公路2013年9月第9期 HIGHWAY Sep 2013 Na 9 文章编号：0451-0712(2013)09-0056-06 中图分类号：U45549 文献标识码：B 孔压静力触探(CPTU)计算软土固结系数 及其在港珠澳大桥工程中的应用 王建军，刘鑫，王晨涛，陈多才，刘存林 《中交公路提侧得计验有奥公司卧立市10008) 摘要：介绍孔压静力触探(CPTU)原理，详细叙述了利用CPTU试验资料计算软土固结系数的方法和步骤。 结合港珠澳大桥岛隧工程的CPTU试验进行了实例计算，结果表明：孔隙水压力静力触探测试求出的固结系数比室 内图结试验所求固结系数大1一2个数量缓：针对两种固结系数进行了大量统计对比研究，发现两者之间存在很好的 线性相关关系， 关能词：孔压静力触探：固结系数：回自分析；港珠携大桥岛隧工程 随若我国经济稳步快速发展.公路建设的步伐 体固结过程，但是只能用来验证设计参数的正确与 也逐步向大规模、高难度、新技术等方向迈进。苏通 否，无法在的期设计阶段利用该法得到固结系数，因 长江大桥，杭州湾跨海大桥、西喉门大桥、青岛跨海 此也就无法直接为设计提供准确可靠的土体参数， 大桥等一批跨江、跨海大桥的建成通车，充分体现」 孔隙水压力静力触探(CPTU)是近30年来岁 我国经济与技术实力。目前正处于建设中的世界最 展起来的新型原位测试技术，可求取土的原位固结 长的踏海大桥一进珠速大桥，其中“岛隧工程”是丁 系粉，有若内试验和其他现场试验无法比拟的 程技术最复杂，建设难度最大的部分，要在软弱地基 点：试验时间短、扰动小、方便经济、快速准确，更能 上建设至今世界上最长的海底沉管隧道，在水深1( 真实地反映士体的固结特性，日益受到我国学者和 m且款土厚度达3050m的海中建造人工岛，面 广大岩土工程师的重视)。 临着复杂的软土问题，尤其是软土的固结。 固结是指由于振动或者外荷找的作用，土体内 1孔随水压力静力触探(CPTU)摄沫 产生超孔隙水压力，在水头差的作用下，士体内部发 孔隙水 力静力触探技术 生渗流，导致土中水排出，超孔隙水压力消散，土保 孔隙水压力静力触探(Piezocone Penetratio 孔隙比降低，因发生体积变化而压密的时间过程。 Test),简称孔压静探(CPTU),于20世纪70年代 固结系数是体现固结过程快慢的指标，作为软土地 研制成功，我国从80年代知开始引进该持术，位品 基变形分析和软土地基加固设计的关键参数，它的 与标准的申式圆锥静力触授贯入仪(CPT)相结 准确获取具有重要的工程实践意义 合，在探头上安装滤水器及量测孔隙水压力的传感 目前，固结系数的获取方法主要有两种：第一种 元件，使得在探头贯入饱和土体的过程中，连续测亡 方法是通过现场取原状土样进行室内试验加以测 探头锥尖阻力（▣）和侧壁摩阻力(f,),同时量测士 定。但由于土样的获取和运输过程中受到扰动，室 的孔隙水压力(“)，当在预定深度停止贯入时，还可 为试玲的应力状态与土样原位的实际情的差异 量测因贯入产生的超赠水压力八）随时间的消 及土体各向异性等因素的影响，造成固结系数 的室 散过程，直至超孔隙水压力全部消散， 到稳定的静 内试验值与原始真实值存在一定程度的差异：第 种方法是利用在施工期、预压期和营运期荷载作用 格款生 下的沉降过程反算求得，此方法可以客观地反映土 自20世纪80年代初，国外的Baligh等(1981) 收路日期.2013-07-15 (C)1994-019 China Academic Joumal Electronie Publishing House.All rights reserved.htp://www.enki.net
公路 ２０１３年９月 第９期 ＨＩＧＨＷＡＹ Ｓｅｐ．２０１３ Ｎｏ．９ 文章编号：０４５１－０７１２（２０１３）０９－００５６－０６ 中图分类号：Ｕ４５５．４９ 文献标识码：Ｂ 孔压静力触探（ＣＰＴＵ）计算软土固结系数 及其在港珠澳大桥工程中的应用 王建军，刘 鑫，王晨涛，陈多才，刘存林 （中交公路规划设计院有限公司 北京市 １０００８８） 摘 要：介绍孔压静力触探（ＣＰＴＵ）原 理，详细叙述了利用 ＣＰＴＵ 试验资料计算软土固结系数的方法和步骤。 结合港珠澳大桥岛隧工程的 ＣＰＴＵ 试验进行了实例计算，结果表明：孔隙水压力静力触探测试求出的固结系数比室 内固结试验所求固结系数大１～２个数量级；针对两种固结系数进行了大量统计对比研究，发现两者之间存在很好的 线性相关关系。 关键词：孔压静力触探；固结系数；回归分析；港珠澳大桥岛隧工程 随着我国经济稳步快速发展，公路建设的步伐 也逐步向大规模、高难度、新技术等方向迈进。苏通 长江大桥、杭州湾跨海大桥、西堠门大桥、青岛跨海 大桥等一批跨江、跨海大桥的建成通车，充分体现了 我国经济与技术实力。目前正处于建设中的世界最 长的跨海大桥－港珠澳大桥，其中“岛隧工程”是工 程技术最复杂、建设难度最大的部分，要在软弱地基 上建设至今世界上最长的海底沉管隧道，在水深１０ ｍ 且软土厚度 达３０～５０ｍ 的 海 中 建 造 人 工 岛，面 临着复杂的软土问题，尤其是软土的固结。 固结是指由于振动或者外荷载的作用，土体内 产生超孔隙水压力，在水头差的作用下，土体内部发 生渗流，导致土中水排出，超孔隙水压力消散，土体 孔隙比降低，因发生体积变化而压密的时间过 程。 固结系数是体现固结过程快慢的指标，作为软土地 基变形分析和软土地基加固设计的关键参数，它的 准确获取具有重要的工程实践意义。 目前，固结系数的获取方法主要有两种：第一种 方法是通过现场取原状土样进行室内试验加以测 定。