高速公路路基基底承载力检测技术

杨航

（中铁十一局集团第二工程有限公司，湖北十堰442000）

1 承载力检测方法

承载力检测方法一般有直观试验、探测试验和土工试验3类。其中，土工试验虽然可以较准确地检测出承载力，但检测工作量大、时间长，会影响施工进度；直观试验尽管快速、简单，但受到经验的影响较大，从而导致判断不准确，留下工程安全隐患，因此，没有实际的可操作性。由此可见，土工试验和直观试验在实际的应用中仍存很大的问题和局限，一般仅适用于特殊情况。

而探测试验具有速度快、数据直观、可操作性强、适用性强等优势，是一种快速、简便、适用的基础检测方法。探测试验分为动力探测和静力探测。通过查阅相关项目实施测试结果可知，动力探测可操作性强、过程简便、数据简洁明了，所以，现阶段施工多采用动力探测。通常情况下，动力探测的总贯入深度为4 m，采用国产轻型贯入仪对路基基底承载力进行试验即可。需注意的是，如果总深度超过4 m，则需选择荷兰轻型动力触探仪。

2 荷兰轻型动力触探仪

由于国内尚未细致地分析荷兰轻型动力触探仪的使用注意事项，因此，部分建设单位即使打算采用该设备，但因不能了解设备型号、使用特性、结果集成以及整套技术对结果的应用情况，所以，荷兰轻型动力触探仪在我国的普及率并不高。为了促进该设备的推广与应用，需要对其进行详细的分析。

2.1 荷兰轻型动力触探仪规格

荷兰轻型动力触探仪由锥体、探测杆和穿心锤构成。其结构如图1 所示。

图1 荷兰轻型动力触探仪结构

2.2 注意事项

荷兰轻型动力触探仪用10.35 kg 的锤子将截面积5 cm2的探头推入土层，落差高度为50 cm。在探头穿透的情况下，需调整长杆，即加长1 m，并统计每次穿透土层要维持在20 cm的锤击数。其具体施工工艺如下：

1）严格按照标准设定设备参数，不符合参数允许误差的设备禁止使用，以避免因设备系统误差而造成工程故障。

2）采用土层连续贯入的方法，使贯入杆垂直插入自由锤下的土层中，统计每贯入20 cm 厚土层的锤击数N10。

3）施工过程中，锤击高度和锤击方式应按照设计要求进行，以保证探孔垂直，一般探杆最大偏差需控制在2%之内。

4）探测施工阶段要连续不断进行，锤击率按照15～30击/min 的要求完成。

5）在锤击过程中，应避免偏离锤击点、探杆偏转和探杆横向晃动。此外，探杆每伸入1 m 应旋转约1.5 圈，以保证探杆垂直伸入，减小其横向阻力。

6）当锤子击中率达到20 cm/100 击或锤子在限制器上弹动时，应终止试验。

2.3 成果整理

荷兰轻型动力触探仪的计算结果不仅可以用N10/20 cm 来表示，相应的剪切强度Cu也可以通过N10/20 cm 计算，且二者是相互应对的。

2.4 制定工程表格备查

在具体项目中，采用荷兰轻型动力触探仪检测路基基底软土强度、确定淤泥软土深度时，计算难度大。表1 列出了限位器下拉杆件数和锤头数N 对应的剪切强度Cu的线性系数。

表1 限位器下杆件数对应的C u 与N 的线性系数

2.5 C u 值与土层密实的关系

土层不排水抗剪强度和土体强度指数利用Cu来表现。根据剪切强度Cu，可以确定土壤压实的概况。根据荷兰轻型动力触探仪的实验结果，相应的Cu值和土层压实情况见表2。

表2 C u 值与土层密实情况对照

3 路基基底承载力标准的推荐值

路基基底承载力的确定原则为：根据高速公路等级，应综合考虑路基基底的填土高度、土质类型、质量保证安全系数和经济性。这是因为，如果标准过高则不经济；如果标准过低则会产生质量隐患。要正确界定路基基底承载力标准，则需考虑的内容有：（1）前期施工的工程实践价值范围；（2）做一些实验研究；（3）坚持合理保守的原则，通常0.125＜Cu≤0.25 为软土，0.25＜Cu≤0.5 为中等密实土，0.5＜Cu≤0.75 为密实土。

