平板载荷试验在高速公路路基检测中的应用

平板载荷试验在高速公路路基检测中的应用

林生铧

福州建通工程试验检测有限公司福州350001

摘要：浅层平板载荷试验是一种判断公路地基承载力是否满足设计要求的重要方法。浅层平板载荷试验能够准确、可靠地对土层性质进行检测，是浅层土基原位检测的一种广泛应用的方法。这种方法在公路土基检测中具有很好的应用前景。

关键词：高速公路；路基；检测；平板载荷试验

高速公路路基的承载力是判断高速公路基础形式的重要指标，所以对路基承载力进行准确检测意义重大。而在众多检测手段中，平板载荷试验法因为其直观性、可靠性以及准确性等方面的优势，在高速公路工程中取得了广泛应用。

一、平板载荷试验的原理和方法

1.试验原理。平板载荷试验中的平板是具有一定面积的承压板，通过该承压板可以向地基土逐级施加载荷，然后对地基在压力下的变形特性等进行观测，整个试验装置如图1所示。运用该方法可以对高速公路路基的承载力进行评价，而且在此基础上还能实现对路基变形特性的分析和计算。该试验可以反映承压板下大约1.5～2倍承压板宽深度内土层的应力-应变关系，能够直观地反映地基土的变形特性。根据对整个试验过程的观测和记录，可以绘制出施加载荷与沉降量间的关系曲线，该曲线是研究分析路基强度和变形特性的重要依据，也是最后计算路基容许承载能力与变形模量的主要参考数据。

图1试验装置

2.试验方法。当用平板载荷试验检测高速公路路基处理效果时，一般采用慢速维持载荷法。具体则通过载荷平台的反力系统对承压板施加竖向压力。载荷施加应采用逐级增加的策略，并通过放置在承压板上对称分布的百分表观测路基产生的变形沉降，最后再对各级载荷及其作用下的沉降量进行记录并绘制出载荷-沉降量的关系曲线。

二、实例

1.工程概况，某高速公路建设施工项目，总长为35km，并且其有一部分路段需要经过农田，施工人员需要采用平板载荷试验来对农田的路基基层承载能力进行检测，然后根据试验结果对这些农田利用硬塑状砂质填埋2m左右的厚度。

2.试验简介。（1）试验方法.通常情况下，平板载荷试验的检测方式都是采用慢速维持载荷法，利用这种载荷试验方法可以对路基基层的压力板施加压力，提高其承压能力。平板载荷试验在试验过程中主要是采取逐级施加载荷量的方式进行，液压油泵和千斤顶是该平台的重要组成部分，试验人员可以通过液压油泵了解荷载量，而地基的沉降程度和变形程度可以通过百分表显示。（2）试验设备及规格此项工程试验主要是利用了半自动的稳压载荷试验设备来进行。①加荷和稳定系统是由承压板、千斤顶和液压油泵组合而成的②反力装置是由工字钢和槽钢等拼装而成，然后在平台上堆载砂袋来增加荷载量。

