夏冰 汪洋 杜憲軍

淺談雙橋靜力觸探在蚌埠地區(qū)淮河沿岸的應(yīng)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(diǎn),并根據(jù)蚌埠地區(qū)淮河沿岸的地質(zhì)條件,探討了雙橋靜力觸探在其中的應(yīng)用,實(shí)踐應(yīng)用證明了雙橋靜力觸探技術(shù)的可行性及實(shí)用性。

雙橋靜力觸探,地基土質(zhì),勘察

0 引言

蚌埠地區(qū)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(zhì)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(zhì)軟土,該類土抗震性能差,極易發(fā)生液化和變形。以往的工程地質(zhì)勘察以鉆探為主,此類土由于以上特性,在取樣過程中易發(fā)生擾動(dòng)及振動(dòng)析水,取原狀土很困難,所取土樣多為Ⅱ,Ⅲ級(jí)土樣及完全擾動(dòng)樣。加上運(yùn)輸過程中的振動(dòng),嚴(yán)重影響室內(nèi)試驗(yàn)成果,求得的土體物理力學(xué)參數(shù)與實(shí)際情況偏差較大,提供的勘察成果往往是借鑒經(jīng)驗(yàn)值,影響了工程的設(shè)計(jì)、投資。常規(guī)勘探方法難以正確確定其物理力學(xué)參數(shù),雙橋靜力觸探彌補(bǔ)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。可想而知,探頭的進(jìn)入必然會(huì)受到一定的阻力,土層的強(qiáng)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(shè)置在探頭內(nèi)的傳感器轉(zhuǎn)化為電信號(hào),然后由儀表測(cè)量出來,從而據(jù)此來了解不同介質(zhì)的地層結(jié)構(gòu)情況,測(cè)定相關(guān)的地質(zhì)參數(shù)。該方法的理論依據(jù)就是計(jì)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(diǎn)

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(qū)淮河沿岸工業(yè)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(nèi)的各種土層,特別是對(duì)于地層情況變化較大的復(fù)雜場(chǎng)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(jìn)行勘察。

2.2 雙橋靜力觸探的特點(diǎn)

單橋靜力觸探就其本質(zhì)而言是一種力學(xué)模擬試驗(yàn),其比貫入阻力(Ps)是反映地基土實(shí)際強(qiáng)度及變形性質(zhì)的一項(xiàng)力學(xué)指標(biāo),同時(shí)也反映了不同成因、不同年代土質(zhì)力學(xué)上性質(zhì)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(cè)壁阻力(fs)兩項(xiàng)指標(biāo)來反映地基土實(shí)際強(qiáng)度及變形特性。在實(shí)際工程應(yīng)用中,由于不同類型的土可能具有相同的 Ps,qc或fs單項(xiàng)值,因此單靠某一個(gè)指標(biāo),是無法對(duì)土層正確分類的。使用雙橋探頭時(shí),因?yàn)椴煌临|(zhì)的 qc和fs不可能都相同,因而可以利用 qc和 fs這兩個(gè)指標(biāo)來區(qū)分土層類別。所以雙橋靜力觸探會(huì)更忠實(shí)、更準(zhǔn)確的記錄下土層詳細(xì)情況。

雙橋靜力觸探既是一種原位測(cè)試手段,也是一種勘探手段,它和常規(guī)的鉆探—取樣—室內(nèi)試驗(yàn)等勘探程序相比,具有快速、精確、經(jīng)濟(jì)和節(jié)省人力等特點(diǎn)。此外,在采用樁基工程勘察中,靜力觸探能準(zhǔn)確地確定樁端持力層等特征也是一般常規(guī)勘察手段所不能比擬的。

靜力觸探試驗(yàn)可以看作是一小直徑的現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)。對(duì)比結(jié)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(dāng)按雙橋探頭靜力觸探qc,fsi確定混凝土預(yù)制樁單樁豎向承載力時(shí),對(duì)于黏性土、粉土和砂土可按下式進(jìn)行計(jì)算：

確定樁的承載力時(shí),安全系數(shù)取 2～2.5,以端承力為主時(shí)取2,以摩阻力為主時(shí)取 2.5。

3 成果應(yīng)用及工程實(shí)例

雙橋靜力觸探近幾年來在蚌埠地區(qū)淮河沿岸各類工程中得到廣泛的應(yīng)用。在此以麗景天成小區(qū)為例,因?yàn)樵摴こ炭辈靺^(qū)地質(zhì)條件比較復(fù)雜,地層承載力用常規(guī)方法計(jì)算很難反映實(shí)際值(尤其是在河床河漫灘相的沉積地層時(shí),一定要注意,一般常規(guī)方法較實(shí)際值小,但一般靜探得出的強(qiáng)度變形指標(biāo)偏高,一定要結(jié)合土工試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)來綜合考慮),所以采用了鉆探與靜力觸探相結(jié)合的方法進(jìn)行了勘察,為設(shè)計(jì)部門提供了翔實(shí)可靠的地質(zhì)參數(shù)。