但由于土样的获取和运输过程中受到扰动、室 内试验的应力状态与土样原位的实际情况的差异以 及土体各向异性等因素的影响，造成固结系数的室 内试验值与原始真实值存在一定程度的差异；第二 种方法是利用在施工期、预压期和营运期荷载作用 下的沉降过程反算求得，此方法可以客观地反映土 体固结过程，但是只能用来验证设计参数的正确与 否，无法在前期设计阶段利用该法得到固结系数，因 此也就无法直接为设计提供准确可靠的土体参数。 孔隙水压力 静 力 触 探（ＣＰＴＵ）是 近３０年 来 发 展起来的新型原位测试技术，可求取土的原位固结 系数，有着室内试验和其他现场试验无法比拟的优 点：试验时间短、扰动小、方便经济、快速准确，更能 真实地反映土体的固结特性，日益受到我国学者和 广大岩土工程师的重视［１］。 １ 孔隙水压力静力触探（ＣＰＴＵ）概述 １．１ 孔隙水压力静力触探技术 孔隙 水 压 力 静 力 触 探 （ＰｉｅｚｏｃｏｎｅＰｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ｔｅｓｔ），简称孔 压 静 探（ＣＰＴＵ），于２０世 纪７０年 代 研制成功，我国从８０年代初开始引进该技术，它是 与标准的电测式圆锥静力触探贯入仪（ＣＰＴ）相 结 合，在探头上安装滤水器及量测孔隙水压力的传感 元件，使得在探头贯入饱和土体的过程中，连续测试 探头锥尖阻力（ｑｃ）和 侧 壁 摩 阻 力（ｆｓ），同 时 量 测 土 的孔隙水压力（ｕ），当在预定深度停止贯入时，还可 量测因贯入产生的超孔隙水压力（△ｕ）随时间的消 散过程，直至超孔隙水压力全部消散，达到稳定的静 水压力（ｕ０）［２］，并由此探求软土的固结系数。 １．２ 国内外研究概况［３］ 自２０世纪８０年代初，国外的 Ｂａｌｉｇｈ等（１９８１）、 收稿日期：２０１３－０７－１５
2013年第9期王建军等：孔压静力触探(CPTU)计算软土周结系数及其在港珠澳大桥工程中的应用一57一 CampanellaRobertson(1981),De kuiten(1982 质(2)土体变形是微小的：(3)土颗粒和孔隙水压缩 将孔隙水压力测试部分与电测静力触探仪结合，将 忽路不计，(4)土中孔隙水渗流服从Darye定律， 其合名为孔压静力触探后，GuPta、Kabir和The等 透系数为常数；(5)荷载一次解时施加且恒定，土体 先后采用CPTU求取了地基原位固结系数：1986年 承受的总应力不随时间变化。 Baligh和Levadoux发表了孔压静探估算固结系 固结系数计算方法 方面的综合研究报告，主要结论为：(1)探头周围衫 根据太沙基(TerZaghi)固结理论，应用CPTU 始超孔压分布对消散过程有很大影响：(2)消散水斗 求解固结系数的公式为： 主要由水平向固结系数控制：(3)固结主要以再压缩 C-TR (1) 模式进行，尤其在消散少于50%时。 我国在20世纪80年代后期也开始研制和使用 式中：T为时间因素：1为消散时间：R为探头 孔压静探技术，主要限制在少数大学和科研单位 圆锥半径。 同济大学、中国地质大学，南京水力科学研究院以及 时间因素T与超孔隙水压力之间的关系是由 铁道部第四勘察设计院等，对孔压静探在实际应用 CPTU求解固结系数的关键回。关于利用CPTU 方面进行了有益的探索。但由于设备、造价、操作及 来确定土的固结系数的问题，在过去的10~15年 规范制定落后等方面的原因，孔压静探在工程界未 中，提出了许多理论和经验的方法，Lunne等对 能大范围应用 进入90年代，随着孔压静探研究的 CPTU试验成果预测固结系数的方法进行了很好 深入和推广，我国已经能够自行研制生产出性能移 的档括6]，结果见表1】。 定可靠、价格经济合理的国产孔压探头，大范围推广 基于对空穴类型、土类模型和消散过程的选择 和使用孔压静探成为可能。 模型不同，所建立的计算固结系数的方法也不同，这 实聘证明，孔压探别话用的水软+地风 里主要介绍Torstensson(1977)提出的方法。Tor 我国的沿海广大地区分布着大范围含水量很高的 stensson基于孔穴扩张理论对孔压消散规律进行解 黏士层，随着沿海地区基础建设的兴起，孔压静探迎 程】，他用土的弹性模型和球形成圆柱形孔穴 来了一个新的发展契机，必将发挥越来越重要的 扩张理论计算初始超孔压，用线性单面排水条件： 作用。 算超孔压的消散，建议使用消散50%的参数来计算 固结系数，即： 2利用CPTU求解固结系数 C-Ten (2) 21固结理论基础 太沙基(terzaghi)在1925年提出.土体固结变 式中：To为理论解中的时间因数：t0为孔压消 形的特点和机理是：土题粒压缩性很小，一般认为其 散50%时所对应的时间：r。为圆锥探头半径（圆柱 不可压缩。土体的变形是孔隙流体的流失及气体佛 形模型)或等价探头半径（球形模型） 积减小、颗粒重新排列、粒间距离缩短、骨架体发 基于贯入时孔压的大应变有限元分析结果和孔 错动的结果。对于饱和的两相土，孔隙水压缩量很 压消散的有限差分分析，Houlsby和Teh提出 小，孔隙水体积的变化主要因为孔隙水的排出。由 解译方法可，米用Levadoux Baligh相似的理 于孔隙体积变化和颗粒重新排列需要有一个时间过 论，考虑了刚度指数1，的变化效应。研究表明，由 程，因此土体固结变形与时间有关。土体所受荷载 于初始孔压分布取决于刚度指数1，因此提出应果 (总应力)在作用鲜时，主要由孔隙流体承担，随后 用修正的时间因数T取代原时间因数T0,其定义 由于孔隙流体逐渐渗出，孔隙压力逐渐消散，有效应 如下： 力溪海增加。土的变形速率取决于引跛水排出的速 T■ (3) 率，即孔演水压力消散的速率。在恒定外压下，当孔 2元 隙水压力消散完成，固结终了。为了便于分析和求 解，达到解决问和简化计算的目的，TerZgahi C-TanT (4 50 了如下基本假设0： 23各参数的确定 (1)土是均质的各向同性，完全饱和的线弹性介 (1)半径，的确定。 C1994-2019 China ronie Publishing House. All rights reserved. /www.cnki.net
