浅谈公路软基处理试验检测方法程郁

浅谈公路软基处理试验检测方法程郁

程郁

安徽省公路工程检测中心试验检测工程师230051

我国江、河纵横交错，河道、池塘星罗棋布，在沿海或沿河地区分布着大量软土地基。软土地基的存在对公路建设带来很大危害，因为软土地基的地基承载力小，受压后变形大，容易造成道路塌陷、开裂、波浪等病害，是公路路基建设中最受关注的问题。要处理好公路沿线软基，应从软土地基路堤的设计阶段开始，详细对公路全线地质进行调查，根据不同的软土形式进行设计处理方法上的差异。施工过程中依据设计处理方法对软基路段进行严格施工处理。为确保处理质量，应对土质变化、施工工艺、过程质量控制和处理效果等方面进行有效地检查和检验。

一、软土鉴别试验检测方法

交通运输部在《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》（JGJ/TD31-02-2013）中规定软土鉴别指标主要有天然含水率、天然孔隙比、十字板剪切强度、快剪内摩擦角、压缩系数等，详见表1.1。

公路地基沉降主要有两方面的原因：一是建筑物载荷在土中产生附加应力，二是土具有压缩性。对于软基路段应对原状土进行压缩性能试验，根据土的压缩系数大小对地基设计不同处理方法。

工程案例：某公路改建工程项目地基不同深度土样进行含水率（W）、孔隙比（e）、液限（WL）、压缩系数（a0.1-0.2）、快剪内摩擦角（φ）和抗剪强度（S）等试验检测，各项试验数据分析可以发现，含水率均大于35%，2米以下的土样含水率大于液限；孔隙比均大于1.0，小于1.5；压缩系数大多数在0.5MPa-1以上，1-6#样也大于0.3MPa-1，为高压缩性土；快剪内摩擦角均小于8°；抗剪强度均小于35kPa。综合上述分析，根据《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）对土的分类标准，该工程在层顶2米以上为粉质粘土，层顶2米~10米间主要为淤泥质粉质粘土分布。

二、公路软基处理试验检测方法

公路软基处理方法不同，质量控制检验方法也有所不同。目前对软基试验检测有土工室内试验和现场原位测试二大类。土工室内试验是对软土的物理性能和力学性能进行试验检测，鉴别地基土质类别，为公路路基设计提供技术依据。工程施工过程中对软基处理质量控制及交竣工验收以土工原位测试为主，测试方法有载荷试验、静力触探试验、十字板剪切试验、标准贯入试验和低应变法等。

2.1、载荷试验

载荷试验是一项使用最早、应用最广泛的原位试验方法，它是现场在一定尺寸的刚性承压板上分级施加静荷载，测定承压板下应力主要影响范围内的天然地基、单桩或复合地基岩土的承载力和变形特性。适用于地表浅层地基、特别适用于各种填土、含碎石的土类。平板载荷试验的常用设备包括四部分：承压板、加荷系统、反力系统和量测系统。

载荷试验过程中有几个方面应注意：①载荷试验的影响深度范围不超过两倍承压板宽度（或直径），故只能了解地表浅层地基土的特性。②承压板的尺寸比实际基础小，在刚性承压板边缘产生塑性区的开展，更易造成地基的破坏，使预估的承载力偏低。③试验时的加载速率比实际工程快得多，对透水性较差的软粘土，其变形状况与实际有较大差异，由此确定的参数也有较大差异。

2.2、静力触探

静力触探试验是利用准静力以恒定的贯入速率将一定规格和形状的圆锥探头通过一系列探杆压入土中，同时测记贯入过程中探头所受到的阻力，根据测得的贯入阻力大小来间接判定土的物理力学性质的现场试验方法。静力触探首先在荷兰研制成功，因此静力触探也叫“荷兰锥”试验。按测量机理分：机械式静力触探和电测式静力触探。按探头功能分：单桥静力触探、双桥静力触探、孔压静力触探。

静力触探试验适应于软土、粘性土、粉土、砂类土和含有少量碎石的土层。与传统的钻探方法相比，静力触探试验具有速度快、劳动强度低、清洁、经济等优点，而且可以连续获得地层的强度和其他方面的信息，不受取样扰动等人为因素的影响。静力触探试验中不能对土进行直接的观察、鉴别，而且不适用于含较多碎石、砾石的土层和很密实的砂层。

2.3、标准贯入试验

标准贯入试验实质上仍属于动力触探类型之一，所不同者，其触探头不是圆锥形探头，而是标准规格的圆筒形探头（由两个半圆管合成的取土器），称之为贯入器。因此，标准贯入试验就是利用一定的锤击动能，将一定规格的对开管式贯入器打入钻孔孔底的土层中，根据打入土层中的贯入阻力，评定土层的变化和土的物理力学性质。贯入阻力用贯入器贯入土层中的30cm的锤击数N63.5表示，也称标贯击数。标准贯入试验的优点在于：操作简单，设备简单，土层的适应性广，而且通过贯入器可以采取扰动土样，对它进行直接鉴别描述和有关的室内土工试验。标准贯入试验可用于砂土、粉土和一般粘性土，最适用于N=2～50击的土层。

工程案例：某公路扩建工程，场地地貌单元隶属长江中下游河流阶地沉积层和河漫滩沉积层，属亚热带湿润季风型气候，地下水较为丰富。对该路段的地质情况进行勘探，测试各层的物理力学性质，原位测试采用静力触探测试和标准贯入试验。各土层测试数据见表2.1。

从勘探测试数据可知，②、③层土的力学性能较差，其中③层符合软土鉴别指标值，应对③层进行复合地基处理设计后方可作为路基持力层使用。

2.4、低应变法

低应变动力测桩基本原理，首先将桩体简化并假设为一维弹性杆件模型，且定义波阻抗概念来描述桩身截面变化，然后根据弹性波的传播理论，通过桩顶的激励作用使桩身内部产生波动，由安装在桩顶的加速度型或速度型传感器接收不同波阻抗截面的反射波，记录下自桩顶至桩身弹性波传播的幅值~时间曲线，最后由曲线相位和幅值变化情况即桩身波阻抗的变化情况，判断桩身缺陷性质，确定缺陷位置，计算桩长，并由实测波速定性评价桩身混凝土强度。低应变检测现已广泛应用于CFG桩、PTC桩和PHC桩等刚性桩和部分加固土桩的完整性检测。

工程案例：某高速公路路基工程标段，检测仪器是美国PIT基桩无损检测仪，激振锤为硬质尼龙锤。所检桩的时域波形图进行分析，2根桩均有明显的桩底反射，其中86-2#桩在12m左右缩颈，46-8#桩在桩头1m左右有浅层缺陷。现场对46-8#桩头进行开挖校检，桩头局部夹泥病害。

三、结论

软土地基处理质量的好坏，对公路路基稳定性有很大的影响，同时也影响公路通车运营安全。软基施工所用材料、施工过程及交工验收均应经过试验检测采集相关测试数据来评判工程质量优劣，以科学、准确的试验检测数据说话，精益求精，严格管理，质量至上的严谨态度进行软基处理工程质量管理，消除施工生产安全隐患，保证公路路基和通车运营安全。

参考文献：

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