3.1 擬建場(chǎng)地的地形、地貌

擬建場(chǎng)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(shí)代及成因和特征

本場(chǎng)地內(nèi)地基土在 50.0m的深度范圍主要分兩套地層：全新統(tǒng)(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(zhì)粉質(zhì)黏土、粉土與粉砂互層土組成,成因?yàn)榛春雍勇┬纬傻撵o水相或緩流水相的沉積物組成;第四系上晚更新統(tǒng)(Q3)：由灰青色 ～灰黃色細(xì)砂、中砂、粉質(zhì)黏土夾薄層粉土組成,成因?yàn)楹恿鳑_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(zhì)粉質(zhì)黏土Qal4。棕色、青灰色,流塑 ～軟塑;含有機(jī)質(zhì),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(zhì)黏性土,呈互層狀產(chǎn)出。最大揭露層厚 8.20m。⑥層細(xì)砂Qal3。灰黃色 ～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(zhì)黏土 Qal3。青灰色、灰青色,軟塑、軟可塑、可硬塑(本層狀態(tài)分布很不均勻),含有機(jī)質(zhì),夾粉土薄層,局部互層。局部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。層厚0.50m～10.30m。⑧層中砂Qal3?；尹S色、深黃色,中密 ～密實(shí),很濕,飽和;含云母碎片。最大揭露層厚 17.40m。⑧1層粉質(zhì)黏土Qal3。灰青色,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(chǎng)地土承載力、液化等級(jí)及樁基設(shè)計(jì)參數(shù)

本次勘察對(duì)場(chǎng)地各層地基土的主要物理學(xué)指標(biāo)、原位測(cè)試(標(biāo)貫、靜力觸探)實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),并根據(jù)以上方法確定了各地基土層的承載力特征值、樁基設(shè)計(jì)參數(shù)及液化等級(jí),并結(jié)合蚌埠地區(qū)的工程勘察經(jīng)驗(yàn),經(jīng)綜合分析后提供了各層的承載力特征值,見表 1。

3.4 場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及可能性分析

場(chǎng)地內(nèi)無全新世活動(dòng)性斷裂通過;無影響工程安全的不良地質(zhì)作用;無影響地基穩(wěn)定性的不良地質(zhì)現(xiàn)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(yīng)采用基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理,或更高要求的措施。經(jīng)過綜合評(píng)價(jià)后,可以認(rèn)為本場(chǎng)地是穩(wěn)定的,并可以進(jìn)行建設(shè)一般場(chǎng)地。

在蚌埠淮河河漫灘地區(qū)采用的建筑樁基多選擇混凝土預(yù)制樁和泥漿護(hù)壁鉆(沖)孔樁兩種。對(duì)本工程來講,建議選擇靜壓混凝土預(yù)制樁,對(duì)于11層樓建議選擇⑥層細(xì)砂作為樁端持力層,對(duì)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(chǎng)地地基土物理力學(xué)指標(biāo)及原位測(cè)試強(qiáng)度、變形參數(shù)推薦

表2 樁型及參數(shù) kPa

4 結(jié)語

經(jīng)理論研究并由工程實(shí)踐應(yīng)用表明,作為巖土工程勘察中的一種原位測(cè)試方法,雙橋靜力觸探技術(shù)能夠很快查明地基土質(zhì)在水平方向和垂直方向的不同狀態(tài),能確定地基土質(zhì)的多項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo),并能預(yù)估單樁承載力情況。此外,應(yīng)用靜力觸探試驗(yàn)還可以判別填土的密實(shí)程度和均勻性。自 2003年購(gòu)進(jìn)靜力觸探設(shè)備以來,先后應(yīng)用于大小工程幾十余項(xiàng),取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),優(yōu)化了勘察方案,豐富了勘探手段。雙橋靜力觸探在蚌埠地區(qū)淮河沿岸應(yīng)用前景十分廣闊。

[1]GB 50021-2001,巖土工程勘察規(guī)范(2009版)[S].

[2]GB 50011-2001,建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(2008版)[S].

[3]JGJ 94-94,建筑樁基技術(shù)規(guī)范(2009版)[S].

[4]《工程地質(zhì)手冊(cè)》編寫組.工程地質(zhì)手冊(cè)[M].第 4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004.

[5]吳 偉,夏 冰.對(duì)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(cè)設(shè)計(jì)研究院,安徽蚌埠 233000

汪 洋(1986-),男,助理工程師,蚌埠市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,安徽蚌埠 233000

杜憲軍(1984-),男,助理工程師,蚌埠市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,安徽蚌埠 233000