Ｃａｍｐａｎｅｌｌａ和 Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ（１９８１）、Ｄｅｋｕｉｔｅｎ（１９８２） 将孔隙水压力测试部分与电测静力触探仪结合，将 其命名为孔压静力触探后，ＧｕＰｔａ、Ｋａｂｉｒ和 Ｔｈｅ等 先后采用ＣＰＴＵ 求取了地基原位固结系数；１９８６年 Ｂａｌｉｇｈ和 Ｌｅｖａｄｏｕｘ发表了孔压静探估算固结系数 方面的综合研究报告，主要结论为：（１）探头周围初 始超孔压分布对消散过程有很大影响；（２）消散水平 主要由水平向固结系数控制；（３）固结主要以再压缩 模式进行，尤其在消散少于５０％时。 我国在２０世纪８０年代后期也开始研制和使用 孔压静探技术，主要限制在少数大学和科研单位，如 同济大学、中国地质大学、南京水力科学研究院以及 铁道部第四勘察设计院等，对孔压静探在实际应用 方面进行了有益的探索。但由于设备、造价、操作及 规范制定落后等方面的原因，孔压静探在工程界未 能大范围应用。进入９０年代，随着孔压静探研究的 深入和推广，我国已经能够自行研制生产出性能稳 定可靠、价格经济合理的国产孔压探头，大范围推广 和使用孔压静探成为可能。 实践证明，孔压静探特别适用于饱水软土地区， 我国的沿海广大地区分布着大范围含水量很高的软 黏土层，随着沿海地区基础建设的兴起，孔压静探迎 来了一 个 新 的 发 展 契 机，必 将 发 挥 越 来 越 重 要 的 作用。 ２ 利用 ＣＰＴＵ求解固结系数 ２．１ 固结理论基础 太沙基（ＴｅｒＺａｇｈｉ）在１９２５年提出，土体固结变 形的特点和机理是：土颗粒压缩性很小，一般认为其 不可压缩。土体的变形是孔隙流体的流失及气体体 积减小、颗粒重新排列、粒间距离缩短、骨架体发生 错动的结果。对于饱和的两相土，孔隙水压缩量很 小，孔隙水体积的变化主要因为孔隙水的排出。由 于孔隙体积变化和颗粒重新排列需要有一个时间过 程，因此土体固结变形与时间有关。土体所受荷载 （总应力）在作用瞬时，主要由孔隙流体承担，随后， 由于孔隙流体逐渐渗出，孔隙压力逐渐消散，有效应 力逐渐增加。土的变形速率取决于孔隙水排出的速 率，即孔隙水压力消散的速率。在恒定外压下，当孔 隙水压力消散完成，固结终了。为了便于分析和求 解，达到解 决 问 题 和 简 化 计 算 的 目 的，ＴｅｒＺｇａｈｉ作 了如下基本假设［４］： （１）土是均质的各向同性、完全饱和的线弹性介 质；（２）土体变形是微小的；（３）土颗粒和孔隙水压缩 忽略不计；（４）土中孔隙水渗流服从 Ｄａｒｙｃ定律，渗 透系数为常数；（５）荷载一次瞬时施加且恒定，土体 承受的总应力不随时间变化。 ２．２ 固结系数计算方法 根据太沙基（ＴｅｒＺａｇｈｉ）固结理论，应用 ＣＰＴＵ 求解固结系数的公式为： Ｃ＝Ｔ ｔ Ｒ２ （１） 式中：Ｔ 为时间因素；ｔ为消散时间；Ｒ 为 探 头 圆锥半径。 时间因素Ｔ 与超孔隙水压力之间的关系是由 ＣＰＴＵ 求解 固 结 系 数 的 关 键［５］。关 于 利 用 ＣＰＴＵ 来确定土的 固 结 系 数 的 问 题，在 过 去 的１０～１５年 中，提 出 了 许 多 理 论 和 经 验 的 方 法。Ｌｕｎｎｅ 等 对 ＣＰＴＵ 试验成 果 预 测 固 结 系 数 的 方 法 进 行 了 很 好 的概括［６］，结果见表１［１］。 基于对空穴类型、土类模型和消散过程的选择 模型不同，所建立的计算固结系数的方法也不同，这 里主要介绍 Ｔｏｒｓｔｅｎｓｓｏｎ（１９７７）提 出 的 方 法。Ｔｏｒ－ ｓｔｅｎｓｓｏｎ基于孔穴扩张理论对孔压消散规律进行解 释［７，８］，他用土 的 弹 塑 性 模 型 和 球 形 或 圆 柱 形 孔 穴 扩张理论计算初始超孔压，用线性单面排水条件计 算超孔压的消散，建议使用消散５０％的参数来计算 固结系数，即： Ｃｈ＝Ｔ５０ ｔ５０ ｒ０ ２ （２） 式中：Ｔ５０为理论解中 的 时 间 因 数；ｔ５０为 孔 压 消 散５０％时 所 对 应 的 时 间；ｒ０为 圆 锥 探 头 半 径（圆 柱 形模型）或等价探头半径（球形模型）。 基于贯入时孔压的大应变有限元分析结果和孔 压消散的有限差分分析，Ｈｏｕｌｓｂｙ和 Ｔｅｈ 提出了一 个解译 方 法［９］，采 用 Ｌｅｖａｄｏｕｘ－Ｂａｌｉｇｈ 相 似 的 理 论，考虑了 刚 度 指 数Ｉｒ的 变 化 效 应。研 究 表 明，由 于初始孔压分布取决于刚度指数Ｉｒ，因此提出应采 用修正的时间因数Ｔ＊ ５０取代原时间因数 Ｔ５０，其定义 如下： Ｔ＊ ５０＝ Ｃｈｔ５０ ｒ５０２ 槡Ｉｒ （３） Ｃｈ＝Ｔ＊ ５０ｒ０ ２ 槡Ｉｒ ｔ５０ （４） ２．３ 各参数的确定 （１）半径ｒ０的确定。 ２０１３年 第９期 王建军等：孔压静力触探（ＣＰＴＵ）计算软土固结系数及其在港珠澳大桥工程中的应用 — ７５ —
