CN109555167A - 一种用于碎石桩密实度检测的断面分析方法 - Google Patents

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方吉
朱松
张智博
唐春乐
耿帆
肖帅
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Abstract

本发明公开了一种用于碎石桩密实度检测的断面分析方法，首先将待检测的碎石桩区域划分区段，每个区段分别选定多个试验横断面，每个横断面选定多个试验点位；在选定的试验点位进行重型动力触探试验，获得每个横断面各试验点位的动力触探试验锤击数N200(SH)，将N200(SH)换算为N100(SH)，然后根据N100(SH)计算出标准贯入试验锤击数N。再对标准贯入试验锤击数进行修正，依据修正后的标准贯入试验锤击数来判定每个横断面的摩擦角，若区段内各横断面的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该区段碎石桩质量合格。本发明的分析方法，能够准确反映碎石桩的施工质量，使得分析结果更符合实际；能够快速确定碎石桩施工质量，缩短碎石桩密实度检测时间，加快碎石桩施工速度。

Description

一种用于碎石桩密实度检测的断面分析方法
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，具体涉及一种用于碎石桩密实度检测的断面分析方法。
背景技术
随着社会经济和交通建设和迅速发展，在公路工程建设中不断涉及到软基处理问题。由于软土会给路基造成危害，造成路基路面结构安全的大幅路表沉降及路基地基侧向位移，科学处理软土地基就是软土地区公路建设不可避免的工程技术问题。在软土路基地基加固中，振冲碎石桩法是施工比较简易、加固效果产生快的一种处理方法，利用碎石桩体碎石和桩周地基软土相结合，形成复合地基提高了原软土地基的承载能力。因此碎石桩路基地基加固中的质量直接影响工程的质量。
当前碎石桩密实度的传统检测方法普遍存在检测时间长、检测成本高等缺点，不能很好的对工程质量进行快速、准确的评价，特别是对于软基处理区域软土地质情况复杂的情况下，例如软土主要为泥炭土和淤泥质粘土，具有天然含水量大、天然孔隙比大、天然容重小、渗透系数大及灵敏度不高等特点，现有的碎石桩密实度检测方法不能准确反映出整个批次的碎石桩的质量情况，例如，现有检测方法一般选取2％频率进行碎石桩密实度检测，要求每根碎石桩密实度检测都合格才判定一个批次的碎石桩合格，如单根碎石桩密实度检测不合格就会判定一个批次的碎石桩不合格，而实际上路基的滑坡取决于路基横断面的稳定性，局部区域碎石桩密实度检测不合格并不能代表整个横断面的碎石桩质量不合格，因此现有的这种检测方法不能很好地反映出路基的实际质量，检测准确度低、检测速度慢，不能很好的对工程质量进行快速、准确的评价，不能满足实际需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于碎石桩密实度检测的断面分析方法，能够准确反映碎石桩的施工质量，使得分析结果更符合实际，更好地将碎石桩的实际施工质量与设计意图有效的结合；能够快速确定碎石桩施工质量，缩短碎石桩密实度检测的分析处理时间，节约试验检测时间，加快碎石桩施工速度，提高碎石桩施工质量。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
一种用于碎石桩密实度检测的断面分析方法，包括以下步骤：
1)将需要检测的碎石桩区域划分区段，每个区段分别选定多个试验横断面，在每个横断面选定多个试验点位；
2)在选定的试验点位进行重型动力触探试验，获得每个横断面各试验点位在贯入深度为200mm的动力触探试验锤击数N200(SH)，根据N200(SH)计算出贯入深度为100mm的动力触探试验锤击数N100(SH)，然后根据N100(SH)计算出标准贯入试验锤击数N；
3)依据以下公式对标准贯入试验锤击数进行修正：
N′70＝NCNη1η2η3η4
式中：N为标准贯入试验锤击数；N′70为修正后的标准贯入试验锤击数；CN是土的侧向压力的修正因素值，η1是试验锤功效的修正因素值，η2是试验的深度的修正因素值,η3是试验杆子长度的修正因素值，η4试验杆子直径的修正因素值；
