静力触探试验两种特殊的反力装置形式

王晓斌

(常州市东华岩土工程有限公司，江苏常州213002)

静力触探试验两种特殊的反力装置形式

王晓斌

(常州市东华岩土工程有限公司，江苏常州213002)

静力触探既是一种原位测试手段，也是一种勘探手段。静力触探试验传统做法需要利用地锚作为反力装置，而城市道路一般为沥青混凝土路面或混凝土路面，且路线下方常有管线分布，进行勘探时下地锚困难，有时甚至无法直接下地锚。文章介绍两种简单且经济的特殊反力装置，巧妙利用道路的结构层，可分别为柔性路面与刚性路面的静力触探试验提供必要的反力，为同类工程提供参考。

静力触探；道路结构层；特殊反力装置

1 静力触探的作用及优点

静力触探既是一种原位测试手段，也是一种勘探手段[1]，它和常规的“钻探→取样→室内试验”等勘察过程相比，不受取样扰动等人为因素的影响，能连续获得地层强度和其他方面的信息，具有快速、精确、经济和节省人力等优点[2]。静力触探成果资料能很好地反映土层在原位状态下的物理力学特性，表现了土层力学性质在剖面上的变化。根据静力触探曲线，利用地区经验，可进行力学分层，估算土的塑性状态或密实度、强度、压缩性、地基承载力、单桩承载力、沉桩阻力，进行液化判别等，还可根据孔压消散曲线估算土的固结系数和渗透系数[3]。因此，静力触探试验作为工程勘探和测试手段之一已经得到广泛应用，并取得了很好的效果。

2 传统静力触探试验的反力装置

传统静力触探试验的反力由地锚提供，地锚数量根据勘探深度及表层土的性质，确定地锚的个数和排列形式，一般情况下2～8个，地锚叶片直径有25、30、35、40 cm等，可根据具体情况选用。根据《静力触探试验规程》(YS 5223—2000)，先在勘探点两侧的地面上用铁锹挖出深度约30 cm的浅坑，放入地锚，将油压下锚器套在地锚顶端，通过内六装置，将油压下锚器扭矩传至地锚，并缓慢地将地锚拧入土中，然后将静力触探机安装平稳，与拧入土中的地锚牢固连接，为静力触探钻杆贯入时提供反力。

3 静力触探试验传统做法在城市道路施工中遇到的问题

传统的静力触探施工是利用地锚作为反力装置，但城市道路一般为沥青混凝土路面或混凝土路面，无法直接下地锚，也就无法提供静力触探试验时所需要的反力。传统做法需开挖路面及挖除上部杂填土方可下入地锚，工作面尺寸约为2.5 m×2.5 m，但在路面开挖时会遇到下述问题：

1)由于老城区道路经过多次改造，杂填土较厚，其成分极其复杂，由砖块、块石、建筑垃圾等组成。又由于杂填土为上层滞水或潜水含水层，其水量较为丰富，长期为混凝土路面或沥青混凝土路面所覆盖，无法排泄或蒸发，因此在开挖过程中需要不断排水，给开挖工作带来困难，有时遇到复杂地段，开挖一个工作面需耗时2～3 d，施工速度极为缓慢。

2)城市道路路面下方有电力、煤气、给水、通讯等管线分布，纵横交错，部分管线因埋设时间较长，相关管理单位也不能准确地指出其分布情况及埋深，在开挖路面过程中很有可能会碰到各种管线，而上述管线一旦遭到损坏，不仅影响居民的生活，而且勘察单位也要承担巨大的经济赔偿，尤其是煤气管线和电力管线的受损还会危及公共安全。基于上述原因，勘察单位为避免在开挖过程中损坏地下管线，无法采用大型挖掘机械，而只能采用人工方式进行开挖，边开挖边摸清管线的分布情况，费时费力，施工成本高。