-58 公 路 2013年第9期 表1采用CPT孔压消散资科预测固结系数方法汇总 作者与时间 空穴类型 土类模型 初始超孔压△山： 备注 Soderbere ,1962 国柱形 弹望性 △m/A.=R/r 桩周一维固站，有限差分 w=25 Iniru/r) Torstensson 1975.1977 柱形，球形 弹塑性 。为塑性区半名 无劈应力：有限差分 Randolph和Wroth,l979 柱形 弹塑性 △m,-2Sln(r/r） 桩周一推岗结 aligh和Levadoux,198 几压触探根型 线付 应变路径方法 总应力土根型 Levadoux和Ealigh.1g86 Battaglio等，1981 柱形，球形 弹塑性 经验法，有限差分 Jones和Van Zyl,1981 试验 经验法 测试 t:。和Ca关系 Kavvad的a,1982 孔压触探植型 垂线性 应变路径方法 者效应力一应变镜型 柱形 弹塑性 Am.-23.1n(/r) 等198 孔压触探型 应变路径方 试验资料 Gupta和Davidson,198 孔压触深模 弹单国 修正孔穴扩张理论，部分消脑 各向问性，各向异性 So3res第，1987 孔压触探柜型 季线性 肉聚姿别修正和哀减分析 Whittle .1987 孔压触探模型 毒线性 应变路径方法 有效应力一应变模型 988 孔压触深模型 学线性 有限差分 Elsworth .1990 .1993 点位错 弹望性 利用点位错理论 不采用：测试 Aubeny .1992 孔压触探模型 季线性 应变路径方法 偶合因结：有效应力一应变根型 孔压触探模型 事线性 确定湿尚结士酒散经验法 Burns和Mayne,1995 Au-as.In(rs/r) 球形 弹塑性 超固结士清散不相容 Burns.1997 ,=g'.[1-(OR/2)a] 剪应力榄型：有限差分 不同型号的孔压探头对应不同性质的土层 据土层性质确定探头型号后，探头半径，值也就确 定了。若已知探头维底面积S,半径r,可由公式(5) 确定。 (2)消散时间1的确定 要确定t的值，应首先将实测的孔压消散数据 10001000 “归一化为U,定义为： U-9,-U 图1典型归一化孔压消散曲线 U-U。 (6) 式中：JU及U。分别为相应其时的、起始的 (3)时间因数T*的确定 及静孔隙水压力。以时间t为横坐标，并采用对数 国外学者Houlsby和The对软土的周结进行 坐标形式，以归 一化引压】为坐标作图得到归 了大量研究工作，对软士固结的修正时间因数T 化孔压消散曲线，如图1所示，消散度为50%时 给出了与固结度、过滤器位置等因素相关的取值方 应的消散时间为。 法)，T·取值结果可以通过查表2获得。 C)1994-019 China Academie Joural Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.ne
表１ 采用 ＣＰＴＵ孔压消散资料预测固结系数方法汇总［１］ 作者与时间 空穴类型 土类模型 初始超孔压Δｕｉ 备注 Ｓｏｄｅｒｂｅｒｇ，１９６２ 圆柱形 弹塑性 Δｕ／Δｕｉ＝Ｒ／ｒ 桩周一维固结，有限差分 Ｔｏｒｓｔｅｎｓｓｏｎ，１９７５，１９７７ 圆柱形，球形 弹塑性 Δｕｉ＝２Ｓｕｌｎ（ｒｐ／ｒ） Δｕｉ＝４Ｓｕｌｎ（ｒｐ／ｒ），ｒｐ为塑性区半径 无剪应力，有限差分 Ｒａｎｄｏｌｐｈ和 Ｗｒｏｔｈ，１９７９ 圆柱形 弹塑性 Δｕｉ＝２Ｓｕｌｎ（ｒｐ／ｒ） 桩周一维固结 Ｂａｌｉｇｈ和 Ｌｅｖａｄｏｕｘ，１９８０ Ｌｅｖａｄｏｕｘ和 Ｂａｌｉｇｈ，１９８６ 孔压触探模型 非线性 应变路径方法 总应力土模型 Ｂａｔｔａｇｌｉｏ等，１９８１ 圆柱形，球形 弹塑性 Δｕｉ＝２Ｓｕｌｎ（ｒｐ／ｒ） Δｕｉ＝４Ｓｕｌｎ（ｒｐ／ｒ） 经验法，有限差分 Ｊｏｎｅｓ和 ＶａｎＺｙｌ，１９８１ 试验 经验法 测试 ｔ５０和Ｃｈ关系 Ｋａｖｖａｄａｓ，１９８２ 孔压触探模型 非线性 应变路径方法 有效应力－应变模型 Ｓｅｎｎｅｓｅｔ等，１９８２ 圆柱形 弹塑性 Δｕｉ＝２Ｓｕｌｎ（ｒｐ／ｒ） Ｔｕｍａｙ等，１９８２ 孔压触探模型 线性 应变路径方法 试验资料 Ｇｕｐｔａ和 Ｄａｖｉｄｓｏｎ，１９８６ 孔压触探模型 弹塑性 修正孔穴扩张理论，部分消散 各向同性、各向异性 Ｓｏａｒｅｓ等，１９８７ 孔压触探模型 非线性 肉眼鉴别修正和衰减分析 Ｗｈｉｔｔｌｅ，１９８７ 孔压触探模型 非线性 应变路径方法 有效应力－应变模型 Ｈｏｕｌｓｂｙ和 Ｔｅｈ，１９８８ ； Ｔｅｈ和 Ｈｏｕｌｓｂｙ，１９９１ 孔压触探模型 非线性 应用大应变有限元分析 与应变路径法预测 有限差分 Ｅｌｓｗｏｒｔｈ，１９９０ ，１９９３ 点位错 弹塑性 利用点位错理论 不采用ｕ２测试 Ａｕｂｅｎｙ，１９９２ 孔压触探模型 非线性 应变路径方法 耦合固结；有效应力－应变模型 Ｓｕｌｌｙ和 Ｃａｍｐａｎｅｌｌａ，１９９４ 孔压触探模型 非线性 应用大应变有限元分析与 应变路径法预测 确定超固结土消散经验法 Ｂｕｒｎｓ和 Ｍａｙｎｅ，１９９５ Ｂｕｒｎｓ，１９９７ 球形 弹塑性 Δｕｏｃｔ＝ａＳｕｌｎ（ｒｐ／ｒ） Δｕｓｈｅａｒ＝σ’ｖ０［１ － （ＯＣＲ／２）０．８］ 超固结土消散不相容 剪应力模型；有限差分 不同型号的孔压探头对应不同性质的土层。根 据土层性质确定探头型号后，探头半径ｒ０值也就确 定了。若已知探头锥底面积Ｓ，半径ｒ０可由公式（５） 确定。 ｒ０＝ Ｓ 槡π （５） （２）消散时间ｔ５０的确定。 要确定ｔ５０的值，应首先将实测的孔压消散数据 ｕ归一化为Ｕ。定义为： Ｕ＝Ｕｔ－Ｕ０ Ｕｉ－Ｕ０ （６） 式中：Ｕｔ、Ｕｉ及Ｕ０分 别 为 相 应 某 时 的、起 始 的 及静孔隙水压力。以时间ｔ为横坐标，并采用对数 坐标形式，以归一化孔压Ｕ 为纵坐标作图得到归一 化孔压消散曲 线，如 图１所 示，消 散 度 为５０％时 对 应的消散时间为ｔ５０。 图１ 典型归一化孔压消散曲线 （３）时间因数Ｔ＊ ５０的确定。 国外学者 Ｈｏｕｌｓｂｙ和 Ｔｈｅ对 软 土 的 固 结 进 行 了大量研究工 作，对软土固结的修正时间因数 Ｔ＊ 给出了与固结度、过滤器位置等因素相关的取值方 法［９］，Ｔ＊ 取值结果可以通过查表２获得。 — ８５ — 公 路 ２０１３年 第９期
