公路橋涵地基承載力檢測方法研究

龐 義 琴

(中鐵北京工程局集團北京有限公司，北京 102308)

1 地基承載力評定影響因素

1.1 地下水的影響

地下水位的高低直接影響地基的含水率，地下水位越高，地基含水率越高，其地基承載力越低。在地下水的影響下，土體自身的黏聚力和內摩擦力降低，造成土體強度下降，進而造成土體的地基承載力降低。另外，地下水會使土體的重度下降，進一步造成地基承載力下降。在勘察設計階段，設計單位必須對施工現場的土質進行取樣分析，通過土樣的天然含水率分析土體的強度，進而分析地基承載力。另外，勘察設計中必須對地下水位進行準確測量，并對地下水位的變化情況進行統計，為后期施工提供可靠依據。

1.2 土的物理力學性質

土體的含水率、密度、黏聚力和內摩擦力等指標都會影響土的承載能力。土體內部的含水率越高，硬度越低，承載力隨之下降。土體的密度越高，其內部的空隙越小，水分不易滲入，含水率降低，強度提高，承載力也隨之提高。黏聚力和內摩擦力是土體強度的重要組成部分，黏聚力越大，內摩擦力越大，土體的強度越高。土體的力學性能可以通過抗剪強度來表征，這是由于土體的破壞主要表現為剪切破壞。

1.3 人為因素

近年來，我國公路建設項目多，造成施工技術人員嚴重緊缺的現象。在這種背景下，很多外專業甚至文化水平不高的人員進入到公路工程試驗檢測隊伍中，大大降低試驗檢測人員的總體素質。另外，很多試驗檢測人員缺乏工作經驗，責任心差，造成試驗檢測評定結果偏差過大，留下很多質量隱患。

2 公路橋涵地基承載力常用檢測方法

2.1 靜載荷試驗

靜載荷試驗是在具有一定面積的承壓板上進行逐級加載，對地基土的壓力與變形特性進行檢測的試驗檢測方法。靜載荷試驗可以全程模擬橋涵地基的實際受力狀態，能夠真實的記錄地基受力變形情況。相比其他試驗檢測方法，靜荷載試驗具有明顯的優勢，可以比較直觀真實的反映橋涵基礎的受力情況。通過對地基土強度和變形情況進行綜合分析，求出地基土的承載力。

然而，這種試驗檢測方法也存在很多問題，主要包括以下幾個方面：

1)地基上的荷載需要通過堆載獲得。堆載通常使用大型混凝土塊，制作和堆載施工工序復雜，需要耗費大量的人力物力，工程量大。2)每次堆載只能檢測一個樁，耗費的時間長，檢測周期較長。3)靜載荷試驗影響的深度范圍有限。由于受到荷載板和堆載大小的影響，靜荷載的影響深度有限，淺層地基土的情況對地基承載力的影響較大。4)靜載荷試驗只能選取幾塊區域進行檢測，在地基較復雜時，所檢測的數據不具有代表性。5)靜載荷試驗所獲得的p—s曲線由人為判定得出，具有很強的隨意性。

2.2 標準貫入試驗

標準貫入試驗主要用于對粘性土和砂性土的地基承載力進行檢測，在我國公路施工中得到了廣泛的應用。在公路橋涵設計中，通常采用標準貫入試驗對橋涵基礎承載力進行檢測。在公路橋涵施工現場，工地中心試驗室也常采用標準貫入試驗進行復核檢測。標準貫入試驗是通過記錄標準規格的貫入器打入土中一定深度的錘擊次數，分析計算確定地基承載力的。

2.3 動載荷試驗

動載荷試驗可以用于檢測地基土的承載力和變形特征，尤其適用于對地基承載力要求較大的地區。與靜載荷試驗相比，動荷載試驗可以確定大型樁的地基承載力，其適用范圍更廣泛，且具有較好的經濟性。

2.4 觸探方法

常見的觸探方法有靜力觸探和動力觸探兩類，其中動力觸探試驗在我國公路橋涵施工中應用較多。靜力觸探試驗是通過機械裝置向金屬探頭上施加一定的靜壓力，通過傳感器和儀器將探頭壓入土層過程中所受到的阻力記錄下來，經過分析后確定地基承載力。探頭在壓入過程中所受到的阻力越大，土的強度越大。動力觸探試驗是將一定標準的圓錐探頭貫入到土層中，通過貫入一定深度的擊數來確定地基承載力。該方法適用范圍廣泛，且檢測設備和操作方法簡單，是現今公路橋涵最常用的地基承載力檢測方法。

2.5 波速測試法

波速測試法是通過檢測樁間的剪切波速或瑞利波速，通過分析求出地基承載力的一種方法。采用波速測試法，可以通過分析波形，確定加固前后地基承載力的變化情況。這種方法是在地表施測，操作方便、測試速度快、成本低，近年來得到了快速的發展。

2.6 動力參數法

動力參數法是利用動力學原理，測量樁和土的自振頻率和初速度，通過進一步分析確定地基承載力的。這種方法用于檢測公路樁基承載力，已經有比較成熟的理論支持和實踐經驗作為支持，但對于復合地基承載力的檢測仍然處于試驗階段。

2.7 附加質量法

附加質量法是通過建立模型，模擬實體的受力狀態，進而通過分析確定地基承載力的一種方法。這種檢測方法的準確性取決于模型與實體的相似度，對于彈性較好的天然地基效果較好，而對于橡皮土、板結層等地基形式檢測效果欠佳。

3 公路橋涵地基承載力在工程中的應用

3.1 工程案例

某高速公路設計車速100 km/h，主線采用雙向四車道，路基總寬度26 m。擬建大橋兩座、中橋一座，總計500 m，涵洞三座。施工中采用動力觸探試驗和標準貫入試驗進行橋涵地基承載力檢測，并通過對試驗數據的分析指導現場施工。

3.2 動力觸探試驗確定橋梁地基承載力

選取該項目一在建涵洞地基做承載力試驗，地基承載力檢測采用動力觸探試驗，試驗檢測數據詳見表1。橋涵地基承載力檢測可采用輕型動力觸探、重型和特重型動力觸探，本項目涵洞地基主要為粉質粘土，施工中采用輕型動力觸探進行地基承載力檢測。

表1 輕型動力觸探試驗檢測結果統計表

通過對表1所列數據進行分析可知，該涵洞地基經過加固處理后，其地基承載力滿足公路橋涵地基承載力的要求。

4 結語

合理選擇地基承載力檢測方法，對公路橋涵地基承載力進行嚴格準確的檢測，可有效保證橋涵工程的施工質量和穩定性。在公路橋涵設計與施工過程中，根據地基土的類型，正確選擇地基承載力檢測方法，獲得準確的試驗數據，分析計算后可用于指導施工。文章重點對公路橋涵常用地基承載力檢測方法進行闡述，并舉例說明地基承載力的檢測過程和數據分析，對施工一線具有一定的指導作用。