某省道交叉工程基礎(chǔ)地基承載力檢測實(shí)例研究

趙正信，陳云飛

(1. 江蘇省交通技師學(xué)院 道路與橋梁工程系，江蘇 鎮(zhèn)江 212028； 2. 江蘇森淼工程質(zhì)量檢測有限公司 道路所，江蘇 鎮(zhèn)江 212028)

地基承載力是指地基承擔(dān)荷載的能力，是針對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提出的評(píng)價(jià)地基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的專業(yè)術(shù)語，常用的概念有地基極限承載力和地基容許承載力[1]454。根據(jù)地基規(guī)范，地基承載力特征值(fak)定義為由載荷試驗(yàn)測定的地基土壓力變形曲線線性變形段內(nèi)規(guī)定的變形所對(duì)應(yīng)的壓力值，其最大值為比例界限[2]。一般來說，確定地基承載力有4種方法：1)現(xiàn)場試驗(yàn)，包括(靜)載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)等。2)根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)等參數(shù)結(jié)合理論公式推導(dǎo)。3)基于地區(qū)的使用經(jīng)驗(yàn)，采用類比法確定。4)結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場測試指標(biāo)或者野外鑒定指標(biāo)，查閱規(guī)范得到[3-4]。

1 工程地質(zhì)概況

某省道是連云港市東部沿海的一條干線公路快速通道，起點(diǎn)為排淡河，向東跨越隴海鐵路、港城大道后再下穿連霍高速，全長約3.85 km。主線按一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，朝陽互通主線橋采用橋梁形式上跨虎山、隴海鐵路、港城大道，全長約2 km，朝陽互通新建6條匝道與港城大道實(shí)現(xiàn)交通轉(zhuǎn)換。該項(xiàng)目于2016年11月底進(jìn)場施工，計(jì)劃于2018年底建成通車。

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，本次施工區(qū)域處于C匝道8#墩位置，地層參數(shù)如下： 1層為雜填土，灰褐色，松散，稍濕，黏性土為主，夾少量碎石、碎磚塊。2層為黏土，灰黃夾灰色，軟弱至可塑狀態(tài)，土質(zhì)較均，地基承載力特征值(未修正)fa0=80 kPa，該土層壓縮模量ES=5.11 MPa。3層為淤泥，灰青色，流塑，稍有腥臭味，fa0=60 kPa，ES=1.54 MPa。4層為黏土，黃褐色，可塑-硬塑，局部夾少量鐵錳結(jié)核及鈣核，fa0=160 kPa，ES=7.63 MPa。4-9層土地基承載力特征值fa0≥160 kPa。10層為全風(fēng)化片麻巖，灰黃色，密實(shí)，原巖結(jié)構(gòu)完全破壞，結(jié)構(gòu)構(gòu)造不清，已風(fēng)化成砂土狀，巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD=0，巖體質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)，屬極軟巖，fa0=320 kPa，ES=35 MPa。11層為強(qiáng)風(fēng)化片麻巖，青灰色，鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，巖石結(jié)構(gòu)已被破壞，主要組成礦物為石英、長石和云母，云母含量較高，巖體較破碎，巖芯局部呈碎塊狀，巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD=4～15，巖體質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)，屬極軟巖，fa0=4500kPa，ES=35 MPa。從地質(zhì)資料可以判斷，1—3層土層為軟弱土層，需要采取措施加以處理；4層以上的土層承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求，必須進(jìn)行處理。本工程設(shè)計(jì)決定采用水泥攪拌樁處理地基。

2 規(guī)范中關(guān)于復(fù)合地基承載力的確定

復(fù)合地基承載力確定時(shí)，繪制壓力-沉降(p-s)、沉降-時(shí)間對(duì)數(shù)(s-lgt)曲線。當(dāng)沉降急劇增大，土體被擠出或承壓板周圍出現(xiàn)明顯的隆起，承壓板累計(jì)沉降大于其邊長的6%或大于等于15 cm時(shí)，可視為復(fù)合地基破壞其對(duì)應(yīng)的荷載定位極限荷載[5-6]。