2013年第9期 王建军等：孔压静力触探(CPTU)计算软土周结系数及其在港珠澳大桥工程中的应用一59一 表2修正后的时间因数T(loulsby和Thc,1988) 过滤器位置 固结度/% 锥尖() 圆柱体上，距裤 柱休上，距 底5倍半径 度10倍半径 20 a014 Q038 29 Q378 30 0032 0078 0503 0662 0063 0142 Q756 0995 a118 0245 L.458 043 2139 70 0463 0804 2430 3238 80 1.040 L600 4100 5240 (4)士体刚度指数1，的确定 东通人工 1,通常由室内试验 获得，也 「由经验确定，或按 表3确定。 表3软黏土1，的确定 OCR 30 3-4 05 290 17 5-6 15 365 3港珠澳大桥岛隧工程的软土固结系数 困3岛隧工程效果困 31工程概况 淤泥质黏土和淤泥质黏土夹砂。软土呈灰色，流塑 港珠澳大桥跨越珠江口伶江洋海域，是连接香 饱和，显波状层理： 港、珠涛及澳门的大型跨海通道，见图2。大桥主体 ②大单元层晚更新世晚期陆相沉积物 工程采用桥隧组合方式，大桥主体工程全长约 (Q+):黏土，软一可塑，呈断续分布，局部地段缺 296km,其中海底隧道长约6km,见图3. 失，层厚较薄，其下部多分布有薄层松散一中密状的 粉砂砾砂 ③大单元层晚更新世中期海相冲积物 (Q+“):淤泥质土、软可理状盘土及粉质黏土， 夹有粉砂一中砂透镜体，部分地段黏土与粉细砂呈 大山 ④大单元层晚更新世早期河流相冲积物 人工 (Q):粉砂~砾砂，中密一密实，总体自上而下变 粗，夹有透镜体状的软一可塑状粉质黏土和密实圆 砾土 ⑦，⑧大单元层为基岩层(Z):新元古代震旦系 图2港珠澳大桥示意 混合片岩、混合花岗岩。 以上各大单元层分别含亚层，限于篇幅，不再赘 工程区内地层类型为海相沉积与陆相沉积，钻 述。其中①层（淤泥质黏土）及③层（软一可塑书 孔所揭露地层主要有： 黏土及粉质黏土)土体的地质特性对人工岛及海底 ①大单元层为全新世海相沉积物(Q“):淤泥、 沉管隧道的影响最为显著，见图4。在人工岛及沉 C)1994-2019 China Academie Joumal Electronie Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.ne
表２ 修正后的时间因数Ｔ＊ （Ｈｏｕｌｓｂｙ和 Ｔｈｅ，１９８８） 固结度／％ 过滤器位置 锥面（ｕ１） 锥尖（ｕ２） 圆柱体上，距锥 底５倍半径 圆柱体上，距锥 底１０倍半径 ２０ ０．０１４ ０．０３８ ０．２９３ ０．３７８ ３０ ０．０３２ ０．０７８ ０．５０３ ０．６６２ ４０ ０．０６３ ０．１４２ ０．７５６ ０．９９５ ５０ ０．１１８ ０．２４５ １．１１０ １．４５８ ６０ ０．２２６ ０．４３９ １．６５０ ２．１３９ ７０ ０．４６３ ０．８０４ ２．４３０ ３．２３８ ８０ １．０４０ １．６００ ４．１００ ５．２４０ （４）土体刚度指数Ｉｒ的确定。 Ｉｒ通常由室内试验获得，也可由经验确定，或按 表３确定。 表３ 软黏土Ｉｒ的确定［１０］ Ｉｐ／％ Ｓｔ ＯＣＲ Ｉｒ ３０ ３－４ １ ２０６ ２２ ２－３ １ ２９０ １７ ５－６ １．５ ３６５ ３ 港珠澳大桥岛隧工程的软土固结系数 ３．１ 工程概况 港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域，是连接香 港、珠海及澳门的大型跨海通道，见图２。大桥主体 工程采用桥隧组合方式，大桥主体工程全长约 ２９．６ｋｍ，其中海底隧道长约６ｋｍ，见图３。 图２ 港珠澳大桥示意 工程区内地层类型为海相沉积与陆相沉积，钻 孔所揭露地层主要有： ①大单元层为全新世海相沉积物（Ｑ４ ｍ ）：淤泥、 图３ 岛隧工程效果图 淤泥质黏土和淤泥质黏土夹砂。软土呈灰色，流塑， 饱和，显波状层理； ② 大 单 元 层 晚 更 新 世 晚 期 陆 相 沉 积 物 （Ｑ３ ａｌ＋ｐｌ）：黏土，软～可塑，呈断续分布，局部地段缺 失，层厚较薄，其下部多分布有薄层松散～中密状的 粉砂～砾砂； ③ 大 单 元 层 晚 更 新 世 中 期 海 相 冲 积 物 （Ｑ３ ｍ＋ａｌ ）：淤 泥 质 土、软～可塑状黏土及粉质黏土， 夹有粉砂～中砂透镜体，部分地段黏土与粉细砂呈 互层状； ④ 大 单 元 层 晚 更 新 世 早 期 河 流 相 冲 积 物 （Ｑ３ ａｌ）：粉砂～砾 砂，中 密～密 实，总 体 自 上 而 下 变 粗，夹有透镜体状的软～可塑状粉质黏土和密实圆 砾土； ⑦、⑧大单元层为基岩层（Ｚ）：新元古代震旦系 混合片岩、混合花岗岩。 以上各大单元层分别含亚层，限于篇幅，不再赘 述。其中①３层（淤 泥 质 黏 土）及③２层（软～可 塑 状 黏土及粉质黏土）土体的地质特性对人工岛及海底 沉管隧道的 影 响 最 为 显 著，见 图４。在 人 工 岛 及 沉 ２０１３年 第９期 王建军等：孔压静力触探（ＣＰＴＵ）计算软土固结系数及其在港珠澳大桥工程中的应用 — ９５ —