4)依据修正后的标准贯入试验锤击数N′70来判定每个横断面的摩擦角是否大于或等于40°，若区段内各横断面的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该区段碎石桩质量合格。
所述步骤2)中根据N200(SH)计算出贯入深度为100mm的动力触探试验锤击数N100(SH)依据以下公式：
N100(SH)＝N200(SH)/2
式中：N100(SH)为贯入深度为100mm的动力触探试验锤击数；N200(SH)为贯入深度为200mm的动力触探试验锤击数。
所述步骤2)中根据N100(SH)计算出标准贯入试验锤击数N，依据以下公式:
式中：N100(SH)为贯入深度为100mm的动力触探试验锤击数；N为标准贯入试验锤击数。
所述步骤4)中判断每个横断面摩擦角是否大于或等于40°的方法为：
根据修正后的标准贯入试验锤击数N′70查表得到每个试验点位的碎石桩的摩擦角；并取每个横断面各试验点位的摩擦角的平均值作为该横断面的摩擦角，然后判断每个横断面的摩擦角是否大于或等于40°。
所述步骤4)中判断每个横断面摩擦角是否大于或等于40°的方法为：
当试验点位的贯入总深度为0～3米时，N′70≥12，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°；
当试验点位的贯入总深度为3～6米时，N′70≥16，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°；
当试验点位的贯入总深度为6～9米时，N′70≥19，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°；
当试验点位的贯入总深度为9～12米时，N′70≥22，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°；
当试验点位的贯入总深度为12～15米时，N′70≥26，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°；
当若试验点位的贯入总深度为15～18米时，N′70≥30，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°。
所述步骤1)中需要检测的碎石桩区域至少占到碎石桩总区域的2％。
本发明具有以下有益效果：本发明的分析方法，能够准确反映碎石桩的施工质量，使得分析结果更符合实际，更好地将碎石桩的实际施工质量与设计意图有效的结合；能够快速确定碎石桩施工质量，缩短碎石桩密实度检测的分析处理时间，节约试验检测时间，加快碎石桩施工速度，提高碎石桩施工质量；操作简单方便、成本较低。
附图说明
图1是区段各个横截面的位置划分示意图；
图2是重型动力触探锤击数N100(SH)与标准贯入试验锤击数N的关系曲线图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
一种用于碎石桩密实度检测的断面分析方法，包括以下步骤：
1)将需要检测的碎石桩区域划分区段，如图1所示，每个区段分别选定多个试验横断面，在每个横断面选定多个试验点位；其中图1所示区段选定了四个横断面，分别为横断面Ⅰ、横断面Ⅱ、横断面Ⅲ和横断面Ⅳ；
其中需要检测的碎石桩区域至少占到碎石桩总区域的2％。
2)在选定的试验点位进行重型动力触探试验，获得每个横断面各试验点位在贯入深度为200mm的动力触探试验锤击数N200(SH)，
根据公式N100(SH)＝N200(SH)/2，计算出贯入深度为100mm的动力触探试验锤击数N100(SH)，然后根据以下公式计算出标准贯入试验锤击数N；
式中：N100(SH)为贯入深度为100mm的动力触探试验锤击数；N为标准贯入试验锤击数；
其中N100(SH)与标准贯入试验锤击数N的关系曲线图如图2所示；
3)依据以下公式对标准贯入试验锤击数进行修正：
N′70＝NCNη1η2η3η4
式中：N为标准贯入试验锤击数；N′70为修正后的标准贯入试验锤击数；CN是土的侧向压力的修正因素值，η1是试验锤功效的修正因素值，η2是试验的深度的修正因素值，η3是试验杆子长度的修正因素值，η4试验杆子直径的修正因素值；
