浅谈双桥静力触探在蚌埠地区淮河沿岸的应用

夏冰 汪洋 杜宪军

浅谈双桥静力触探在蚌埠地区淮河沿岸的应用

夏冰 汪洋 杜宪军

阐述了静力触探的工作原理,介绍了双桥静力触探的适用条件及特点,并根据蚌埠地区淮河沿岸的地质条件,探讨了双桥静力触探在其中的应用,实践应用证明了双桥静力触探技术的可行性及实用性。

双桥静力触探,地基土质,勘察

0 引言

蚌埠地区淮河沿岸广大地带分布着第四系堆积物,地层成因大多为河流冲积层,其物质成分以粉粒为主,上部地层分布着较厚的饱和砂土、黏粒含量少的黏性土及淤泥质软土,该类土抗震性能差,极易发生液化和变形。以往的工程地质勘察以钻探为主,此类土由于以上特性,在取样过程中易发生扰动及振动析水,取原状土很困难,所取土样多为Ⅱ,Ⅲ级土样及完全扰动样。加上运输过程中的振动,严重影响室内试验成果,求得的土体物理力学参数与实际情况偏差较大,提供的勘察成果往往是借鉴经验值,影响了工程的设计、投资。常规勘探方法难以正确确定其物理力学参数,双桥静力触探弥补了这方面的不足。

1 静力触探的工作原理

静力触探的工作原理是用静力将探头以一定的速率匀速地压入土中。可想而知,探头的进入必然会受到一定的阻力,土层的强度愈高,探头所受到的阻力也就愈大。土层的阻力可以通过设置在探头内的传感器转化为电信号,然后由仪表测量出来,从而据此来了解不同介质的地层结构情况,测定相关的地质参数。该方法的理论依据就是计算材料弹性变形的胡克定律、电量变化的电阻率定律和电桥原理。

2 双桥静力触探的适用条件及特点

2.1 双桥静力触探的适用条件

双桥静力触探主要适用于黏性土、粉性土、砂性土。就蚌埠地区淮河沿岸工业与民用建筑工程、公路桥梁工程而言,静力触探适用于地面以下 50m内的各种土层,特别是对于地层情况变化较大的复杂场地及不易取得原状土的饱和砂土和高灵敏度的软黏土地层的勘察,更适合采用双桥静力触探进行勘察。

2.2 双桥静力触探的特点

单桥静力触探就其本质而言是一种力学模拟试验,其比贯入阻力(Ps)是反映地基土实际强度及变形性质的一项力学指标,同时也反映了不同成因、不同年代土质力学上性质的差异。双桥静力触探与单桥静力触探所不同的是,它以锥尖阻力(qc)和侧壁阻力(fs)两项指标来反映地基土实际强度及变形特性。在实际工程应用中,由于不同类型的土可能具有相同的 Ps,qc或fs单项值,因此单靠某一个指标,是无法对土层正确分类的。使用双桥探头时,因为不同土质的 qc和fs不可能都相同,因而可以利用 qc和 fs这两个指标来区分土层类别。所以双桥静力触探会更忠实、更准确的记录下土层详细情况。

双桥静力触探既是一种原位测试手段,也是一种勘探手段,它和常规的钻探—取样—室内试验等勘探程序相比,具有快速、精确、经济和节省人力等特点。此外,在采用桩基工程勘察中,静力触探能准确地确定桩端持力层等特征也是一般常规勘察手段所不能比拟的。

静力触探试验可以看作是一小直径的现场载荷试验。对比结果表明,用静力触探成果估算单桩极限承载力是行之有效的。当按双桥探头静力触探qc,fsi确定混凝土预制桩单桩竖向承载力时,对于黏性土、粉土和砂土可按下式进行计算：

确定桩的承载力时,安全系数取 2～2.5,以端承力为主时取2,以摩阻力为主时取 2.5。

3 成果应用及工程实例

双桥静力触探近几年来在蚌埠地区淮河沿岸各类工程中得到广泛的应用。在此以丽景天成小区为例,因为该工程勘察区地质条件比较复杂,地层承载力用常规方法计算很难反映实际值(尤其是在河床河漫滩相的沉积地层时,一定要注意,一般常规方法较实际值小,但一般静探得出的强度变形指标偏高,一定要结合土工试验和标准贯入试验来综合考虑),所以采用了钻探与静力触探相结合的方法进行了勘察,为设计部门提供了翔实可靠的地质参数。

