淺談雙橋靜力觸探在蚌埠地區淮河沿岸的應用

夏冰 汪洋 杜憲軍

淺談雙橋靜力觸探在蚌埠地區淮河沿岸的應用

夏冰 汪洋 杜憲軍

闡述了靜力觸探的工作原理,介紹了雙橋靜力觸探的適用條件及特點,并根據蚌埠地區淮河沿岸的地質條件,探討了雙橋靜力觸探在其中的應用,實踐應用證明了雙橋靜力觸探技術的可行性及實用性。

雙橋靜力觸探,地基土質,勘察

0 引言

蚌埠地區淮河沿岸廣大地帶分布著第四系堆積物,地層成因大多為河流沖積層,其物質成分以粉粒為主,上部地層分布著較厚的飽和砂土、黏粒含量少的黏性土及淤泥質軟土,該類土抗震性能差,極易發生液化和變形。以往的工程地質勘察以鉆探為主,此類土由于以上特性,在取樣過程中易發生擾動及振動析水,取原狀土很困難,所取土樣多為Ⅱ,Ⅲ級土樣及完全擾動樣。加上運輸過程中的振動,嚴重影響室內試驗成果,求得的土體物理力學參數與實際情況偏差較大,提供的勘察成果往往是借鑒經驗值,影響了工程的設計、投資。常規勘探方法難以正確確定其物理力學參數,雙橋靜力觸探彌補了這方面的不足。

1 靜力觸探的工作原理

靜力觸探的工作原理是用靜力將探頭以一定的速率勻速地壓入土中?？上攵?探頭的進入必然會受到一定的阻力,土層的強度愈高,探頭所受到的阻力也就愈大。土層的阻力可以通過設置在探頭內的傳感器轉化為電信號,然后由儀表測量出來,從而據此來了解不同介質的地層結構情況,測定相關的地質參數。該方法的理論依據就是計算材料彈性變形的胡克定律、電量變化的電阻率定律和電橋原理。

2 雙橋靜力觸探的適用條件及特點

2.1 雙橋靜力觸探的適用條件

雙橋靜力觸探主要適用于黏性土、粉性土、砂性土。就蚌埠地區淮河沿岸工業與民用建筑工程、公路橋梁工程而言,靜力觸探適用于地面以下 50m內的各種土層,特別是對于地層情況變化較大的復雜場地及不易取得原狀土的飽和砂土和高靈敏度的軟黏土地層的勘察,更適合采用雙橋靜力觸探進行勘察。

2.2 雙橋靜力觸探的特點

單橋靜力觸探就其本質而言是一種力學模擬試驗,其比貫入阻力(Ps)是反映地基土實際強度及變形性質的一項力學指標,同時也反映了不同成因、不同年代土質力學上性質的差異。雙橋靜力觸探與單橋靜力觸探所不同的是,它以錐尖阻力(qc)和側壁阻力(fs)兩項指標來反映地基土實際強度及變形特性。在實際工程應用中,由于不同類型的土可能具有相同的 Ps,qc或fs單項值,因此單靠某一個指標,是無法對土層正確分類的。使用雙橋探頭時,因為不同土質的 qc和fs不可能都相同,因而可以利用 qc和 fs這兩個指標來區分土層類別。所以雙橋靜力觸探會更忠實、更準確的記錄下土層詳細情況。

雙橋靜力觸探既是一種原位測試手段,也是一種勘探手段,它和常規的鉆探—取樣—室內試驗等勘探程序相比,具有快速、精確、經濟和節省人力等特點。此外,在采用樁基工程勘察中,靜力觸探能準確地確定樁端持力層等特征也是一般常規勘察手段所不能比擬的。

靜力觸探試驗可以看作是一小直徑的現場載荷試驗。對比結果表明,用靜力觸探成果估算單樁極限承載力是行之有效的。當按雙橋探頭靜力觸探qc,fsi確定混凝土預制樁單樁豎向承載力時,對于黏性土、粉土和砂土可按下式進行計算：

確定樁的承載力時,安全系數取 2～2.5,以端承力為主時取2,以摩阻力為主時取 2.5。

3 成果應用及工程實例

雙橋靜力觸探近幾年來在蚌埠地區淮河沿岸各類工程中得到廣泛的應用。在此以麗景天成小區為例,因為該工程勘察區地質條件比較復雜,地層承載力用常規方法計算很難反映實際值(尤其是在河床河漫灘相的沉積地層時,一定要注意,一般常規方法較實際值小,但一般靜探得出的強度變形指標偏高,一定要結合土工試驗和標準貫入試驗來綜合考慮),所以采用了鉆探與靜力觸探相結合的方法進行了勘察,為設計部門提供了翔實可靠的地質參數。

3.1 擬建場地的地形、地貌

擬建場地位于蚌埠市淮河北岸,地形基本平坦,高程在17.80m～19.35m之間。

3.2 地基土的形成時代及成因和特征

本場地內地基土在 50.0m的深度范圍主要分兩套地層：全新統(Q4)：上段為人工土堆積的雜填土、耕作層;下段由灰黃色、青灰色粉土、淤泥質粉質黏土、粉土與粉砂互層土組成,成因為淮河河漫灘形成的靜水相或緩流水相的沉積物組成;第四系上晚更新統(Q3)：由灰青色 ～灰黃色細砂、中砂、粉質黏土夾薄層粉土組成,成因為河流沖積相,各層土的特征為：

