韓小林
(廣州地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程公司,廣東廣州 510075)
根據(jù)《廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)三跑道工程巖土工程詳細(xì)勘察要求》,開展本次廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)三跑道工程土基回彈模量試驗(yàn)工作。目的是測(cè)定廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)三跑道工程的土基回彈模量。
廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)三跑道工程位于廣州市白云區(qū)人和鎮(zhèn)至花都市花山鎮(zhèn)之間,地勢(shì)平坦。跑道近南北走向,長(zhǎng)3 800 m。這次土基回彈模量在第三跑道中心線上共布置3組;每組3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn),共9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。各組試驗(yàn)點(diǎn)的分布位置見圖1。于2010年12月5日開始本次原位試驗(yàn)工作,各項(xiàng)試驗(yàn)在地面以下-0.50 m~-0.70 m原狀粉質(zhì)粘土上進(jìn)行。試驗(yàn)項(xiàng)目:土基回彈模量試驗(yàn)。本次原位試驗(yàn)工作于2010年12月19日完成。實(shí)際完成3組試驗(yàn),每組3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn),共完成9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的原位回彈模量試驗(yàn)。
圖1 壓重平臺(tái)反力裝置示意圖
土基回彈模量的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試裝置采用壓重平臺(tái)反力裝置(見圖1)。用大于1.2倍預(yù)定最大試驗(yàn)荷載的荷重作為反力荷載,并在試驗(yàn)開始前一次性加上平臺(tái)。試驗(yàn)時(shí)采用油壓千斤頂分級(jí)加載,在底層承載板對(duì)稱裝設(shè)2個(gè)~3個(gè)量程為50 mm的百分表測(cè)量承載板的沉降量和回彈變形值。千斤頂、壓力表和百分表均經(jīng)計(jì)量校準(zhǔn)或檢定,且均在有效期內(nèi),試驗(yàn)儀器設(shè)備性能符合規(guī)范規(guī)定要求。
回彈模量試驗(yàn)的承載板用厚25 mm,直徑為300 mm的圓鋼板。反應(yīng)模量試驗(yàn)、平板載荷試驗(yàn)底層承載板用厚25mm,直徑為750 mm的圓鋼板;在其上再疊加直徑為500 mm~600 mm,厚25 mm的鋼板1塊~2塊。
1)試驗(yàn)基坑。
在經(jīng)測(cè)量精確定出的各測(cè)點(diǎn)位置上開挖試驗(yàn)基坑,基坑寬為3 m~5m,長(zhǎng)為5m,深度為0.50m~0.70m。一般挖入原狀粉質(zhì)粘土層0.20 m~0.30 m,保持其原狀結(jié)構(gòu)和天然濕度。在基坑中間放置承載板的位置用鏟或刮刀鏟至水平,以便平穩(wěn)放置承載板。
2)回彈模量試驗(yàn)方法。
回彈模量試驗(yàn)的承壓板用圓形厚鋼板,直徑為0.30 m,承壓板面積約為0.071 m2。在已鏟至水平狀的土基表面均勻鋪細(xì)砂少許并刮平,然后安裝承載板,將承載板旋轉(zhuǎn)一周或左右轉(zhuǎn)動(dòng),使之緊貼土基表面,并用水平尺校正,使承載板置于水平狀態(tài)。同時(shí)用垂球檢查承載板中心是否對(duì)準(zhǔn)平臺(tái)荷載的重心,接著安置千斤頂,設(shè)置基準(zhǔn)樁和基準(zhǔn)梁,最后在承載板上安裝2個(gè)百分表。
開始加載測(cè)試時(shí),先預(yù)壓至 0.03 MPa~0.05 MPa,穩(wěn)壓1 min,使承載板與土基緊密接觸。然后放松千斤頂油閥卸載至零;調(diào)表對(duì)零后,即可開始加載試驗(yàn)。試驗(yàn)采用逐級(jí)加載卸載法。加卸載分級(jí)為:0→0.02 MPa→0;0→0.04 MPa→0;0→0.06 MPa→0;0→0.08 MPa→0;0→0.10 MPa→0;0→0.15 MPa→0;0→0.20 MPa→0。當(dāng)回彈變形量大于1.00 mm 或加載至0.20 MPa時(shí),即可結(jié)束試驗(yàn)。
回彈模量試驗(yàn)按照中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTJ 095-95公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程中8.3承載板測(cè)定土基回彈模量試驗(yàn)方法(T 0943-95)進(jìn)行。
本次9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的試驗(yàn)面標(biāo)高為地面以下-0.50m~-0.70 m。試驗(yàn)土層為土黃色~黃褐色粉質(zhì)粘土,可塑狀。
各試驗(yàn)點(diǎn)的回彈模量試驗(yàn)結(jié)果見表1。
土基的回彈模量計(jì)算。
1)各級(jí)荷載下的土基回彈模量Ei值,按下式計(jì)算:
其中,Ei為相應(yīng)于各級(jí)荷載下的土基回彈模量,MPa;μ為土的泊松比,粉質(zhì)粘土取μ=0.38;d為承載板直徑,d=30 cm;pi為承載板單位面積壓力,MPa;Li為相對(duì)于荷載pi時(shí)的回彈變形值,cm。
2)各試驗(yàn)點(diǎn)的土基回彈模量E值,取0.1 MPa以內(nèi)的pi與Li值用線性歸納法按下式計(jì)算:
其中,E為土基的回彈模量,MPa;∑Li為0.1 MPa以內(nèi)的各級(jí)實(shí)測(cè)回彈變形值之和,cm;∑pi為對(duì)應(yīng)于Li的各級(jí)單位面積壓力之和,MPa。
根據(jù)式(2)計(jì)算得出本次9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的E0值,見表1。
表1 土基回彈模量試驗(yàn)結(jié)果匯總表
由表1可見,可塑狀,土黃色~黃褐色粉質(zhì)粘土的回彈模量E值變化范圍在32.85 MPa~45.45 MPa之間,回彈模量E的平均值為 38.78 MPa。
1)通過(guò)試驗(yàn)可知,粉質(zhì)粘土回彈模量 E值變化范圍在32.85 MPa~45.45 MPa 之間,E0的平均值為 38.78 MPa,以后在同類工程設(shè)計(jì)中,如果沒(méi)有試驗(yàn)數(shù)據(jù),該范圍值可作為該地區(qū)該土層回彈模量的參考值。
2)本文詳細(xì)介紹了土基回彈模量試驗(yàn)裝置、方法、標(biāo)準(zhǔn),為今后同類型試驗(yàn)開展提供了相應(yīng)的參考和指導(dǎo)。