平板载荷试验在高速公路工程中的应用

总421期2017年第7期（3月 上）平板载荷试验在高速公路工程中的应用景凤英（承德公路工程监理有限责任公司，河北 承德 067000）摘要：通过结合某高速公路施工建设项目，在简要阐述了平板载荷试验操作规程的基础上，针对该项目中存在现浇箱梁赶工期施工的特殊性，其要求准确测定出地基承载力以及地基沉降变形，最终选取平板载荷试验实施。本工程通过一系列的合理试验操作，准确检测出地基承载力及其沉降量，为指导工程后续施工提供参考。关键词：高速公路；平板载荷试验；强度计算中图分类号：U416 文献标识码：B0 引言在设计任何建筑物地基基础的时候，都需要将地基承载力、变形和稳定性的要求满足。对地基承载力进行勘察提高是设计地基基础所需要的重要指标，勘察地基承载力最直接、可靠的手段就是进行试验技术，而测定地基承载力能力和变形特征的可靠方式就是进行载荷试验。平板载荷试验相当于基础受到荷载时候的模型试验，因此比较直观，它也是最为主要确定地基承载力的方法，所以被广泛应用在检测地基处理效果中。的基础上，再使用50～60cm厚度的砂砾增铺在其上，为了确保能够达到一定的预压效果，需要将砂砾碾压至密实位置，接着将本工程中未使用到的牙路机、推土机等大型施工机械停放在桥下。2.2 排架选型由于该跨线桥处在1500m半径的竖直曲线中，并且上跨高速公路，因此，箱梁底的线型能否平顺、流畅是非常重要的。所以现浇箱梁的排架不能够有较大的变形问题、地基不能有过大的沉降问题产生。依据现有的施工能力和设备材料，可以制定出两种排架施工方案供选择。第一种方案是使用贝雷桁架、槽钢架设在桁架上。这种方案比较经济实惠，能够合理利用好现有的各种材料，但是具有较大跨度的槽钢易导致受力变形问题，并且对地基承载力能力要求较高；第二种方案是使用满堂式钢脚手管式支架，支架的上下两端都是使用能够对高度进行调整的螺旋丝杠，槽钢铺设在支架下，据此将受力面积增大。这种方案具有较强的整体性，并且较为容易控制好高程，容易形成梁底曲线，但是需要使用较大的钢脚手管，并且需要花费较多时间进行安装和拆卸。经过多方面的综合比较，最终决定将采取第二种方案进行施工。1 工程概况本工程为某高速公路施工建设项目，该公路的全长为48km，其中路段的K99+992～K115+800段是软土地基段。本公路中存在的K114+500～K115+800段内有长度为70m的跨线桥，其中单孔最大跨径达到20m，该桥梁的上部结构采用现浇箱形连续梁。2 施工情况2.1 地基处理由于本工程软土层埋藏较低，距离地面只有0.5～1.5m的距离，同时鉴于具有较高地下水位，结合国内外处理软土工程实践经验，本施工段将采取填土预压的处理方式，但因为跨线桥具有紧凑的工期，在完成预压之后不能马上进行现浇箱梁施工。对工期因素进行综合考虑，并且现浇箱梁只是要求暂时的排架和地基强度，因而在混凝土强度在达到一定程度的时候，箱梁能够依靠自身的混凝土将一部分的应力承受下，从而降低了对排架和地基的要求。所以不需要进行填土预压，但是为了确保在短时间内荷载的作用下，地基不会有过大的沉降产生，在进行施工的时候，首先需要将地表的软土层全部挖除干净，将砂砾换填进去；接着在换填砂砾3 地基检测3.1 平板载荷试验原理在进行排架施工之前，为了确保施工的安全性，首先是需要进行平板载荷测定仪试验，将桥下地基的承载力检测处。通过采取该试验可以正确测定出地基强度特征与变形的相关指标—变形模量。土的变形模量是指无侧限单轴受到压力时候的应力应变之比，其中应变包括弹性变形和残余变形。对于均布荷载作用下的矩形或圆形刚性基础，依据弹性理论和变形分布计算公式将基底收稿日期：2016-12-12作者简介：景凤英（1981—），女，工程师，主要研究方向为公路工程试验检测。 74

