静力触探和动力触探在砂桩复合地基工程检测中的综合应用

■左广洲

（福建省交通科研院有限公司，福州 350004）

对于砂桩复合地基的检测，一般采用单一的检测方法，如静力触探、动力触探、载荷试验或标贯试验等检测方法，但采用单一的检测方法存在不能全面检测复合地基的缺点[1]。 因此，本文拟采用静力触探（CTP）与动力触探（DPT）相结合的综合检测方法，即用静力触探试验检测桩间土的质量，用动力触探试验检测砂桩的质量，然后综合评定砂桩复合地基的质量，从而为砂桩复合地基的质量检测提供有益参考。

1 工程概况

福建沿海某软基段落为填方路基段，属于海岸滩涂堆积平原地貌，本路段内淤泥强度低、压缩性高、灵敏度大，工程地质条件差，不能直接作为路基持力层，需进行专门的地基处理。 本路段上伏地层为第四系冲海积形成的粉质粘土、淤泥及残积砂质粘性土，零星分布第四系人工填土，下伏地层为燕山晚期侵入花岗岩（γ53）及其风化层，具体分述如下：（1）粉质粘土：灰黄色，湿，软塑-可塑。 主要由粘粉粒组成，切面稍光滑，韧性中等，干强度中等。 （2）淤泥：深灰色，饱和，流塑，以粉粘粒为主，富含有机质和腐殖质，具腥臭味，韧性中等。（3）残积粘性土：灰黄色，湿，可塑，由粉粘粒组成，干强度中等，韧性低。

具体的岩土层物理力学指标见表1， 从表中可以看出该场地的工程地质条件较差，其中表层的粉质粘土处于可塑状态， 其下的淤泥含水率较大，处于流塑状态。

表1 岩土层物理力学指标

本项目拟采用砂桩+堆载预压处理软土地基，砂桩的作用就是挤密桩周围的软弱或松散土层，使其与砂桩共同组成持力层以提高地基强度和减少地基变形，同时砂桩有置换作用和排水作用，也加快地基固结沉降速率[2]；其次在上部堆载作用下，桩间土与砂桩进一步受到挤压密实，桩间土的物理力学特性得到进一步的改良，提高了砂桩与桩间土之间的相互作用，软土地基载承力提高。 本项目设计的砂桩长度6.0～13.0 m， 桩直径0.5 m， 桩间距1.5 m，等边三角形布置。 为了了解砂桩处理该软土地基的效果，本次测试共对9 根砂桩进行了动力触探试验，并对部分桩间土进行静力触探试验，通过2 种试验方法的综合分析判断， 综合评定砂桩复合地基的整体质量。

2 试验检测及相关数据处理与分析

2.1 静力触探试验（CTP）

静力触探试验（CTP）适用于软土、一般粘性土、粉土、 砂土和含砾较少的碎石土， 是一种快速、准确、有效的岩土原位测试方法，具有对砂桩影响小，检测周期短及功效高的优点[3]，但同时也存在以下几个问题：（1）检测桩身的连续性和密实程度，需进行大量对比试验，以确定量化值与密实度的关系[4]；（2）在检测中需配稳定反力基础，以免检测深度和垂直度受影响。

本文拟采用静力触探方法检测砂桩施工前后桩间软土的锥尖阻力（qc）、侧壁阻力（fs）数值，通过前后数值比较，评价软土地基的加固效果。 具体过程为：通过开展静力触探试验，分别采集砂桩施工前后桩间软土不同深度的锥尖阻力（qc）、侧壁阻力（fs）数值，并按规范进行数据数理统计、计算及绘图，利用绘制的qc、fs曲线图形，据此判断砂桩施工对软土地基的处理效果及其排水固结情况。 本次试验选取6-1 桩与6-2 桩之间的桩间土，具体的桩间土静力触探曲线见图1～2。 从图1、2 可以得出经过砂桩处理后桩间土的锥尖阻力（qc）、侧壁阻力（fs）有较大的提高，通过该试验可以判断砂桩的质量良好，能有效促进软土地基的排水固结，提高软土地基的稳定性和承载力，且随着软土排水固结时间的增加和固结度的增长， 地基的承载力将继续增大。从表2 可以看出，经过砂桩处理后的软土地基承载力总体上提高了20%～35%， 其中表层的粉质粘土承载力提高约35%， 下层的淤泥承载力提高了约22%，说明砂桩对表层土层的处理效果更佳。