4)依据修正后的标准贯入试验锤击数N′70来判定每个横断面的摩擦角是否大于或等于40°，若区段内各横断面的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该区段碎石桩质量合格。
判断每个横断面摩擦角是否大于或等于40°的方法为：
根据修正后的标准贯入试验锤击数N′70，结合鲍尔斯-基础分析与设计(1997年撰写)的方法【Bowles(1997)】查表得到每个试验点位的碎石桩的摩擦角；并取每个横断面各试验点位的摩擦角的平均值作为该横断面的摩擦角，然后判断每个横断面的摩擦角是否大于或等于40°。
具体为:a)根据表2中横断面I处的试验点位1处的N′70，查表1估算出试验点位1处不同深度的估算摩擦角φ，同样的可根据横断面Ⅱ、横断面Ⅲ和横断面Ⅳ处的试验点位的N′70，查表1估算出各试验点位处不同深度的摩擦角φ；
表1：修正后的标准贯入试验锤击数N′70与颗粒材料参数、摩擦角φ和土的单位体积重量r湿之间的关系
表2:横断面I处的试验点位1处估算的摩擦角φ
b)估算出横断面I、横断面Ⅱ、横断面Ⅲ和横断面Ⅳ处的各试验点位的摩擦角之后，估算出不同横断面不同深度的垂直和水平平均摩擦角，例如，如表3所示，对横断面Ⅰ和横断面Ⅱ处的垂直和水平平均摩擦角φ进行了计算。
表3：横断面Ⅰ和横断面Ⅱ处的垂直和水平平均摩擦角φ
c)依据对横断面I、横断面Ⅱ、横断面Ⅲ和横断面Ⅳ处不同深度的垂直和水平平均摩擦角的估算值，估算出横断面I、横断面Ⅱ、横断面Ⅲ和横断面Ⅳ处的总体平均估算摩擦角的范围、水平平均估算摩擦角的范围、垂直平均估算摩擦角的范围，如表4所示。
表4：横断面I、横断面Ⅱ、横断面Ⅲ和横断面Ⅳ处的总体平均估算摩擦角的范围、水平平均估算摩擦角的范围和垂直平均估算摩擦角的范围
横断面位置 总体平均估算摩擦角φ(°) 水平平均估算摩擦角φ(°) 垂直平均估算摩擦角φ(°)
横断面Ⅰ 41 33.4-50 40-44
横断面Ⅱ 41 36.1-50 39-44
横断面Ⅲ 40 34.4–50 39–44
横断面Ⅳ 39 35.5-50 36-41
由表4可知，不同横断面碎石桩的全部平均摩擦角在横断面I、横断面Ⅱ、横断面Ⅲ均大于或等于40°，横断面Ⅳ处为39°，垂直平均估算摩擦角变化的区间为36°～44°，超过50％的试验点位的摩擦角大于40°。基于上述分析得出平均估算摩擦角满足摩擦角不小于为40°的设计要求，所以此区段的碎石桩质量合格，此区段路基短期和长期稳定性是满足要求的。
另外还可采用以下方法判断每个横断面摩擦角是否大于或等于40°：
当试验点位的贯入总深度为0～3米时，N′70≥12，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°；
当试验点位的贯入总深度为3～6米时，N′70≥16，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°；
当试验点位的贯入总深度为6～9米时，N′70≥19，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°；
当试验点位的贯入总深度为9～12米时，N′70≥22，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°；
当试验点位的贯入总深度为12～15米时，N′70≥26，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°；
当若试验点位的贯入总深度为15～18米时，N′70≥30，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°。