3.1 拟建场地的地形、地貌

拟建场地位于蚌埠市淮河北岸,地形基本平坦,高程在17.80m～19.35m之间。

3.2 地基土的形成时代及成因和特征

本场地内地基土在 50.0m的深度范围主要分两套地层：全新统(Q4)：上段为人工土堆积的杂填土、耕作层;下段由灰黄色、青灰色粉土、淤泥质粉质黏土、粉土与粉砂互层土组成,成因为淮河河漫滩形成的静水相或缓流水相的沉积物组成;第四系上晚更新统(Q3)：由灰青色 ～灰黄色细砂、中砂、粉质黏土夹薄层粉土组成,成因为河流冲积相,各层土的特征为：

①人工填土 Qml4。杂色,松散,稍湿,以粉土及少量黏性土组成(局部地段含碎砖、灰渣等)。层厚 0.60m～2.0m。②层粉土

4。褐黄色、深黄色、青灰色,稍密 ～中密,很湿,饱和;夹薄层棕红色软塑 ～可塑黏性土。底部夹软塑 ～流塑黏性土层。层厚3.50m～7.70m。③层粉土 Qal4。灰色 ～青灰色,稍密 ～中密,很

Qal湿,饱和。层厚 2.6m～12.50m。④层淤泥质粉质黏土Qal4。棕色、青灰色,流塑 ～软塑;含有机质,具触变性;局部夹粉土。层厚1.40m～7.30m。⑤粉土与粉砂互层土 Qal4。粉土：青灰色,稍密,很湿,饱和。粉砂：青灰色,稍密 ～中密,很湿,饱和;含云母碎片。夹淤泥质黏性土,呈互层状产出。最大揭露层厚 8.20m。⑥层细砂Qal3。灰黄色 ～青灰色,稍密 ～中密,很湿,饱和;含云母碎片,局部夹黏性土薄层。层厚 4.20m～17.30m。⑦粉质黏土 Qal3。青灰色、灰青色,软塑、软可塑、可硬塑(本层状态分布很不均匀),含有机质,夹粉土薄层,局部互层。局部为淤泥质粉质黏土。层厚0.50m～10.30m。⑧层中砂Qal3。灰黄色、深黄色,中密 ～密实,很湿,饱和;含云母碎片。最大揭露层厚 17.40m。⑧1层粉质黏土Qal3。灰青色,可塑、硬可塑;局部与粉土和中砂互层。层厚0.20m～2.50m。本层土分布不均匀。

3.3 场地土承载力、液化等级及桩基设计参数

本次勘察对场地各层地基土的主要物理学指标、原位测试(标贯、静力触探)实验成果进行了统计,并根据以上方法确定了各地基土层的承载力特征值、桩基设计参数及液化等级,并结合蚌埠地区的工程勘察经验,经综合分析后提供了各层的承载力特征值,见表 1。

3.4 场地稳定性评价及可能性分析

场地内无全新世活动性断裂通过;无影响工程安全的不良地质作用;无影响地基稳定性的不良地质现象;土层属中软土,上部②粉土和③粉土为中等的液化土层存在,属抗震的不利地段,应采用基础和上部结构处理,或更高要求的措施。经过综合评价后,可以认为本场地是稳定的,并可以进行建设一般场地。

在蚌埠淮河河漫滩地区采用的建筑桩基多选择混凝土预制桩和泥浆护壁钻(冲)孔桩两种。对本工程来讲,建议选择静压混凝土预制桩,对于11层楼建议选择⑥层细砂作为桩端持力层,对于 18层楼建议选择⑧层中砂作为桩端持力层,见表 2。

表1 场地地基土物理力学指标及原位测试强度、变形参数推荐

表2 桩型及参数 kPa

4 结语

经理论研究并由工程实践应用表明,作为岩土工程勘察中的一种原位测试方法,双桥静力触探技术能够很快查明地基土质在水平方向和垂直方向的不同状态,能确定地基土质的多项力学性能指标,并能预估单桩承载力情况。此外,应用静力触探试验还可以判别填土的密实程度和均匀性。自 2003年购进静力触探设备以来,先后应用于大小工程几十余项,取得了良好的经济效益,积累了丰富的经验,优化了勘察方案,丰富了勘探手段。双桥静力触探在蚌埠地区淮河沿岸应用前景十分广阔。

[1]GB 50021-2001,岩土工程勘察规范(2009版)[S].

[2]GB 50011-2001,建筑抗震设计规范(2008版)[S].

[3]JGJ 94-94,建筑桩基技术规范(2009版)[S].

[4]《工程地质手册》编写组.工程地质手册[M].第 4版.北京：中国建筑工业出版社,2004.

[5]吴 伟,夏 冰.对蚌埠丽景天成地基的岩土工程勘察与分析[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,助理工程师,蚌埠市勘测设计研究院,安徽蚌埠 233000

汪 洋(1986-),男,助理工程师,蚌埠市勘测设计研究院,安徽蚌埠 233000

杜宪军(1984-),男,助理工程师,蚌埠市勘测设计研究院,安徽蚌埠 233000