4 实例研究

某高速公路路基基底强度采用15 锤动力贯入试验控制（锤击数N=15），相当于100 kPa 承载力标准。该高速公路在交界处采用软土指标Cu=0.28 作为基底承载力准则，但最终清土时，由于深度较原深度有所增加，因此，部分地方因清淤不彻底存在一定的隐患，这预示着采用Cu=0.28 作为软土指标是偏低的。在实际操作中，软土指标的判断标准并不能作为路基基底承载力的确定标准。这是因为路基基底承载力的要求一般都远高于软土的承载力，通常至少按中密度土层判断是更可靠的。

经综合实例和对比试验后，该高速公路的路基基底采用了软土指标Cu=0.39、承载力84 kPa 的基底承载力准则。但考虑到偏安全原则，采用软土指标Cu=0.45、承载力100 kPa 的基底承载力准则更可靠。因为此时该高速公路路基基底处于中密度土层中，可参考鄂京珠高速公路进行研究。通常情况下，对于高路堤基底，由于累积沉降量已增加，所以，应适当提高路基基底的承载力。某高速公路路基基底承载力标准推荐值见表3。

表3 某高速公路路基基底承载力标准推荐值

5 路基基底的强度测试和处治原则

5.1 荷兰轻型动力触探仪检测路基基底承载力的条件

路基基底承载力标准的推荐值为基础清淤或基础管理提供了科学根据，填补了基础施工要求中的不足[1]。但是，由于路基基底承载力数据会根据土壤含水量的多少而有所变化，因此，只有在相同的试验条件下，路基基底承载力才具有可比性和指导价值。所以，一定要遵守设计规范的要求：

1）试验前必须对试验路段进行沟渠排水，并按照纵、横间距分别＜15 m、上口宽0.6 m、下口宽0.3 m、深0.6 m 的设计标准开掘格栅式排水沟。

2）红线两侧纵向排水沟，应比格栅排水沟深。

3）试验应在排水后第3 天且为晴天时进行，试验结果可成为确定基底承载力的可用参数。

4）使用标准的荷兰轻型动力触探仪，并遵守其操作流程和结果总结方案。

5.2 对于路基基底不适宜土层的处治原则

确定不适宜土层深度的主要目的是帮助合理选择适宜的土层处理方案。当不适宜土层深度＜3 m 时，因其布局狭小，所以，使用清淤回填施工法最有效、最能降低成本。另外，当不适宜土层深度＞3 m 且布局广阔时，应当作特殊不适宜土层处理，一般采用振动管碎石桩、粉喷桩和砂桩等措施。

6 应用效果

采用Cu值测量路基基底承载力时，可采用荷兰轻型动力触探仪进行检测。由于Cu值与探测仪锤数N10/20 cm 相互对应，故可以采取N10/20 cm 参数决定和确定路基基底不适宜土层的强度和深度。

本文高速公路在竣工1a 后经过了雨季的考验，没有出现沉降、垂直裂缝、坡脚拱起等基础结构病害。为了检验其适用性，设置286 个观测点，连续观察12 个月，共获得10 000 多个观测数据。相关数据表明，该高速公路的基础沉降速率已降至2 mm/月，远低于基础沉降速率控制在5mm/月以下的标准。这表明，本文提供的路基基底承载力的检测方法是合理的。

7 结语

高速公路的沉降情况与路基基底的承载力大小有直接关系，因此，必须以实际工程项目为依据，在详细了解相关路基地基承载力数据的基础上，提出对应的解决方案。其中，使用有效的路基基底承载力检测方法，可以有效提高施工效率。