平板载荷试验在高速公路路基检测中的应用分析

祁海鹏

（甘肃智通科技工程检测咨询有限公司，甘肃 兰州 730050）

平板载荷试验是一种适用范围较广的检测方法，其主要作用在于检测承压板下岩土体的承载能力和发生变形的可能性，一般情况下，平板载荷试验大多应用于地表浅层地基或地下水位之上的地层，该试验主要应用模拟荷载的方式提升试验质量，对地基土实际作用进行基础分析。应用平板载荷试验结果能够充分表明地基在不同荷载情况下产生的沉降和变形情况，帮助检测人员精准分析地基的承载能力，为提升高速公路的安全性和稳定性奠定重要基础。

1 平板载荷试验概述

1.1 平板载荷理论概述

平板载荷试验主要应用于地表浅层地基，特别是在填土或碎石类基底方面的检测，该试验方法因为便捷和经济的特点被路基检测广泛应用，但是平板载荷试验方法在长期的实践应用中也暴露出很多问题。例如，平板载荷试验所能测定的深度只有承载板宽度的两倍，导致平板载荷试验仅能测定浅层地基土的基本特点，因此该试验方法并不适用于深层地基土特点的检测。而且平板载荷试验易导致承压板地基土发生不同程度的变形，导致预定的承载能力明显降低；平板载荷试验主要在地表开展，如果在平板载荷试验中没有预埋深度存在的超载，平板载荷试验也会导致地基土承载能力下降；平板载荷试验得到的承载能力明显高于实际承载能力，试验测得的软黏土变形情况会和实际变形情况存在较大差异，因此平板载荷试验得到的参数信息通常与实际参数存在明显差别；承压板以下的地基土应力能力复杂多变，而且不同位置地基土的变形模量具有相近的特点，从具体表现来看，该试验主要能够表现出以下两种优点：一是平板载荷试验装置的结构简单，平板载荷试验可以利用检测点上方地层自身的重力作为载荷试验的反作用力；二是应用多通道检测的方式可以实现地基检测的自动化，通过检测过程动态控制的方式可以保障数据信息的客观性，而且该试验装置也可以根据实际情况调节油泵承压板的压力。

1.2 平板载荷应用原理

平板载荷试验结果和路基的变形情况存在密切关联，如果测得的载荷量较大，路基变形的范围就会更广，因此平板载荷可以直观体现出高速公路压实填土的实际情况，而且该试验方法能够最大程度保护土层和土体结构，特别是在不得应用小件试样、含填土和碎石的土质中，应用平板载荷试验可以更直观反映出土质的沉降情况[1]。在平板试验中，技术人员应该根据载荷强度和沉降量之间的对应关系描绘相应曲线，并结合试验判定结果将曲线拆分为直线变形、剪切变形以及破坏3 个重要阶段。

1.3 平板载荷试验要求

在平板载荷试验中，技术人员需要结合实际情况选择具有代表性的载荷试点，最终确定了3 个或3 个以上的试点数量，如果发现试验区域内的土质情况较为复杂，技术人员应该选择更多试验点保障试验结果的客观性。一般情况下，平板载荷试验一般在试坑中开展，因此技术人员需要将试压面坐落于基础底面的标高处，试坑的直径控制在承压板直径的3 倍之内，同时在试验中应当保障试压面的稳定性，避免试验对试压面稳定性产生影响；最后技术人员可以结合实际情况选择预留20 cm 的原状土层，采用土层预留的方式能够有效保障路基结构的稳定性，确保该位置土层达到湿度要求。

2 高速公路路基检测中平板载荷试验步骤分析

2.1 科学选择试验测点

在平板载荷试验开展之前，技术人员应该结合工程实际情况和平板载荷试验特点做好准备工作，例如技术人员应该合理选择试验场地和试验试点，为保障试验结果的客观性和可靠性奠定关键基础[1]。试验人员应该根据平板载荷试验特点和高速公路土质特点综合选定试点，同时试验人员应该结合高速公路土质情况的复杂性合理增加试验试点，避免应用单一试验结果判定工程整体情况的发生，并采用数据对比的方式提升试验数据的精准性。