4 静力触探试验在城市道路施工中的特殊做法

为充分发挥静力触探试验的优势，在城市道路快速而简便地进行触探试验，下面介绍两种简单且经济的静力触探特殊方法。

4.1 在柔性路面上(沥青路面)的施工方法

柔性路面结构层一般由沥青面层、二灰碎石(水泥稳定碎石)、石灰土组成，可利用这两种材料自身的强度及板块的自重来作为静力触探的反力。其操作步骤如下：

1)在孔位处开挖长80 cm、宽50 cm的沟槽，深度视道路结构层厚度而定，可用风镐将道路结构层凿穿。

2)将沟槽两侧二灰碎石(水泥稳定碎石)下的灰土掏空，侧向深度约20～25 cm。

3)在沟槽两侧中部沿宽度方向用风镐分别凿出10 cm×(10～15) cm 的耳槽。

4)组装反吊器，由螺母、垫片、槽钢、丝杠组成。

5)在沟槽中部将反吊器塞入灰土被掏空位置，两侧各放置1个，其作用相当于传统的静力触探施工方法的2个地锚。

6)用洛阳铲将孔位处的杂填土去除，同时可摸清孔位处是否有地下管线。

7)余下操作与传统做法相同，其示意图如图1所示。

(a)装置安装平面示意图(单位：mm)

(b)1-1′剖面图

(c) 2-2′剖面图

4.2 在刚性路面上(混凝土路面)的施工方法

刚性路面结构层一般由20～25 cm的混凝土面层、二灰碎石(水泥稳定碎石)、石灰土组成，其原理是通过膨胀螺丝与混凝土路面之间的摩擦自锁作用，将与丝杆相连的钢板固定(丝杆与钢板焊接牢固)，从而为静力触探试验提供反力。本反力装置也适用于混凝土地坪及地下室混凝土底板上的静力触探试验。其操作步骤如下：

1)在孔位处用混凝土路取芯机开孔，将混凝土和二灰碎石(水泥稳定碎石)取出。

2)用冲击电钻在孔位两侧各钻出4个与膨胀螺丝直径相适应的孔，将膨胀螺丝装入孔中，旋紧螺母，固定与丝杆相连的钢板(丝杆与钢板焊接牢固)，此时两侧丝杆的作用相当于传统的静力触探施工方法的2个地锚。

3)用螺旋钻将孔位处的杂填土去除，同时可摸清孔位处是否有地下管线。

4)余下操作与传统做法相同，如图2所示。

(a) 装置安装平面示意图

(b) 1-1′剖面图

常州地铁一号线地质勘察三标段贯穿常州主城区，在该标段地质勘察中广泛应用上述特殊反力装置，静力触探深度可达50～55 m。原方案静力触探试验的路面恢复预算费用为100万元，采用了上述特殊反力装置后，施工速度快，效率高，最终实际路面恢复费用约为25万元，仅为预算费用的1/4，经济效益非常显著。

5 结语

静力触探既是一种原位测试手段，也是一种勘探手段。采用本文介绍的特殊反力装置，巧妙利用道路的结构层，分别为柔性路面和刚性路面的静力触探试验提供必要的反力，可以有效克服城市道路勘探中下地锚困难，甚至无法直接下地锚的难题，快速、高效、经济地完成静力触探试验。通过常州地铁一号线地质勘察三标段的地质勘察实践，证明了本文所介绍的特殊反力装置的有效性、实用性和经济性，可以为同类工程提供一定参考。

[1]中国工程建设标准化委员会.静力触探技术标准：CECS 04∶88[S].北京:中国计划出版社，1989.

[2]中国有色金属工业协会.静力触探试验规程：YS 5223—2000[S].北京：中国计划出版社，2001.

[3]《工程地质手册》编委会.工程地质手册[M].4版.北京：中国建筑工业出版社，2014.

责任编辑：唐海燕

Two Special Counterforce Devices for Cone Penetration Test

WANG Xiaobin

(Changzhou Donghua Geotechnical Engineering Co.,Ltd,Changzhou 213002)

Cone penetration test (CPT) is an in-situ testing method as well as an exploration method.The traditional practice of CPT uses anchor as a counterforce device.However,in urban road exploration,asphalt concrete pavement or concrete pavement is common,and there are pipelines distributed under the road,resulting in anchoring difficulties.Two special counterforce devices,simple and economical,are introduced,making clever use of the structural layer of roads.The two devices are suitable for flexible pavement and rigid pavement and can provide necessary counterforce for cone penetration test,which will be the references for similar projects.

cone penetration test;pavement structural layer;special counterforce device

10．3969/j．issn．1671-0436．2016．05．005

2016- 05- 05

王晓斌(1971— )，男，高级工程师。

U412.2

A

1671- 0436(2016)05- 0023- 03