-60- 公 路 2013年第9期 管隧道段均布置了大量CPTU孔，并在CPTU孔旁 布置钻孔并取样进行室内试验。 图4港珠澳大桥岛隧剖面示急 32固结系数C,的计算 固结系数C的计算将采取Torstensson理论消 散曲线，考虑土刚度指数因素，利用公式(4)进行固 结系数C的计算。 本项目PT肛试哈所采用的探头描截而半径， =2185cm:对现场CPTU试验资料进行归一化处 理，绘制归一化孔压消散曲线，见图5和图6。 0. 100 困6③：层归一化孔压消散曲线 从图中可以通过纵坐标消散度为50%对应的横 坐标log,进 步求出 根据公式(2和(3)得到T 及1，：将上述各指标代入公式(4)中，可以求出①，层 C=00412cm2/8.③.层C=01371cm2/s。 43水平向固结系数与垂直向固结系数的关系 为了更好地确定土层的固结系数，进行了室内 圈结试验，计算固结系数C,并与通过CPTU试验 图5①，层归一化孔压消散曲线 得出的固结系数C比较，见表4。 表4固结系数C与C成果对比 CPTU 试验深度 水平因结系数G×10二 重向固结系数CX10- G/C. 土层代号 孔号 4 431 a 86 5012 48 3 08 481 9 43 。0 168 222 13694 168 181 14365 167 481 291 16529 ： 158 40☒ 249 1626 359 351 0228 (C)1994-2019China Academic Joural Eleetronie Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.ne
管隧道段均布置了大量ＣＰＴＵ 孔，并在ＣＰＴＵ 孔旁 布置钻孔并取样进行室内试验。 图４ 港珠澳大桥岛隧剖面示意 ３．２ 固结系数Ｃｈ的计算 固结系数Ｃｈ的计算将采取 Ｔｏｒｓｔｅｎｓｓｏｎ理论消 散曲线，考虑土刚度指数因素，利用公式（４）进行固 结系数Ｃｈ的计算。 本项目ＣＰＴＵ 试验所采用的探头横截面半径ｒ０ ＝２．１８５ｃｍ；对现场 ＣＰＴＵ 试 验 资 料 进 行 归 一 化 处 理，绘制归一化孔压消散曲线，见图５和图６。 图５ ①３层归一化孔压消散曲线 图６ ③２层归一化孔压消散曲线 从图中可以通过纵坐标消散度为５０％对应的横 坐标ｌｏｇｔ，进一步求出ｔ５０；根据公式（２）和（３）得到 Ｔ＊ 及Ｉｒ；将上述各指标代入公式（４）中，可以求出①３层 Ｃｈ＝０．０４１２ｃｍ２／ｓ，③２层Ｃｈ＝０．１３７１ｃｍ２／ｓ。 ４．３ 水平向固结系数与垂直向固结系数的关系 为了更好地确定土层的固结系数，进行了室内 固结试验，计算固结系数 Ｃｖ，并与通过 ＣＰＴＵ 试验 得出的固结系数Ｃｈ比较，见表４。 表４ 固结系数Ｃｈ与Ｃｖ成果对比 ＣＰＴＵ 孔号 试验深度 ｍ 水平固结系数Ｃｈ×１０－３ ｃｍ２／ｓ 垂向固结系数Ｃｖ×１０－３ ｃｍ２／ｓ Ｃｈ／Ｃｖ 土层代号 １６ ４．８ ４３．１ ０．８６ ５０．１２ ①３ １８ ４．８ ３９．８ ０．８１ ４９．１４ ①３ １９ ４．８ ４０．３ ０．８４ ４７．９８ ①３ ２０ ４．８ ４９．０ １．１１ ４４．１４ ①３ ２２ ５．９ ４３．５ ０．９０ ４８．３３ ①３ ６ １６．８ ３０４ ２．２２ １３６．９４ ③２ ７ １６．８ ２６０ １．８１ １４３．６５ ③２ ９ １６．７ ４８１ ２．９１ １６５．２９ ③２ １０ １５．８ ４０９ ２．４９ １６４．２６ ③２ １２ １６．８ ３５９ ３．５１ １０２．２８ ③２ — ０６ — 公 路 ２０１３年 第９期
2013年第9期王建军等：孔压静力触探(CPTU计算软土周结系数及其在港珠澳大桥工程中的应用 -61- 由表4可以看出，CPTU测得的固结系数与室 定的理论意义，还具有较好的工程实际意义：通足 内试验测得的固结系数存在明显差异，这是因为 CPTU孔压静探消散试验获得水平固结系数C,,然 CPTU孔压消散试验整个过程是受水平渗透性质 后通过C,一C回归方程获得垂直固结系数C.,从而 控制，测出的是土的水平固结系数C:而室内固结 对比悠正室内试验得出的固结系数C,进一步提高 式验是+在有圆条件下，受到某一荷载作用的垂 设计参勒的准确性和可性 直向排水与变形的情况，测出的是士的垂直周结 由于本次试验样品数量有限且具 一定地域局 数C,。因为应力的分布、大小，排水路径长度的不 限性，今后在其他地区进 一步积累资料，对上述公式 同，两种方法得到的固结系数肯定会存在一定差 进行验证，并使之得到优化 异，本工程实例中，差异程度为1一2个数量级。这 种差异程度在其他学者研究成果中也有体现，四。 结语 目前 在很多规 中仍以室内结试验测定的 (1)孔压静力触探(CPTU)方法是一种计算 C,值作为设计参数。随着CPTU试验在我国的逐 结系数C快速，经济、可靠的试验方法 步推广应用，以及理论技术上的日益成熟深入，探求 (2)基于太沙基(TerZaghi)理论、应用Tor 水平向固结系数与垂直向周结系数之间的关系则尤 stensson孔穴扩张模型、考虑土的刚度指数L的变 为要】 化效应，确定计算固结系数C的公式C一T 依托港珠澳大桥岛隧项目，笔者获得了大量的 VL/to CPTU消散试验和室内土工试验数据，用以进行C (3)计算得出固结系数①.层C=Q0412cm2/s 与C的对比，通过对C与C讲行一元线性回归分 ③，层C=01371cm2/ 析，建立了C与C的回归方程，见图7和图8 (4)CPTU试验得到的固结系数C,与室内试 得出的固结系数C,具有较好的相关性，可以用回 2 ①.层.C=003130442 公式来表示：C,可以用来修正C,以提高设计参数的 准确性和可靠性。 L 1. 参考文献 [】国军，童立元刘松玉 等 010203040 60708090100 [2]孔隙水压力静力触探新技术[M],中国建筑学会工程 图7①，层G与C,线性相关散点图及回归曲线 册要委品合圆位测试技米开发中，C,编印，1902 0 [3】安岚，孔压静力触探测试土的固结系数机理研究 [D].中国地质大学（式汉）硕士学位论文，2005. ③层：C-0.0753C-0.148 [4]陈仲顺，周茶星，王洪瑾.土力学[M门.