3.试验步骤。（1）测点的选择，在进行平板载荷试验过程中，首先，试验人员要做好试验准备，然后根据实际情况来选择科学的试验场地。为了提高试验的准确性，一般情况下，每个施工场地至少都会选择3个试验点。（2）试验仪器设备的选择.平板载荷试验的主要设备由承压板、加荷设备以及沉降观测仪器等组合而成。对承压板的要求比较高，其硬度和刚度必须要有保障，其面积要控制在0.4m2左右。通常情况下，应该根据现场的实际情况来进行适当地调整。加荷设备质量、载荷量以及安全性应符合相关要求。通常情况下，只要其承载能力在最大荷载的2倍以内都是可以接受的。沉降测量仪主要用于路基基层的沉降情况测量，在测量过程中，其读数的取值应精确到0.01m，这样可以提高数据的准确性。（3）试验设备的安装.在装置承压板时，首先务必将试验场地上的杂物或者淤泥等清除干净，同时还要保证地面的平整度。通常情况下，在放置承压板的地方应当先铺设一层厚度为2cm左右的砂石，在确保平整的情况下才能进行试验装备的安装。其次，在安装加荷装置时，要保证千斤顶放置在载荷台的正中央。最后就是沉降测量仪的安装，为了能够准确地测量数据，应该将其装置在稳定的位置并且要进行加固。（4）试验检测.①试坑准备，在进行试验时，要做好试坑准备。首先，应该结合承压板的面积来确定试坑的尺寸大小。通常情况下，试坑数据的取值是承压板面积的3倍。在试验过程中，不能破坏路基土层结构原有的天然成分。②逐级加载，通常情况下，在施加载荷时都是采用逐渐增加的方式进行施加，但是其载荷量应控制在8级以内，不能超过原先预计的加载量。一般情况下，加载方式主要有以下两种：a单循环慢速维持荷载法加载；b荷载逐级递增。这两种加载方式在试验中各有优缺点，要根据试验性质来选择合适的加载方法。例如本工程试验的加载方式就是采用单循环慢速维持荷载法加载。③沉降量观测在进行测量时，要定时地观察其沉降数量的变化。例如，在每一次施加负荷时，在前期的1h之内需要每隔10min进行观察，并将沉降数据记录。2h之后就可以间隔较长时间观察，再将数据记录下来，直到其沉降的数值在0.1mm左右的范围之内就可以判定该地基已经达到稳定状态，可以进一步施加负荷量。④终止加荷条件判断一旦出现以下几种情况时，就可以停止加荷：a承压板周边的土质被大量挤出并且已经凝固；b观察测量仪上的数据已经达到稳定状态时；c在继续增加负荷量时，如果地基的沉降速度仍出现波动时；d沉降量与承压板宽度的比超过了6%，以上任意一种情况出现都应立即停止加荷。⑤承载力特征值的确定在负载试验结束之后，可进行卸载回弹试验。在平板载荷试验完成时，应利用沉降曲线图对试验结果和试验相关数据进行阐述，这样可以通过图形的变化了解其承载能力的特征。（5）变形模量的计算,将试验数据代入变形模量的计算公式，这样就可以得出变形模量的结果。

三、在高速公路路基检测中的应用

1.试坑准备，在用平板载荷试验检测路基处理效果时，首先要做的就是准备试坑，而试坑的尺寸应根据承压板的面积来进行确定。通常来说，试坑的宽度应控制在承压板宽度的3倍以上。在进行载荷试验时，不得对路基土层的结构形式和湿度等进行随意改变，应保持其原有状态。

2.逐级加载载荷试验的一项重要操作就是加载，而路基载荷试验主要采用逐级加载的方式，加载级数通常应控制在8级以内。同时，还应对最大加载量进行确定，一般不得超过设计标准的2倍。逐级加载方式主要包括以下两种：荷载逐级递增和单循环慢速维持荷载法。在工程实践中，加载方式应根据实际工程的特点进行合理确定，一般推荐采用的加载方式为慢速维持载荷法。

3.沉降量观测。载荷试验会通过承压板向路基土层进行逐级加载，并且同步进行沉降量观测。通常来说，1h内可以按照10分钟、10分钟、10分钟、15分钟和15分钟的时间间隔来开展观测。而当进入第2h内后，就可以将时间间隔进行适当扩展，比如按照30分钟的间隔进行沉降量观测。高速公路路基沉降稳定的标准为：试验当天2h的观测时间内，如果每h的沉降量在0.1mm的范围内，那么就可以基本断定沉降已趋向稳定，之后就可进行下一载荷的施加。

4.终止加荷条件判断，在进行路基载荷试验时，如果出现以下几种情况，就应立即终止加荷：沉降突然增大，反映在观测曲线上就是呈现出明显陡降；承压板附近的土体明显出现两侧挤出的现象；在加载过程中，24h内的地基沉降都不能达到稳定；当沉降与承压板宽度的比值超过0.06.

5.承载力特征值的确定。当加载试验结束后，就应进行卸载回弹试验。卸载的级差为加载级差的2倍。同时，待整个试验结束后，应根据试验中记录的数据绘制出载荷-沉降量曲线图，然后通过对曲线的分析来确定承载力特征值。

6.试验结果分析。在用平板载荷试验法对高速公路路基进行检测时，因为受到各种因素的影响，可能会造成曲线图出现偏离原点的问题，此时就应对曲线图进行修正。

提高公路路基路面的检测技术水平，从而保证公路路基路面的施工质量，保证交通运输行业的长期稳定发展。

参考文献

[1]王平.公路路基路面的检测技术与质量控制分析.2017.

[2]周伟.浅谈路基路面试验检测技术.2017.