表2 砂桩处理前后桩间土静力触探试验结果

图1 加固前桩间土静力触探曲线

图2 加固后桩间土静力触探曲线

2.2 动力触探试验（DPT）

动力触探试验（DPT）是利用一定的锤击能量，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据贯入锤击数所达到的深度判别土层的类别， 确定土的工程性质，对地基土做出评价的一种方法[5]。

动力触探分为轻型、重型和超重型3 种试验，3 种重锤的重量分别为10 kg、63.5 kg 和120 kg，本次砂桩试验采用重型（63.5 kg）圆锥动力触探。 试验过程中穿心锤呈自由下落，落距为0.76 m，将探头竖直打入9 根砂桩中， 触探位置位于砂桩中心附近，每打入0.1 m 的锤击数即为N63.5；采用自动落锤方式，探杆偏斜不超过2%，锤击速率宜为15～30击/min， 当连续3 次锤击数大于50 击时，可停止试验或改用钻探、超重型动力触探；当试验工程中遇到硬夹层时，应穿过硬夹层继续试验。

对采集的实测锤击数据进行杆长修正后进行数理统计分析， 具体试验结果如表1 所示。 从表1动力触探试验结果可以看出，桩身动力触探锤击数较大，桩身密实度为中密-密实，说明砂桩的桩身密实性比较好。 从图3、4 可以看出6-1 桩和7-1 桩2根砂桩动力触探锤击数在7～11 之间，曲线比较顺滑，没有突出异常点，说明砂桩均匀性也比较好。 从图3、4 也可以看出随试验深度的增加锤击数不断产生波动有增有减。 经过对现场试验及试验检测数据的分析，砂桩不同深度挤密程度的差异是引起触探锤击数波动的主要因素， 即砂桩的挤密程度不同，在试验的过程中，探头受力不断的发生变化，从而出现了触探锤击数的波动。

表1 砂桩重型圆锥动力触探试验结果

图3 6-1 砂桩动力触探曲线

图4 7-1 砂桩动力触探曲线

3 砂桩复合地基质量评价

若在同一根砂桩上同时进行静力触探和动力触探试验检测，2 种检测方法可能相互影响，影响评定，并对砂桩的质量有较大影响，为了较准确判断砂桩质量及其处理软土地基的效果，本文采用了对桩间土进行静力触探试验及对砂桩进行动力触探试验的综合试验方法，判断砂桩质量及其处理软土地基的效果。 通过静力触探试验检测砂桩处理前后的软土地基处理效果及其排水固结情况，检测结果表明经过砂桩处理后的锥尖阻力（qc）、侧壁阻力（fs）有较大的提高，由此判断砂桩处理的软土地基效果良好；采用动力触探试验对砂桩进行检测，检测结果表明桩身动力触探锤击数较大， 桩身密实度为中密-密实，从而判断砂桩密实性和均匀性均较好。通过对以上2 种试验方法综合分析，表明砂桩复合地基质量良好，软土地基的承载性能和固结排水能力显著提高。

4 结语

相比当下现行单一的检测方法，本文采用静力触探和动力触探综合分析方法检测砂桩复合地基，该方法具有以下优点：（1）该综合试验方法只对砂桩检测一次，避免了对砂桩的双重破坏；（2）该试验方法相互配合，不但检测了砂桩本身，同时也检测了桩间土，更加全面的评价了砂桩复合地基。 试验检测结果表明该方法全面有效，为砂桩复合地基的质量检测提供了有益参考。