北京：清华大学 39 ico tech I 27.1990 [6]LUNNE T.ROBERTSON P K.POWELL J J M. 0.0.1020 300 00500600700800 Cone Penetration Testing in Geotechnical Practice [M7.London Blackie Academic andProfessional and 图8③，层C与C线性相关数点图及回归曲线 Chapman and Hall 1997. [] TORSTENS N B A.Pore Pr Sounding In 统计分析的相关系数r为0962(r取值「一1,11 ment [C ]//Pre 越接近边界，表示拟合程度越高)，表明上述回归 程拟合程度很好。 [8]TORSTENSSON B A.The Pore Pressu e Probe [M] 通过数据统计获得C,一C回归方程除具有 Norway.Pro Gicoteknikkdagen.1977.1-15. C)1994-2019 China Academie Joumal Eleetronie Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.ne
由表４可以看出，ＣＰＴＵ 测得的固结系数与室 内试验 测 得 的 固 结 系 数 存 在 明 显 差 异，这 是 因 为 ＣＰＴＵ 孔压消散试验整个过程是受水平渗透性质 控制，测出的是土的水平固结系数 Ｃｈ；而室内固结 试验是土在有侧限条件下，受到某一荷载作用的垂 直向排水与变形的情况，测出的是土的垂直固结系 数Ｃｖ。因 为 应 力 的 分 布、大 小，排 水 路 径 长 度 的 不 同，两种 方 法 得 到 的 固 结 系 数 肯 定 会 存 在 一 定 差 异［３］，本工程实例中，差异程度为１～２个数量级。这 种差异程度在其他学者研究成果中也有体现［１１，１２］。 目前，在很多规范中仍以室内固结试验测定的 Ｃｖ值作为设 计 参 数。随 着 ＣＰＴＵ 试验在我国的逐 步推广应用，以及理论技术上的日益成熟深入，探求 水平向固结系数与垂直向固结系数之间的关系则尤 为必要［３］。 依托港珠澳大桥岛隧项目，笔者获得了大量的 ＣＰＴＵ 消散试验和室内土工试验数据，用以进行Ｃｈ 与Ｃｖ的对比，通过 对 Ｃｈ与Ｃｖ进 行 一 元 线 性 回 归 分 析，建立了Ｃｈ与Ｃｖ的回归方程，见图７和图８。 图７ ①３层Ｃｈ与Ｃｖ线性相关散点图及回归曲线 图８ ③２层Ｃｈ与Ｃｖ线性相关散点图及回归曲线 统计分析的相关系数ｒ为０．９６２（ｒ取值［－１，１］， 越接近边界，表示拟合程度越高），表明上述回归方 程拟合程度很好。 通过数据统计获得Ｃｈ ～Ｃｖ回归方程除具有 一 定的理论意 义，还 具 有 较 好 的 工 程 实 际 意 义：通 过 ＣＰＴＵ 孔压静探消散试验获得水平固结系数Ｃｈ，然 后通过Ｃｈ～Ｃｖ回归方程获得垂直固结系数Ｃｖ，从而 对比修正室内试验得出的固结系数Ｃｖ，进一步提高 设计参数的准确性和可靠性。 由于本次试验样品数量有限且具有一定地域局 限性，今后在其他地区进一步积累资料，对上述公式 进行验证，并使之得到优化。 ５ 结语 （１）孔压 静 力 触 探（ＣＰＴＵ）方 法 是 一 种 计 算 固 结系数Ｃｈ快速、经济、可靠的试验方法。 （２）基 于 太 沙 基 （ＴｅｒＺａｇｈｉ）理 论、应 用 Ｔｏｒ－ ｓｔｅｎｓｓｏｎ孔穴扩张模型、考虑土的刚度指数Ｉｒ的 变 化效应，确 定 计 算 固 结 系 数 Ｃｈ的 公 式Ｃｈ ＝Ｔ＊ ５０ｒ０ ２ 槡Ｉｒ／ｔ５０。 （３）计算得出固结系数①３层Ｃｈ＝０．０４１２ｃｍ２／ｓ， ③２层Ｃｈ＝０．１３７１ｃｍ２／ｓ。 （４）ＣＰＴＵ 试验得到的固结系数Ｃｈ与室内试验 得出的固结系数Ｃｖ具有较好的相关性，可以用回归 公式来表示；Ｃｈ可以用来修正Ｃｖ以提高设计参数的 准确性和可靠性。 参考文献： ［１］ 蔡国军，童 立 元，刘 松 玉，等 ．孔 压 静 力 触 探（ＣＰＴＵ） 探求高速公路软基固结系数研究［Ｊ］．公 路 交 通 科 技， ２００７，（３）． ［２］ 孔隙水压力静力触探新技术［Ｍ］．中国建筑学会工程 勘察委员会原位测试技术开发中心编印，１９９２． ［３］ 安 岚 ．孔压静力触探测试土的固结系数机 理研究 ［Ｄ］．中国地质大学（武汉）硕士学位论文，２００５． ［４］ 陈仲颐，周景星，王洪瑾 ．土力学［Ｍ］．北京：清华大学 出版社，１９９４． ［５］ Ｍｏｈａｍｍｅｄ Ｇ．Ｋａｒｉｂ ａｎｄ Ａｌａｎ Ｊ．Ｌｕｔｅｎｅｇｇｅｒ． Ｉｎｓｉｔｕｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎｉｎ ｃｌａｙｓ．Ｃａｎ．Ｇｅｏｔｅｃｈ．Ｊ．２７，１９９０． ［６］ ＬＵＮＮＥ Ｔ，ＲＯＢＥＲＴＳＯＮ Ｐ Ｋ，ＰＯＷＥＬＬＪＪ Ｍ． Ｃｏｎｅ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｉｎ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ［Ｍ］．Ｌｏｎｄｏｎ：ＢｌａｃｋｉｅＡｃａｄｅｍｉｃａｎｄＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌａｎｄ ＣｈａｐｍａｎａｎｄＨａｌｌ，１９９７． ［７］ ＴＯＲＳＴＥＮＳＳＯＮ Ｂ Ａ．