桥涵地基检测

一、概述

天然地基上的浅基础，由于埋入地层深度较浅，施工一般采用敞开挖基坑修筑基础的方法。基坑挖至基底设计标高，或已按设计要求加固、处理完毕后，须经过基底检验，才能进行基础圬工施工。

基底检验必须及时，以免使待检基底暴露时间过久而改变原状土的结构或风化变质。 一）检验内容

应检验基底平面位置、尺寸大小、基底标高是否符合设计要求，偏差值是否在现行有关规定允许范围以内；检查基底地质情况和承载力是否与设计资料相符；检查基底处理和排水情况是否符合规范要求；检查施工记录及有关试验资料；检验地基经加固、处理后的效果是否达到设计要求。 二）检验方法

按桥涵大小、地基土质负责情况及结构对地基有无特殊要求，可采用以下检查方法： 1、 桥涵地基检验：可采用直观或触探方法，必要时可进行土质试验。

2、 大、中桥和地基土质复杂、结构对地基有特殊要求的地基检验，一般采用触探和钻

探（钻深至少4m）取样做土工试验，或按设计要求进行荷载试验。 3、 特大桥按设计要求处理。

三）基底平面位置和标高允许偏差规定

1、 平面周线位置不小于设计要求。

2、 基底标高：土质±50mm；石质+50mm，-200mm。 四）检验注意事项

1、 如果地基经检验后，需要加固处理时，加固处理完毕，应再进行检验，合格后，才能进

行基础施工。

2、 为了有较好的可比性，加固前后两次的测试项目应力求对应，甚至最好由同一组织，用

同一仪器按同一标准进行。

3、 检验后应按规定格式填写“地基检验表”，由参加检验人员签名，作为竣工验收原始资

料。

二、地基承载力检测

地基容许承载力是在保证建筑物安全可靠，并符合正常使用要求的前提下，地基土在单位面积上所能承受荷载的能力，通常用荷载强度（kPa）表示。

地基容许承载力的确定要考虑两方面的要求，即基础沉降量不超过容许值和保证地基有足够的稳定性。

地基容许承载力的测定方法有：野外荷载试验法、理论公式法、贯入试验法以及按《公路桥涵地基与基础设计规范》推荐的方法确定地基容许承载力。

地基承载力的理论公式法只考虑地基的强度，没有考虑沉降的要求，而且是在作了一定简化假定的条件下导得的，且多数只针对条形荷载而言，因此使用很少。 一）按《公路桥涵地基与基础设计规范》确定地基容许承载力

《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024—85）是根据大量的桥涵工程建筑经验和荷载试验资料，综合理论和试验研究成果，通过统计分析制订而出。其步骤为：

1、 地基土的分类

根据土的天然结构、天然含水量、颗粒级配及塑性指数划分为六类，每一类又进行了细分。

① 粘性土：又分为一般粘性土、老粘性土、新近沉积粘性土和残积粘性土。 ② 砂土：根据颗粒组配可分为砾砂、粗砂、中砂、细砂与粉砂。 ③ 碎石土：根据粒径与形状又分为：漂石、块石、圆砾、角砾。

④ 岩石：岩石名称根据岩块单轴抗压强度可分为：硬质岩、软质岩与极软岩。 ⑤ 黄土：根据沉积年代的不同分为：新进堆积黄土、一般新黄土及老黄土等。 ⑥ 多年冻土。

此外还有软土地基的容许承载力确定。 2、 确定地基容许承载力

当地基宽度b≤2m，埋置深度h≤3m时，查表确定地基容许承载力。根据地基土的类别查相应的表，实测查表所需指标。例如老粘性土要测定压缩模量，而一般粘性土要实测空隙比与液性指数。实测所需土样一定要在现场取天然状态有代表性的土样（一般每个基础的地基不少于4个土样）。细粒土的液限WL、液性指数IL、塑性指数IP系指用76g平衡锥测定的数值。

① 粘性土地基容许承载力检测

老粘性土、残积粘性土取土样测压缩模量然后查表；一般粘性土、新近沉积粘性土取土样测天然含水量、天然密度、土粒密度与液塑限，计算空隙比和液性指数，查表确定容许承载力。

老粘性土的容许承载力[σ0]

Es(MPa) [σ0](kPa) 10 380 15 430 20 470 25 510 30 550 35 580 40 620 注：老粘性土是指第四纪晚更新世（Q3）及其以前沉积的粘性土。一般具有较高的强度和较低的压缩性。