的沉降量求出式（1）： （1）式中，P是基础对基底的平均压应力，单位：kPa；矩形基础的短边或圆形基础的直径为b，单位：cm；土的泊松比为u；沉降影响系数为w；土的变形模量为E0，单位：kPa。平板载荷试验的设备主要使由四部分组成，分别是承载板、加载系统、反力系统、观测系统。标准的承载板是有300mm、600mm、762mm三种规格直径的原型钢板。本工程试验是使用由三段槽钢所焊成的具有445mm×450mm承压面积的自制承载板，加载系统主要是利用承载板对地基进行施加适量的荷载。手动液压千斤顶的选取就需呀依据试验荷载进行确定的，并对控制其配备压力环进行荷载大小的；反力系统则是采取卡车、拖车或其他锚固式支架形式，本工程试验是将枕木垛上的槽钢作为其反力系统，总共需要17t的压重，这样可以避免发生倾覆问题；本工程的观测系统主要是由支架和测量仪表组成，支架的支撑距离承载外缘的距离需要控制在承载板直径的3倍以上，这样才可以沉降影响消除干净。3.2 现场试验3.2.1 试验步骤（1）标定仪表和准备工作。每年都是需要标定压力环一次。试验实施前，首先是需要将会试验极限荷载和每一级荷载的大小精准的确定出。（2）整平测点位置，在进行试验的过程中，确保承载板不会有出现翘曲和倾斜问题。（3）图1是本工程试验安装设备示意图。压重反力梁枕木垛压力环百分表千斤顶承载板图1 试验装置图（4）分级加载并将百分比读数记录下，以每小时不超过0.01mm的沉降量作为每级加载的稳定条件，此时读取并记录下百分比读数，接着再对下一级荷载进行施工。在实际操作过程中，因受到地基沉降的影响使得回弹压力环，导致压力读数不会在整数的位置上停留，而是停留在小于一定量的位置上。表1是其记录的数据。在卸载的时候，按照0.5倍的最大荷载分级进行。交通世界TRANSPOWORLD表1 平板载荷试验记录表荷载荷载观测沉降观测分级表1读数/荷载/表2读数/表3读数/总值/沉降/kPakPammmmmmmm0300000001323.823.880.163.9144.00.722348.248.2126.0107.5133.51.173372.472.4160.0143.3303.31.524396.096.0193.1182.4375.51.883.2.2 试验结果分析计算取沉降-荷载关系曲线直线段上任意的压力P点和所对应的沉降S，并结合公式将变性模量E0计算出。但是在实际沉降线一般都不是直线段，而且曲线对测点位置进行整平之后，由于没有压实其测点，而是施加荷载在前两级上，会挤压到砂砾，导致沉降较大，对其进行施加荷载，由于砂砾下面的土壤会和砂砾一起工作；当较大的荷载比较接近破坏荷载的时候，超出浅层土体能够承受的荷载范围，导致深层软土层变形，所以在第二个拐点处，明显增大这段的沉降曲线。依据试验结果得出，排架基础的沉降量是比较小的，箱梁的施工不会受到任何影响。在实际的施工过程中，在排架基础中沉降一般是没有很大的。箱梁在完成施工之后具有平顺的曲线。本工程经过多年的运营之后，没有发现明显的病害存在跨线桥中。4 结语鉴于地基承载力作为判断上部结构基础形式的重要指标，因此对地基承载力进行正确判定具有重要意义。平板载荷试验由于其直观性，使其在地基承载力测定试验中应用较为广泛。文章通过结合某高速公路施工建设项目，针对该项目中存在现浇箱梁赶工期施工的特殊性，其要求准确测定出地基承载力以及地基沉降变形，最终选取平板载荷试验实施。本工程通过一系列的合理试验操作，准确检测出地基承载力及其沉降量，为指导工程后续施工提供参考。参考文献：[1] 曹智博. 平板载荷试验在高速公路路基检测中的应用[J]. 交通建设与管理，2015（8）：39-41. [2] 杨旭毅，支喜兰. 平板载荷试验用于公路地基承载力评价的合理性研究[J]. 公路交通科技（应用技术版），2007（4）：74-77. [3] 高阳，段琰. 平板载荷试验确定地基承载力[J]. 山西建筑，2010（15）：77-78.（编辑：蔡海霄）75