2.2 合理选择试验仪器和设备

平板载荷试验需要加荷设备、承压板以及沉降观测仪等设备协同作用，因此试验人员在平板载荷试验准备中应该提前准备好相应设备，并依据试验要求选择不同规格的仪器设备。例如，试验人员在平板载荷试验中应该加强对承压板的重视，将承压板的面积控制在0.25～0.40 m2之内，同时还应该严格控制承压板的坚硬度[2]。试验人员应该结合工程实际状况合理调整试验设备的规格，保障平板载荷试验的顺利开展。技术人员在加荷设备选择中应该将承载能力控制在最大荷载的2 倍之内，同时还应该严格控制加荷设备的安全性能和质量标准。例如，试验人员应该结合高速公路工程和地基实际情况合理调整加荷设备的压力源或液压装置等，在载荷台架选择中应该将台架的稳定性和安全性作为重要台架质量的重要衡量标准；在沉降观测仪的选择中应该注重过程调节的功能，同时在设备选择中需要严格控制沉降观测仪的稳定性和坚固性，在参数信息测量的过程中应该将读数取值精确到0.01，客观保障参数信息的精准性，避免数据误差对地基检测结果造成严重影响。

2.3 安装试验设备

在试验设备安装中应首先铺设承压板，同时在承压板铺设中应该首先清理高速公路地基现场的杂物，将试验现场的清洁度和平整度作为设备安装环节的重要关注内容。如果试验人员在承压板安装中发现倾斜现象，试验人员可以在承压板下方填埋砂石，利用砂石保障地基地面的平整度。然后试验人员需要运用水平尺衡量地面的平整度，充分保障试验地面的平整性。

2.4 检测平板载荷试验

2.4.1 加强对试坑准备工作的重视

在开展平板载荷试验之前，试验人员应加强对试坑准备工作的重视，通过试坑的科学合理设计避免平板载荷试验对周边基土层结构造成破坏，有效保护基土层结构中含有的天然成分，同时试验人员应该依据承压板的面积设定试坑的大小，一般情况下，试坑需要控制在承压板面积的3 倍之上。

2.4.2 逐级增加载荷

在平板载荷试验的过程中，试验人员应该关注逐级加载的重要性，但是在逐级加载中应该将载荷量控制在预先设定的范围之内，避免载荷量超出原有限制。例如，试验人员可以将载荷量控制在8 级之内[3]。就目前公路路基检测情况来看，平板载荷试验主要有单一循环慢速维持载荷和逐级增加荷载两种方式，因此试验人员应该科学审视两种不同加载方法的优劣势，并结合实际情况合理选择试验方法。

2.4.3 动态性观察沉降量

沉降量检测是平板载荷试验的重要内容，因此试验人员需要加强对沉降量观察的重视，同时在沉降量检测中应该遵循动态性检测原则，依据沉降量的动态性变化调整载荷量，试验人员可以在地基达到稳定状态后持续增加负荷量，最终实现平板载荷试验的试验目标。例如，试验人员可以在增加负荷的前1 个小时以10 min/次的频率观察沉降量，通过不同时期沉降数据的观察体现沉降的变化，在负荷增加之后应该需要应用更长的时间间隔对沉降的数量进行定期观察，当沉降数量控制在0.1 mm 时，可以判定地基基本处于稳定状态。

2.4.4 确定地基承载能力的特征值

在平板载荷试验完成后，试验人员应立即开展卸载回弹试验，将各时期数据信息的收集整理描绘沉降曲线图，帮助试验人员直观阐述相关试验数据和结果，同时试验人员在平板载荷试验之后应当着重关注图形的变化，从地基的明显变化中确定地基承载能力的基本特征。最后试验人员可以将试验测得的数据信息带入变形模量的公式中，从公式中便可以找寻变形模量和沉降量之间的对应关系。例如，试验人员可以从沉降量测量中构建平板载荷试验结果和路基变形模量统计情况（见表1、表2），从中找寻试验结果与沉降量和变形模量之间的对应关系。

表1 平板载荷试验结果汇总表

表2 路基变形模量统计汇总表

3 结束语

在高速公路路基检测中应该合理选择路面检测技术，充分认识平板载荷试验的特点，结合高速公路工程实际情况充分发挥平板载荷试验的功能，应用有效的检测方式及时发现路基路面存在的问题，并结合先进的路面检测技术创新高速公路路基检测方法，全面提升高速公路路基检测质量，从而实现延长高速公路使用寿命和利益最大化的目标。