残积粘性土的容许承载力[σ0]

Es(MPa) [σ0](kPa) 4 190 6 220 8 250 10 270 12 290 14 310 16 320 18 330 20 340 注：本表适用于西南地区碳酸盐类岩层的残积红土。其他地区可参照使用。

一般粘性土的容许承载力[σ0]kPa

[σ0] e 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1

450 420 400 380 320 250 — 440 410 370 330 280 230 — 430 400 350 300 260 220 160 420 380 330 280 240 210 150 400 360 310 260 220 190 140 380 340 290 240 210 170 130 350 310 270 230 190 160 120 310 280 240 210 180 150 110 270 250 220 180 160 140 100 240 220 190 160 140 120 90 220 220 170 150 130 110 — — 180 160 140 120 — — — — 150 130 100 — — IL 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.0 1.2 注：1）一般粘性土是指第四纪全新世（Q4）（文化期以前）沉积的粘性土，一般为正常沉积的粘性土； 2)土中含有粒径大于2mm的颗粒重量超过全部重量30%的[σ0] 可酌量提高；

3）当e<0.5时，取e=0.5；IL<0时，取IL=0。此外，超过表列范围的一般粘性土，[σ0]可按下式计

算：[0]57.22Es0.57。式中ES——土的压缩模量。

新近沉积粘性土的的容许承载力[σ0]

[σ0](kPa) e ≤0.8 0.9 1.0 1.1

IL ≤0.25 0.75 1.25 140 130 120 110 120 110 100 90 100 90 80 — 注：新近沉积粘性土是指文化期以来沉积的粘性土，一般为欠固结，且强度较低。

② 砂土地基的容许承载力检测

砂土地基容许承载力的检测要通过颗粒分析定土名，并依据相对密度确定密实度，再根据湿度（水上、水下）查表。

砂土的分类表

土的名称 砾砂 粗砂 中砂 细砂 粉砂 颗粒组配 粒径大于2mm的颗粒占全重25%～50% 粒径大于0.5mm的颗粒超过全重的50% 粒径大于0.25mm的颗粒超过全重的50% 粒径大于0.1mm的颗粒超过全重的75% 粒径大于0.1mm的颗粒不超过全重的75% 注：定名时应根据粒径分组由大到小以最先符合者确定。

砂土密实度表

分级 密实 中密 松散 稍松 极松 相对密度Dr Dr≥0.67 0.33≤Dr<0.67 0.20≤Dr<0.33 <0.20 砂土的容许承载力[σ0]

土名 砾砂、粗砂 中砂 细砂 细砂 [σ0] 与湿度无关 与湿度无关 水上 水上 水下 水上 水下 密实 550 450 350 350 350 300 200 中密 400 350 250 250 200 200 100 松散 200 150 100 100 —— —— —— 实测平均锤击数N63.5 30～50 10～29 5～9 <5 粉砂

③ 碎石土容许承载力检测

碎石土的容许承载力首先要通过颗粒分析确定土名，再根据土的天然骨架，开挖、钻探等难易程度划分密实程度，见表。然后查表确定容许承载力。

碎石土的分类表

土的名称 漂石 块石 卵石 碎石 圆砾 角砾 颗粒形状 圆形及亚圆形为主 棱角形为主 圆形及亚圆形为主 棱角形为主 圆形及亚圆形为主 棱角形为主 颗粒级配 粒径大于200mm的颗粒超过全重的50% 粒径大于200mm的颗粒超过全重的50% 粒径大于200mm的颗粒超过全重的50% 注：定名时应根据粒径分组由大到小以最先符合者确定。

碎石土密实程度划分表

密实程度 骨架和填充物 多数骨架颗粒不接触而被充填包裹，充填物松散 天然坡和开挖情况 不能形成陡坎，天然坡接近于粗颗粒的安息交。锹可以挖掘，坑壁易坍塌，从坑壁取出大颗粒后，砂土即塌落 天然坡不大稳定，或随坡下堆积物较多，但大于粗颗粒的安息角。镐可以挖掘，坑壁有掉块现象，从坑壁取出大颗粒处砂不易保持凹面形状 天然陡坎较稳定，坎下堆积物较少。镐挖掘困难，用撬棍不能松动；坑壁稳定，从坑壁取出大颗粒后，能保持凹面形状 钻探情况 钻进较容易，冲击钻探时，钻杆稍有跳动，孔壁易坍塌 钻进较难，冲击钻探时，钻杆、吊锤跳动不剧烈，孔壁有坍塌现象 钻进困难，冲击钻探时，钻杆、吊锤跳动剧烈，孔壁较稳定 松散 骨架颗粒疏密不均，部分中密 不连续。孔隙填满，充填物中密 密实 骨架颗粒交错紧贴，孔隙填满，充填物密实 ④ 黄土的容许承载力检测

