静力触探在新建广佛江珠城际轨道交通线岩土工程勘察中的应用

瞿坤

（陕西铁道工程勘察有限公司，西安 710000）

1 引言

在岩土工程勘察中，静力触探试验可以直接获取土体的天然含水率状态、天然应力状态和天然埋藏条件下的物理力学参数，比如砂土的相对密实度、黏性土的塑性状态、压缩模量、不排水抗剪强度等，因此在我国得到了广泛应用[1-3]。

本文依托新建广佛江珠城际轨道交通线岩土工程勘察项目，采用静力触探试验方法对场区土进行试验，研究利用锥尖阻力与摩阻比在土层划分中的应用，并总结黏性土的不排水抗剪强度经验公式，以此为工程勘察和设计提供更为简便实用的方法。

2 工程概况

新建广佛江珠城际轨道交通线位于广东省广州市、佛山市、江门市、珠海市境内，线路北自广州市白鹅潭芳村综合枢纽引出，在三眼桥站与既有广茂线联通；后向南经南海、乐从、龙江，跨西江进入江门境内；经鹤山、滨江、蓬江至江门南站，出站后经三江引入珠海境内；穿柑橘山跨越虎跳门水道，经莲洲、斗门、金湾，引入珠海市区至珠海机场城际线珠海机场站（不含）。并设有江门南车基地连接线、西部沿海铁路联络线、芳村停车场、金湾动车运用所等，如图1 所示。

图1 轨道广伄江珠城际轨道交通线位走向示意图

广佛江珠城际轨道交通线正线长度157.985 km，全线隧道长35.485 km/20 座。其中，新建地下区间12.829 m/3 座，山岭隧道22.656 km/17 座；桥梁长104.862 km/30 座；路基长5.566 km/46 段；车站14 座，停车场、车辆段各1 处；走行线、连接线8.864 km/7 条。

3 场区工程地质条件

沿线珠江三角洲平原区及滩涂区地层主要为第四系全新统人工填土（Q4ml）①2素填土；全新统冲积层（Q4al）③32粉质黏土、③42粉土；全新统海陆交互沉积（Q4mc）④11淤泥、④12淤泥质黏土、④13淤泥质粉质黏土；；第四系全新统滨海、沼泽相沉积层（Q4m+h）⑤42淤泥质粉质黏土；第四系上更新统冲洪积层（Q4al+pl）⑥13淤泥质黏土，第四系上更新统海陆交互相沉积层（Q3mc）⑦22淤泥质粉质黏土、⑦32粉质黏土、⑦36粉质黏土、⑦44粉土；基岩主要下伏于第四系覆盖层下，丘陵及残丘段落地表有出露。岩性主要有下第三系砂岩、泥岩、泥灰岩、页岩，白垩系上统砂岩，侏罗系中上统砂岩、泥岩、砾岩，泥盆系中下统砂岩，寒武系砂岩，下古生界片麻岩，燕山期花岗岩等。

4 双桥静力触探试验

现场试验采用双桥静力触探设备进行测试，探头尺寸为：探头直径35.70 mm，探头截面面积为10 cm2，摩擦套筒表面积为200 cm2，摩擦套筒长度为7 cm，探头锥角为60°[4]。试验时，首先采用GPS 将试样孔精确定位，并将贯入设备放置于放孔位置，随后采用水平尺和铅锤尺调整基座的标高和平稳程度，贯入反力采用螺旋杆支座，混凝土路面条件下采用安装膨胀螺栓的形式提供反力，采用液压贯入设备控制贯入速度为1～2 cm/s，数据采集设备按1 cm 间隔持续采集锥尖阻力值和侧摩阻力值，并用二者的比值计算摩阻比[5，6]。

5 试验成果分析

5.1 土层划分

由于各层土的物理力学性质不一样，锥尖阻力、侧摩阻力存在明显的不同，随着土层越“坚硬”，土层的锥尖阻力和侧摩阻力越大，反之则越小，例如，③32粉质黏土、⑦32粉质黏土、⑦36粉质黏土都为粉质黏土层，随着深度的增加，土层的沉积历史越久，土层越“坚硬”，锥尖阻力分别为0.77 MPa、1.54 MPa、2.5 MPa，侧摩阻力分别为27.6 kPa、34.5 kPa、64.6 kPa；摩阻比由于是侧摩阻力与锥尖阻力的比值，是二者的综合力学性能表现，因此，在土层的分类方面具有良好的表现，如对于④12淤泥质黏土、④13淤泥质粉质黏土、⑥13淤泥质粉质黏土，尽管三者的时代成因、岩土编号不一致，但都同属于软土地层，在力学性质上较差，压缩性高，因此，三者的摩阻比平均值分别为1.8、1.9、1.7，十分接近且变异系数均小于0.2。因此，可以锥尖阻力与侧摩阻力综合考虑对土层进行划分。

图2 双桥静力触探试验划分土层

5.2 黏性土的不排水抗剪强度

场区③32粉质黏土、⑦32粉质黏土、⑦36粉质黏土作为粉质黏土组，④12淤泥质黏土、④13淤泥质粉质黏土、⑥13淤泥质粉质黏土作为淤泥质土组，对不排水抗剪强度与锥尖阻力进行线性回归，如图3 所示。从图3 中可以看出，对于强度指标不排水抗剪强度和锥尖阻力具有良好的线性关系，回归决定系数R2均大于0.900，锥尖阻力能够较好地反映土层的力学性质，线性关系表达如下：

图3 双桥静力触探试验锥尖阻力与不排水抗剪强度的相关关系

6 结论

1）锥尖阻力与土层的物理力学性质有关，锥尖阻力存在明显的不同，随着土层越“坚硬”，土层的锥尖阻力越大，反之则越小。根据摩阻比Rf与锥尖阻力qc的经验关系图，可划分土层，如软土、黏土、粉质黏土、粉土与砂土。

2）黏性土的不排水抗剪强度与锥尖阻力具有明显的线性相关关系，关系表达式如公式（1）和公式（2）所示。