①人工填土 Qml4。雜色,松散,稍濕,以粉土及少量黏性土組成(局部地段含碎磚、灰渣等)。層厚 0.60m～2.0m。②層粉土

4。褐黃色、深黃色、青灰色,稍密 ～中密,很濕,飽和;夾薄層棕紅色軟塑 ～可塑黏性土。底部夾軟塑 ～流塑黏性土層。層厚3.50m～7.70m。③層粉土 Qal4?；疑?～青灰色,稍密 ～中密,很

Qal濕,飽和。層厚 2.6m～12.50m。④層淤泥質粉質黏土Qal4。棕色、青灰色,流塑 ～軟塑;含有機質,具觸變性;局部夾粉土。層厚1.40m～7.30m。⑤粉土與粉砂互層土 Qal4。粉土：青灰色,稍密,很濕,飽和。粉砂：青灰色,稍密 ～中密,很濕,飽和;含云母碎片。夾淤泥質黏性土,呈互層狀產出。最大揭露層厚 8.20m。⑥層細砂Qal3?；尹S色 ～青灰色,稍密 ～中密,很濕,飽和;含云母碎片,局部夾黏性土薄層。層厚 4.20m～17.30m。⑦粉質黏土 Qal3。青灰色、灰青色,軟塑、軟可塑、可硬塑(本層狀態分布很不均勻),含有機質,夾粉土薄層,局部互層。局部為淤泥質粉質黏土。層厚0.50m～10.30m。⑧層中砂Qal3?；尹S色、深黃色,中密 ～密實,很濕,飽和;含云母碎片。最大揭露層厚 17.40m。⑧1層粉質黏土Qal3?；仪嗌?可塑、硬可塑;局部與粉土和中砂互層。層厚0.20m～2.50m。本層土分布不均勻。

3.3 場地土承載力、液化等級及樁基設計參數

本次勘察對場地各層地基土的主要物理學指標、原位測試(標貫、靜力觸探)實驗成果進行了統計,并根據以上方法確定了各地基土層的承載力特征值、樁基設計參數及液化等級,并結合蚌埠地區的工程勘察經驗,經綜合分析后提供了各層的承載力特征值,見表 1。

3.4 場地穩定性評價及可能性分析

場地內無全新世活動性斷裂通過;無影響工程安全的不良地質作用;無影響地基穩定性的不良地質現象;土層屬中軟土,上部②粉土和③粉土為中等的液化土層存在,屬抗震的不利地段,應采用基礎和上部結構處理,或更高要求的措施。經過綜合評價后,可以認為本場地是穩定的,并可以進行建設一般場地。

在蚌埠淮河河漫灘地區采用的建筑樁基多選擇混凝土預制樁和泥漿護壁鉆(沖)孔樁兩種。對本工程來講,建議選擇靜壓混凝土預制樁,對于11層樓建議選擇⑥層細砂作為樁端持力層,對于 18層樓建議選擇⑧層中砂作為樁端持力層,見表 2。

表1 場地地基土物理力學指標及原位測試強度、變形參數推薦

表2 樁型及參數 kPa

4 結語

經理論研究并由工程實踐應用表明,作為巖土工程勘察中的一種原位測試方法,雙橋靜力觸探技術能夠很快查明地基土質在水平方向和垂直方向的不同狀態,能確定地基土質的多項力學性能指標,并能預估單樁承載力情況。此外,應用靜力觸探試驗還可以判別填土的密實程度和均勻性。自 2003年購進靜力觸探設備以來,先后應用于大小工程幾十余項,取得了良好的經濟效益,積累了豐富的經驗,優化了勘察方案,豐富了勘探手段。雙橋靜力觸探在蚌埠地區淮河沿岸應用前景十分廣闊。

[1]GB 50021-2001,巖土工程勘察規范(2009版)[S].

[2]GB 50011-2001,建筑抗震設計規范(2008版)[S].

[3]JGJ 94-94,建筑樁基技術規范(2009版)[S].

[4]《工程地質手冊》編寫組.工程地質手冊[M].第 4版.北京：中國建筑工業出版社,2004.

[5]吳 偉,夏 冰.對蚌埠麗景天成地基的巖土工程勘察與分析[J].山西建筑,2009,35(25)：146-147.

Tentative discussion on the app lication of Static Cone Penetration Test(SCPT)along the Huaihe in Bangbu region

XIA Bing W ANG Yang DU X ian-jun

This thesis expounds the working principle,application scope,and characteristics of SCPT.According to the geological conditions along the Huaihe in Bangbu region,it exp lores the application of SCPT in it.Practice proves the feasibility and practicability of SCPT.

Static Cone Penetration Test(SCPT),foundation soil quality,survey

TU412

A

1009-6825(2011)03-0069-02

2010-09-23

夏 冰(1984-),男,助理工程師,蚌埠市勘測設計研究院,安徽蚌埠 233000

汪 洋(1986-),男,助理工程師,蚌埠市勘測設計研究院,安徽蚌埠 233000

杜憲軍(1984-),男,助理工程師,蚌埠市勘測設計研究院,安徽蚌埠 233000