黄土的分类表

时代 地层名称 特征 人类文化期内沉积物，多为坡、洪积层，全新世Q4 近期 — 新黄土 早期 晚更新世Q3 中更新世Q2 早更新世Q1 — 马兰黄土 离石黄土 午城黄土 老黄土 一般新黄土 — — 新近堆积黄土 不均匀，常含有砂砾、石块和杂物，一般有湿陷性，常具有高压缩性 大孔隙发育，壁立性好，部分含有砂姜石，有湿陷性 经成岩作用，较密实，壁立性强，具有一定大孔隙，常夹有砂姜石和古土层，一般无湿陷性 黄土地基先进行分类，并根据实测黄土地基土的天然密度、天然含水量、土粒密度计算

出孔隙比和液限，查表确定容许承载力。

新近堆积黄土的容许承载力[σ0]

W/WL [σ0](kPa) 0.4 130 0.5 120 0.6 110 0.7 100 0.8 90 1.0 80 1.2 70 注：表列新近堆积黄土为湿陷性黄土地基时，经人工处理后，其承载力按下列系数提高： 1） 人工夯实（用0.5KN的普通石夯，分别夯三遍），提高1.2；

2） 换土夯实（表层填卵石16cm，三七石灰土4cm，电动蛙式机夯打3～4遍），提高1.3； 3） 重锤夯实（包括表层1～1.5m厚度的夯实和回填夯实），提高2.0； 4） 打石灰砂桩（基础底面地基加固），提高4.0。

一般新黄土容许承载力 [σ0]

[σ0](kPa) w ≤10 13 16 19 22 25 28 31 34 wL 22 25 28 31 34 37 40 43 190 200 210 230 250 — — — 180 190 200 210 230 250 — — 170 180 190 200 210 230 250 —

老黄土的容许承载力[σ0]

σ0(KPa) w/wL <0.6 0.6～0.8 >0.8 700 500 400 600 400 300 500 300 250 400 250 200 e <0.7 0.7~0.8 0.8~0.9 >0.9 150 160 170 180 190 210 230 250 130 140 150 160 170 190 210 230 110 120 130 140 150 170 190 210 90 100 110 120 130 150 170 190 70 80 90 100 110 130 150 170 50 60 70 80 100 110 130 150 注：山东老黄土性质较差，容许承载力[σ0]应降低100～200kPa。

3、 计算修正后的地基容许承载力

地基容许承载力不仅与地基土的性质和状态有关，而且与基础底面尺寸和埋置深度有关。因此，当基底宽度b>2m，基础埋置深度h>3m，且h/b≤4时，地基的容许承载力应修正。修正后的地基容许承载力[σ]，用下式计算：

[][0]k1r1(b2)k2r2(h3)10hw

（2）

其中：[σ0]——前述查表所得地基容许承载力，kPa； b——基础底面的最小边宽或直径（m），当b>10时，按10m计算，当b<2m时，取b=2m； h——基础底面的埋置深度（m），对于受水流冲刷的基础，由一般冲刷线算起；不受水流冲刷者，由天然地面算起；位于挖方内的基础，由开挖后底面算起；当h≤3m时，取h=3m计算； r1——基底下持力层土的天然容重（kN/m3）。如持力层在水面以下，且为透水性土时，应按浮容重r1计算； r2——基底以上土的容重（kN/m3）。如持力层在水面以下，且不透水，不论基底以上土的透水性如何，应一律采用饱和容重；如持力层透水，则一律用浮容重计算；当基底以上土由多层土组成时，应按加权平均法计算换算容重。 K1、k2——基础宽度和埋置深度的修正系数。 hw——平均常水位到一般冲刷线的深度（m），对水中基础，当持力层不透水时考虑此项修正，若持力层透水，则不计此项。

