平板靜載荷試驗在復合地基檢測中的應用分析★

劉 恒 曾芙霞 王思涵 康鶴嚴

(湖南高速鐵路職業技術學院鐵道工程學院，湖南 衡陽 421002)

0 引言

隨著我國經濟建設不斷進步，基礎設施逐漸向湖區、沿海等地基較軟弱的地區延伸，地基處理成為一個較關鍵的問題。復合地基是一種人工地基，采用增強或置換部分土體的方式，由地基土和豎向增強體共同承擔荷載。復合地基有碎石樁、水泥攪拌樁、旋噴樁等多種形式，是一種應用較廣泛的地基處理方式。復合地基造價較高且對上部結構的影響較為關鍵，因此，復合地基的施工質量檢測尤為關鍵。

平板靜載荷試驗是一種常用的地基承載力原位測試方法，該方法模擬設計荷載試壓，測試結果較直觀。本文針對某高速公路復合地基進行平板靜載荷試驗，通過對檢測數據的分析，判定該復合地基是否滿足設計和規范要求。

1 工程概況

某高速公路所經區域屬于洞庭湖沖積平原地貌，地形平坦，地表沖溝發育，農田廣布。第一合同段經過區域軟土成因屬河湖相沉積，一般以單層形式產出，主要以軟～流塑狀粉質粘土及淤泥質粘土為主，工程地質較差。針對該段軟土地基的特性，對深層軟土采用粉噴樁+碎石墊層+土工格柵等處治方案。該段粉噴樁采用等邊三角形布置，樁中心間距為1.3 m，樁身直徑為0.5 m，樁長6.5 m。復合地基設計承載力為150 kPa(路基段)。

2 檢測方案

2.1 檢測目的、方法

確定地基承載力是否滿足設計要求，檢驗復合地基承載力；及時發現工程中存在的質量問題，消除工程質量隱患。

本次復合地基檢測方法采用單樁復合地基承載力試驗方法。

2.2 承載板面積的計算

復合地基靜載荷試驗用于測定承壓板下應力主要影響范圍內復合土層的承載力和變形參數。根據《建筑地基處理技術規范》的規定，單樁復合地基載荷試驗的承壓板可用方形或圓形，面積為一根樁承擔的處理面積。

根據設計參數，本次采用5 cm厚圓形鋼板作為承載板，承載板面積計算如下：

1)面積置換率m：

其中，d為樁身平均直徑,m；de為一根樁所分擔的處理地基面積等效圓直徑,m。本項目采用等邊三角形布置樁de=1.05 s，s為樁間距，1.3 m。

2)承載板面積(1根粉噴樁承載處理的面積)Ae：

其中，Ap為粉噴樁的截面面積,m2。

2.3 試驗裝置

本次試驗采用重物堆載反力裝置，裝置采用工字鋼制作，工字鋼平臺上堆放預制混凝土試塊作為壓重荷載反力?；炷猎噳K總重量大于最大試驗荷載1.2倍，在試驗開始前一次性加上平臺，并保持對稱以保證裝置中心、堆載重物重心、千斤頂中心、樁中心垂直方向基本重合。試驗時用油壓千斤頂控制分級加載，沉降測量采用百分表，百分表精度為0.01 mm，百分表采用磁性表座固定在鋼管基準梁上，基準梁支點位于土體影響范圍外。具體布置見圖1。

2.4 加載試驗及要點

1)試驗加載：本次試驗加載等級分為8級，荷載等分，最大加載壓力為設計要求壓力值150 kPa的2倍，即300 kPa。每次加載前后均讀取并記錄承壓板周各沉降測量百分表讀數一次，以后每隔0.5 h讀記一次，當1 h內累計沉降量小于0.1 mm時，即可進行下一級荷載施加。卸載級數為加載級數的一半，本次等量分為4級，每一級卸載，間隔0.5 h，讀取各表數據并記錄，計算回彈量，待卸完全部荷載后靜置3 h，讀記百分表讀數，計算總回彈量。

2)終止試驗的情況。a.沉降迅速增大，土體已被破壞，表現為承壓板周圍土體被擠出明顯隆起；b.累計沉降量已大于承壓板寬度或直徑的6%；c.試驗荷載未達到極限荷載，但施加的最大加載壓力已經滿足設計要求時壓力值的2倍。

本次試驗加載設備采用油壓千斤頂與經過檢校的靜載荷測試分析儀，以堆載平臺作為加載反力裝置，加載前一次堆載527 kN，最大試驗荷載439 kN。

3 檢測結果及分析

3.1 檢測結果

本項目施工過程無異?，F象，因此本次試驗在業主、監理共同見證下隨機選取3點進行測試。本次試驗主要是為檢測該復合地基承載力是否達到設計要求，因此在最大加載壓力已大于設計要求壓力值的2倍時若還未達到極限荷載，可以終止試驗。限于篇幅，本文只列出各測點每級最終的沉降數據的平均值，所抽檢粉噴樁單樁復合地基承載力試驗每級歷時和累計沉降數據見表1，Q—s曲線和s—lgt曲線見圖2。

表1 各測點分級沉降值

根據表1中數據和圖2中各樁復合地基承載力試驗Q—s曲線、s—lgt曲線分析得出，Q—s曲線較平緩，沒有出現陡降段，在最大試驗荷載為設計荷載的2倍時，本次試驗所選3點均未達到極限荷載，s—lgt曲線每級荷載下較平緩，在最后1 h內累計變形量小于0.1 mm，滿足規范要求。偏安全取s/b=0.006所對應的壓力分別為253 kN，241 kN，244 kN，均大于最大加載力的一半，取最大加載力的一半220 kN，計算各點的復合地基承載力特征值為150 kPa。本次試驗共3點，經統計，該場地復合地基承載力特征值為150 kPa，滿足設計要求。

3.2 試驗數據分析

1)單點數據分析。

單點復合地基承載力特征值可以由壓力—沉降曲線確定，在曲線上找出極限荷載和比例界限。若極限荷載大于比例界限的2倍，取比例界限，反之取極限荷載的1/2。本次試驗未達到極限荷載，Q—s曲線較平緩且光滑，沒有明顯的比例界限，因此按復合地基相對變形值來確定。該項目為粉噴樁復合地基，屬于水泥土攪拌樁，因此取承載板寬度或直徑的0.006倍～0.008倍沉降量所對應的壓力。經抽芯和芯樣無側限抗壓強度檢測，樁身連續完整、質量均勻且無側限抗壓強度均大于1.0 MPa，因此取承載板直徑0.006倍沉降量8.19 mm所對應的壓力。從三個測點Q—s曲線中作出沉降量為8.19 mm所對應的壓力，分別為253 kN，241 kN，244 kN，均大于最大加載力的一半，取最大加載力的一半220 kN，計算各點的復合地基承載力特征值為150 kPa。

2)復合地基承載力特征值。

本次試驗共檢測3點，滿足規范要求最少數量要求，由于試驗為驗證性試驗，地基土并未破壞，復合地基的承載力特征值偏安全取150 kPa，其實際承載力特征值在該值以上，因此憑經驗估計其極差不超過平均值的30%時，取其平均值150 kPa為該路基檢測段落復合地基承載力特征值。

4 結語

該路段經處理后，采用平板靜載荷試驗檢測，地基承載力滿足設計要求。從后期的路基沉降觀測數據和運營后的變形情況來看，粉噴樁復合地基處理是一種較有效的軟土地基加固處理方法。而平板靜載荷試驗相較于其他測試方法，其測試結果比較具有代表性，測試數據比較直觀，使其在地基承載力測定試驗中應用較為廣泛。