

工程區處于構造相對穩定的區域，工程區地震動峰值加速度0.15 g，地震動反應譜特征周期為0.40 s，相對應的地震基本烈度為Ⅶ度。

工程區地下水均為第四系孔隙型潛水，主要賦存于第四系全新統粉質黏土、粉土的孔隙中。勘探期間，測得地下水埋深0.70～1.20 m。

對于海河下游天津市各類水利工程，地面以下50 m內的土層多為軟弱的黏性土、粉性土和砂土，特別適合采用靜力觸探進行勘察。通過靜力觸探試驗成果的統計、分析并利用地區經驗關系可評定土的工程參數，并對一些巖土工程問題作出評價（比如地基承載力、選擇樁端持力層和預估單樁承載、砂土液化等）。

2 靜力觸探試驗成果

建筑物區地面深度25.0 m范圍內揭露的地層為第四系全新統松散堆積物，巖性為素填土、黏土、淤泥質黏土、粉質黏土和粉土，所以，適合采用靜力觸探進行勘察。GP1孔實測得不同深度的靜力觸探數據成果，所測深度為25 m，測點深度間隔1.0 m。

3 試驗成果的應用

3.1 劃分土層和土類類別

將靜力觸探探頭阻力與深度曲線分段。分段時根據各種阻力大小和曲線形狀綜合分段。比如阻力較小、摩阻比較大、曲線變化小的曲線段所代表的土層多為黏土層；而阻力大、摩阻比較小、曲線呈急劇變化的鋸齒狀則為粉土、砂土層。

按臨界深度等概念判定各土層臨界深度。在靜力觸探自地表勻速貫入的過程中，錐頭阻力逐漸增大（硬殼層影響除外）到一定深度（臨界深度）后才達到較為恒定的值，臨界深度和曲線第一較為恒定值段為第一層；當探頭繼續貫入到第二層附近時，探頭阻力會受到上下層的共同影響而發生變化，變大或變小，一般規律是位于曲線變化段的中間深度。

完成上述兩步之后，再將第一層土的探頭阻力等參數分別進行算術平均，其平均值可用來確定土層的名稱，定土層（類）名稱時，可以根據錐尖阻力（qc）、側壁摩阻力（fs）、摩阻比（Rf，Rf=fs/qc（%））并結合地區經驗進行。

根據GP1孔實測靜力觸探試驗數據成果和地基靜力觸探試驗曲線特征，并結合地區經驗判定土層類別和巖性，從而得出靜力觸探柱狀圖。

3.2 確定樁端持力層層位、厚度、埋深

用靜力觸探可以確定樁端持力層和單樁承載力，這緣于靜力觸探機理和沉樁相似。

從靜力觸探曲線上很容易找出錐尖阻力較高的層位，根據阻值大小和樁基設計要求可以確定樁端持力層，進而確定樁長和樁截面尺寸、單樁數量。

根據原始曲線判定埋深為18.0 m以下地層阻力大、摩阻比較小、曲線呈急劇變化的鋸齒狀為良好、穩定的樁基持力層，揭露厚度大于7.0 m，同時，依據相關數據判別巖性為粉土。依據《建筑樁基基礎規范》中相關規定，持力層選擇埋深18.0 m以下的粉土層（alQ ）水平方向分布較為穩定，土質較好，強度較高，是此次擬建物良好的樁基礎樁端持力層。建議樁端位于高程-13.30 m以下部位，樁長約20.00 m。

3.3 確定單樁承載力

應用靜力觸探法計算單樁極限承載力的方法比較常見了，國內外有很多計算公式，但其基本公式如下：

qp=qd+qf=a· c·A+UP . （1）

式（1）中：qp為單樁軸向極限承載力，kN；a為樁端阻力修正系數； c為樁端附近平均錐夾阻力，kPa；A為樁端截面積平均值，m2；UP為樁身截面周長，m；βsi為fsi的修正系數； 為第i層土fs平均值，kPa；Li為樁身在第i層土中的長度，m；n為沿樁側所分的土層數。

根據式（1）可知靜力觸探微機輸出單樁承載力數值。

4 結束語

靜力觸探既是一種原位測試手段，又是一種勘探手段，它與常規的鉆探—取樣—室內試驗等勘探程序相比，具有快速、精確、經濟和節省人力等特點。此外，在采用樁基工程勘察過程中，靜力觸探能夠準確地判斷樁端持力層等特征，這也是一般常規勘察手段所不能比擬的。本文通過對武清區羅古判橋樁基靜力觸探試驗成果的應用，結合理論公式和地區經驗，匯總、統計、分析、計算了原始數據和資料，確定了樁基持力層，并估算了單樁承載力，對工程參數和方案的選取具有重要的意義。

參考文獻

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB 50011—2010 建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

〔編輯：白潔〕

Abstract： At the present stage， static cone penetration test for high accuracy of data， reproduction and testing in rapid succession， high efficiency， multifunction， etc.， is widely used in engineering reconnaissance work. Combined with engineering examples， describes the use of CPT division of the soil and categories， to determine the parameters of the pile foundation， and for the evaluation of engineering geology and engineering structure design provides scientific basis.

Key words： CPT； soil； soil engineering properties； pile foundation parameters