當(dāng)p-s曲線上有比例界限，其值大于等于對(duì)應(yīng)比例界限的2倍時(shí)，應(yīng)取該比例界限所對(duì)應(yīng)的荷載值。有經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)，可依當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定相對(duì)變形值，但原地基土為高壓縮型土層時(shí)相對(duì)變形值最大值應(yīng)不大于0.015。對(duì)變形控制嚴(yán)格的工程可將設(shè)計(jì)要求的沉降允許值作為相對(duì)變形值，見表1。

表1 按相對(duì)變形值確定土地基承載力特征值

注：S0為與承載力特征值對(duì)應(yīng)的承壓板的沉降量；b為承壓板的邊寬或直徑，當(dāng)b大于2 m時(shí)，按2 m計(jì)算。

3 載荷試驗(yàn)檢測儀器及檢測過程

本檢測試驗(yàn)采用的儀器有靜力載荷測試儀(JCQ-503B)、千斤頂(30 t)、油壓傳感器(0～80 MPa)、百分表(0～50 mm)。

加載反力裝置為4根鋼梁搭成的壓重平臺(tái)反力裝置，混凝土預(yù)制塊堆積，最大堆載量30.0 kN。采用方形承壓板(壓板面積1 m2)，最大加載荷載250 kPa，采用慢速維持法加載[5-6]?，F(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)示意圖及測試位置示意圖如圖1所示。檢測數(shù)據(jù)分析及檢測結(jié)果見表2，圖2。

1 承壓板; 2 梁; 3 百分表; 4 千斤頂; 5 支墩; 6 配重; 7 基準(zhǔn)梁圖1 現(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)示意圖

測點(diǎn)編號(hào)坐標(biāo)檢測日期最大試驗(yàn)荷載/ kPa1#3841143.610,498284.9642018/10/26-10/272502#3841144.674,498287.8302018/10/27-10/282503#3841145.739,498290.6962018/10/28-10/292504#3841135.361,498288.0282018/10/29-10/302505#3841136.425,498290.8942018/10/31-11/012506#3841137.490,498293.7602018/11/01-11/02250

圖2 復(fù)合地基載荷試驗(yàn)點(diǎn)位置布置圖

1#號(hào)土地基載荷試驗(yàn)點(diǎn)位：加載至250 kPa時(shí)，經(jīng)120 min觀測，土基頂本級(jí)沉降量為1.76 mm，累計(jì)沉降量為10.00 mm。所繪p-s曲線未出現(xiàn)明顯陡降，s-lgt曲線尾部亦無明顯向下彎曲。方形承載板面積為1 m2，則其邊長b=1 m，所以S0=0.008b=0.008 mm，根據(jù)插值法得出所對(duì)應(yīng)的荷載

=221.25 kPa>125 kPa。

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ 79—2012)、《建筑地基檢測技術(shù)規(guī)范》(JGJ 340—2015)相關(guān)規(guī)定，判定該試驗(yàn)點(diǎn)位處土基極限承載力pu≥250 kPa，地基承載力特征值fak≥125 kPa。同理可得2#，3#，4#，5#，6#土地基處的地基承載力特征值為fak≥125 kPa，詳見表3。

表3 土地基載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表

本次共繪得曲線圖12幅，其中p-s曲線6幅，s-lgt曲線6幅，靜載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表6張，本文僅列出1#點(diǎn)的復(fù)合地基載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)，詳見表4，圖3，圖4。其他點(diǎn)位檢測數(shù)據(jù)與1#基本類似，亦滿足承載力設(shè)計(jì)要求。

表4 1#復(fù)合地基載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表

注：最大加載量為250 kPa，最大位移量為10.00 mm，最大回彈量為4.74 mm，回彈率為47.40%

圖3 1#地基載荷試驗(yàn)p-s曲線

圖4 1#地基載荷試驗(yàn)s-lg t曲線

4 結(jié)束語

依據(jù)最新版《建筑地基檢測技術(shù)規(guī)范》和《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》，利用慢速維持法對(duì)處理后的地基進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)，對(duì)某省道互通于某鐵路交叉工程匝道8#墩處基礎(chǔ)的6處復(fù)合地基進(jìn)行承載力的檢測與驗(yàn)證。工程檢測結(jié)果表明，采用水泥攪拌樁處理的復(fù)合地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，處理后的地基承載力特征值具有穩(wěn)定性和統(tǒng)一性，說明該工程地基處理是成功的，利用規(guī)范法驗(yàn)證地基承載力是可行的。