地基土容许承载力宽度、深度修正系数

粘性土 一般粘性土 黄土 粉砂 细砂 砂土 中砂 砾、粗砂 碎石土 碎石圆砾角砾 卵石 老粘性土IL≥0.5 IL <0.5 新近沉积粘性土残积粘性土新近堆积黄土一般新黄土老黄土中密密实中密密实中密密实中密密实中密密实中密密实 K1 0 0 0 0 0 0 0 0 1.0 1.2 1.5 2.0 2.0 3.0 3.0 4.0 3.0 4.0 3.0 4.0 K2 2.5 1.5 1.5 1.0 1.5 1.0 1.5 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 4.0 5.5 5.0 6.0 5.0 6.0 6.0 10.0 注：1）对于稍松状态的砂土和松散状态的碎石土，k1，k2值可采用表列中密值的50%；

2）节理不发育和较发育的岩石不作宽、深修正，节理发育或很发育的岩石，，k1，k2值可参照碎石的系数。对已风化成砂土状者，参照砂土、粘性土的系数； 3）冻土的k1=0，k2=0。

对于强度低、压缩性高的软土地基，其容许承载力[σ]可用下式之一确定，但必须验证基础的沉降量，使之同时满足稳定和变形的要求。

[]5.14KpCu2h m （3）

式中：m——安全系数，可视软土灵敏度及基础长宽比等因素选用1.5～2.4；

Cu——不排水抗剪强度，kPa，可用三轴仪、十字板剪切仪或无侧限抗压试验测得；

b0.4QKp(10.2)(1)

aabCu r2——基底以上土的容重（kN/m3），地下水位以下为浮容重；

h——基础埋置深度，m，受水流冲刷由一般冲刷线算起； b、a——基础的宽和长，m，当有偏心荷载时，b、a分别用b’、a’代替，b’=b-2eb；a’=a-2ea，eb、ea分别为荷载在基础宽度和长度方向的偏心距； Q——荷载的水平分力，kN。 对小桥、涵洞基础也可按下式计算[σ]：

[][0]r2(h3)

式中[σ0]由下表查出。

（4）

软土的[σ0]

W（%） [σ0](kPa) 36 100 40 90 45 80 50 70 55 60 65 50 75 40

4、 地基容许承载力的提高

用上述（2）、（3）、（4）式计算的[σ]值，适用于荷载组合Ⅰ，其他荷载组合可按下表予以提高。当受地震力作用时，应按《公路工程抗震设计规范》规定采用。

地基土容许承载力的提高系数

序号 一 荷载与使用情况 荷载组合Ⅰ 提高系数（k） 1.0 二 三 荷载组合Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 经多年压实未受破坏的旧桥基 1.25 1.5 注：1）荷载组合Ⅴ中，当承受拱施工期间的单向恒载推力时，k=1.50； 2）各项提高系数不得互相叠加； 3）岩石旧桥基的容许承载力不得提高；

4）容许承载力小于150kPa的地基，对于表列第二项情况，k=1.0；对于第三项及注1）的情况，k=1.25; 5）表中荷载组合Ⅰ如包括由混凝土收缩徐变或水浮力引起的荷载效应，则与荷载组合Ⅱ相同看待。

二）现场荷载试验确定地基容许承载力

现场荷载试验是将一块刚性承压板（常用面积是0.25～0.50m2的方板或圆板）置于欲测定的地基表面。在承压板上分级施加荷载，测定承压板变形稳定的沉降量，绘制荷载强度P与沉降量S的关系曲线，然后确定地基容许承载力。

分析荷载试验由开始加荷使地基变形到破坏的全过程，并结合P-S曲线，可以把地基变形分为三阶段：

1、 压密阶段：该阶段P-S曲线接近于直线，沉降

的主要原因是地基土被压缩。土中各点剪应力均小于土的抗剪强度，土体处于稳定的弹性平衡状态。见P-S曲线的oa段。

2、 局部剪切阶段：a点后P-S曲线不再呈直线关

系（ab段），地基中已有局部区域（称为塑性变形区）的剪应力达到了土的抗剪强度，首先在基础边缘处出现。随着荷载的持续增加，塑性区的范围逐步扩大，直到出现连续的滑动面。

3、 破坏阶段：超过b点后，塑性变形区已扩大到形成一个连续的剪裂面，促使地

基土向基础四周挤出，地面隆起，基础急剧沉陷。完全丧失稳定性。

压密阶段 局部剪切阶段 破坏阶段

临塑荷载（比例界限）： 指基础边缘地基中刚要出现塑性区时基底单位面积上所承担的荷载，它相当于地基从压缩阶段过渡到剪切阶段时的界限荷载，即P-S曲线上a点所对应的荷载，称为地基临塑荷载Pa；极限荷载：相应于从剪切阶段过渡到隆起阶段的界限荷载（对应于b点），称为极限荷载Pk。