本发明从每个横断面土特性参数的平均值来考虑路基稳定性，因此碎石桩施工后只要各横断面所选试验点位重型动力触探试验密实度检测合格，整个区段碎石桩施工质量则认为是合格的，而不用要求每根碎石桩密实度检测都合格，且采用英标重型动力触探试验密实度检测方法，避免了现有技术中单根碎石桩密实度试验检测不合格则影响单桩和整个区域碎石桩的施工质量判定的现象，有效缩短碎石桩施工后质量检测时间，能够快速有效地分析和确定碎石桩施工质量，使得分析结果更符合实际，更好地将碎石桩的实际施工质量与设计意图有效的结合；能够快速确定碎石桩施工质量，缩短碎石桩密实度检测的分析处理时间，节约试验检测时间，加快碎石桩施工速度，提高碎石桩施工质量；操作简单易行、成本较低。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种用于碎石桩密实度检测的断面分析方法，其特征是，包括以下步骤：
1)将需要检测的碎石桩区域划分区段，每个区段分别选定多个试验横断面，在每个横断面选定多个试验点位；
2)在选定的试验点位进行重型动力触探试验，获得每个横断面各试验点位在贯入深度为200mm的动力触探试验锤击数N200(SH)，根据N200(SH)计算出贯入深度为100mm的动力触探试验锤击数N100(SH)，然后根据N100(SH)计算出标准贯入试验锤击数N；
3)依据以下公式对标准贯入试验锤击数进行修正：
N′70＝NCNη1η2η3η4
式中：N为标准贯入试验锤击数；N′70为修正后的标准贯入试验锤击数；CN是土的侧向压力的修正因素值，η1是试验锤功效的修正因素值，η2是试验的深度的修正因素值，η3是试验杆子长度的修正因素值，η4试验杆子直径的修正因素值；
4)依据修正后的标准贯入试验锤击数N′70来判定每个横断面的摩擦角是否大于或等于40°，若区段内各横断面的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该区段碎石桩质量合格。
2.如权利要求1所述的用于碎石桩密实度检测的断面分析方法，其特征是，所述步骤2)中根据N200(SH)计算出贯入深度为100mm的动力触探试验锤击数N100(SH)依据以下公式：
N100(SH)＝N200(SH)/2
式中：N100(SH)为贯入深度为100mm的动力触探试验锤击数；N200(SH)为贯入深度为200mm的动力触探试验锤击数。
3.如权利要求1所述的用于碎石桩密实度检测的断面分析方法，其特征是，所述步骤2)中根据N100(SH)计算出标准贯入试验锤击数N，依据以下公式:
式中：N100(SH)为贯入深度为100mm的动力触探试验锤击数；N为标准贯入试验锤击数。
4.如权利要求1所述的用于碎石桩密实度检测的断面分析方法，其特征是，所述步骤4)中判断每个横断面摩擦角是否大于或等于40°的方法为：
根据修正后的标准贯入试验锤击数N′70查表得到每个试验点位的碎石桩的摩擦角；并取每个横断面各试验点位的摩擦角的平均值作为该横断面的摩擦角，然后判断每个横断面的摩擦角是否大于或等于40°。
5.如权利要求1所述的用于碎石桩密实度检测的断面分析方法，其特征是，所述步骤4)中判断每个横断面摩擦角是否大于或等于40°的方法为：
当试验点位的贯入总深度为0～3米时，N′70≥12，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°；
当试验点位的贯入总深度为3～6米时，N′70≥16，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°；
当试验点位的贯入总深度为6～9米时，N′70≥19，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°；
当试验点位的贯入总深度为9～12米时，N′70≥22，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°；
当试验点位的贯入总深度为12～15米时，N′70≥26，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°；
当若试验点位的贯入总深度为15～18米时，N′70≥30，则判定该处试验点位的摩擦角大于或等于40°，若每个横断面各试验点位的摩擦角均大于或等于40°，则判定为该横断面的摩擦角大于或等于40°。
6.如权利要求1所述的用于碎石桩密实度检测的断面分析方法，其特征是，所述步骤1)中需要检测的碎石桩区域至少占到碎石桩总区域的2％。
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