临界荷载：指允许地基产生一定范围塑性区所对应的荷载。

P1/4：指地基边缘塑性区最大开展深度Zmax=b/4所对应的临界荷载，称为 P1/4 。

对于典型的P-S曲线，能明显地找到临塑荷载Pa，极限荷载Pk及临界荷载，地基容许承载力的确定如下：

1、 临塑荷载Pa或临界荷载（如 P1/4 ），均能作为地基容许承载力；

2、 地基容许承载力取极限荷载除以安全系数，即取Pk/K值，K一般用1.5～2.0。

比较以上两种结果，取两者的较小值作为地基容许承载力。

若P-S曲线无明显的3个阶段，可以取相应于沉降S等于承压板宽度或直径的2%时的荷载强度作为地基的容许承载力，或取对应于沉降等于建筑物基础的允许沉降量的荷载强度作为容许承载力。

现场荷载试验法的使用只有当基础底面积和埋置深度与承压板平面尺寸一致或接近时才较合理。

三）贯入试验确定地基容许承载力

标准贯入试验是一种重型动力触探法，采用质量为63.5kg的穿心锤，以76cm的落距，将一定规格的标准贯入器先打入土中15cm，然后开始记录标准贯入器再打入土中30cm的锤击数，并以此作为标准贯入试验指标N。

可用于确定砂土的密实度，粘土的稠度，地基土的容许承载力，砂土的振动液化，桩基承载力等，也是检验地基处理效果的重要手段。

1、 操作要点

① 将贯入器打入土中，贯入速

率为15～30击/min，记录包括先打15cm的预打击数，

后30cm中每10cm的锤击数以及30cm的累计锤击数N。

② 旋转探杆，提出贯入器，取出贯入器中土样进行鉴别描述，必要时送实验室分析。 ③ 由于钻杆的弹性压缩会引起动能损耗，钻杆过长时传入贯入器的功能降低，因而需要根

据杆长对锤击数进行修正：

NN

标准贯入试验触探杆长度修正系数值

钻杆长度 α ≤3 1.00 6 0.92 9 0.86 12 0.81 15 0.77 18 0.73 21 0.70 2、 标准贯入试验的应用

① 根据N确定天然地基的容许承载力[σ0]，见下表。 ② 根据N确定砂土的密实度。

砂土承载力标准值（kPa）

土 类 中、粗砂 粉、细砂 180 140 250 180 340 250 500 340 N 10 15 30 50 粘性土承载力标准值

N [σ0](kPa) 3 105 5 145 7 190 9 235 11 280 13 325 15 370 17 430 19 515 21 600 23 680 标准贯入试验因设备并不简单，因而使用受限。轻便触探试验设备操作方便。触探杆采用直径25mm的金属管，每根长1.0～1.5m，穿心锤重10kg，穿心锤落距为50cm。将探头打入土层中，每打入土层30cm的锤击数即为N10；N10经修正后查下表便可确定地基承载力标准值。

轻便触探仪一般用于贯入深度小于4m的土层。

标准贯入轻便触探仪确定地基承载力标准值时，参加统计的数据不宜小于6个。 现场试验锤击数应经下式修正：

N10N1.645

粘性土承载力标准值

N10 [σ0](kPa) 15 105 20 145 25 190 30 230

素填土承载力标准值

N10 [σ0](kPa) 15 85 20 115 30 135 40 160

复习思考题 1）《公路桥涵地基与基础设计规范》确定地基承载力的程序有哪些？

2）用《公路桥涵地基与基础设计规范》确定地基承载力时，如何保证取样有代表性？ 3）桥涵地基的检验内容有哪些？ 4）如何确定地基土为软土？ 5）软土地基的承载力如何确定？

6）如何用现场荷载试验绘制的P—S关系曲线确定地基容许承载力？ 7）如何用轻便触探仪确定地基承载力？与其他方法比较有何特点？ 8）在进行地基土的分类时，如何区分粘性土与老黄土？ 9）如何区分一般新黄土与老黄土？

10）如何区分一般粘性土与残积粘性土？

11）叙述砂土密实性的确定方法，比较其特点。