Ｐｏｒｅ ＰｒｅｓｓｕｒｅＳｏｕｎｄｉｎｇＩｎ－ ｓｔｒｕｍｅｎｔ ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆｔｈｅ ＡＳＣＥ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ ＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＩｎＯｓｉｔｕ ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＳｏｉｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ＩＳＭＯＳＰ１Ｒａｌｅｉｇｈ：１９７５：４８－５４． ［８］ ＴＯＲＳＴＥＮＳＳＯＮＢＡ．ＴｈｅＰｏｒｅＰｒｅｓｓｕｒｅＰｒｏｂｅ［Ｍ］． Ｎｏｒｗａｙ：Ｐｒｏ．Ｇｅｏｔｅｋｎｉｋｋｄａｇｅｎ，１９７７ ：１－１５． ２０１３年 第９期 王建军等：孔压静力触探（ＣＰＴＵ）计算软土固结系数及其在港珠澳大桥工程中的应用 — １６ —
公路2013年9月第9期 HIGHWAY Sep 2013 Na 9 文章编号：0451-0712(2013)09-0062-03 中图分类号：U416041 文献标识码：B 影响公路沥青混凝土路面平整度 原因分析与对策 李志军 (形台市公路管理处幂台市05400) 摘要：公路路面平整度是一项系统工程。它是路面施工全过程各环节质量控制的最终体现。随着我国高等 级公路建设的迅速发展，对于路面平整度要求越来越高，路面平整度的合格率既反映了行车舒适程度，又反映了施丁 队伍的水平。近年来，一些新建通车时间只有两三年的公路沥青泥凝土路面，不同程度的出现了路面裂缝，波浪、车 辙，跳车等路面不平整现象，笔者就出现的这些普遍现象，结合多年工作实践经验，对影响公路沥青混凝土路面平整 度的原因进行了分析总结，并提出解决对策。 关被词：公路；浙青泥凝土路南：平整度 1沥青混凝土路面出现不平整的因素分析 现象，也是最常见的公路病害之一。目前，在国内一 公路沥青混凝士路面的施 ,影响因素很多，单 些重点高速公路，还有其他乡村公路，包括新建和已 是路面平整度，就与工程设计、能工人员素质、路 建的都不同程度的出现一些问题，主要表现在桥梁 施工质量、桥头涵洞两端及桥梁伸缩缝的处理、路面 涵洞的台背填土部分，由于压实机械的作业面狭小 底基层及基层的施工、路面施工机械的选用及路面 造成压实不到位，通车后，引起路基的压缩沉降。台 材料的质量有关，而这些恰恰就是影响路面平整度 背填料与台身的刚度差别较大，造成沉降不均匀 的主要原因。 在桥梁、涵洞与路基结合处，常会产生细 11路基因素 雨水渗入后，使路基产生病苦，导致该处路基发生衍 路基是公路路面的基础，路基出现不均匀沉路 路。桥梁伸缩缝在选型和施工时考虑不周和处理不 将会不同程度地进成公路路面整体下沉或者路面小 当.从而产生到跳车现兔 面积沉陷，从而造成路面的不平整 L4机械性能和施工工艺对平整度的影响 L2基层不平整对路面平整度的影响 铺机是沥青混凝土路面面层施工的主要机具 次高级路面基 一般刚度较大，如果施工要求不 设备之 ,其本身的性能及操作对摧铺平整度影 严，基层表面不平整，无论怎样使面层推铺平整，但压 很大。摊铺机结构参数不稳定、行走装置打滑、摊铺 实后也因虚铺厚度不同，路面也会产生不平整现象 机椎铺的速度快慢不匀、机械猛烈起步和紧急制动 1.3桥梁涵洞两端跳车也是影响路面整体平整度 以及供料系续速度忽快忽慢都会浩成面层的不平整 的主要因素之 和波浪 铺机械性能好坏，直接决定着路面面层 桥梁，酒洞两端的路基病害，是一个比较普遍的 平整度的质量 收稿日期，2013-03-0时 [9]HOULSBY G T.TEH C I Analysis of the Piezocone [1门玉高头，王四海，张德波，等.用孔压静力触探求周 in Clay [C]//Proceedings of International Symposium 结系数的研究[J门.地球科学，2001,26(1)，93-98 on Penetration Testing Rouerdam.1988.777-783 [12]黄康理，张诚厚.利用孔压静力触探(CPTU)测定宁 [1]孟高头·士体原位测试机理、方法及其工程应用 波软黏土的固结系数[J门.水利水运科学研究，1997 「门北京，地话出板社，1997 （4）.358-365 (C)1994-019 China Academie Joumal Eleetronie Publishing House.All rights reserved.htp://www.enki.net
公路 ２０１３年９月 第９期 ＨＩＧＨＷＡＹ Ｓｅｐ．２０１３ Ｎｏ．９ 文章编号：０４５１－０７１２（２０１３）０９－００６２－０３ 中图分类号：Ｕ４１６．０４１ 文献标识码：Ｂ 影响公路沥青混凝土路面平整度 原因分析与对策 李志军 （邢台市公路管理处 邢台市 ０５４０００） 摘 要：公路路面平整度是一项系统工程。它是路面施工全过程各环节质量控制的最终体现。随 着 我 国 高 等 级公路建设的迅速发展，对于路面平整度要求越来越高，路面平整度的合格率既反映了行车舒适程度，又反映了施工 队伍的水平。近年来，一些新建通车时间只有两三年的公路沥青混凝土路面，不同程度的出现了路面裂缝、波 浪、车 辙、跳车等路面不平整现象，笔者就出现的这些普遍现象，结合多年工作实践经验，对影响公路沥青混凝土路面平整 度的原因进行了分析总结，并提出解决对策。 关键词：公路；沥青混凝土路面；平整度 １ 沥青混凝土路面出现不平整的因素分析 公路沥青混凝土路面的施工，影响因素很多，单 是路面平整度，就与工程设计、施工人员素质、路基 施工质量、桥头涵洞两端及桥梁伸缩缝的处理、路面 底基层及基层的施工、路面施工机械的选用及路面 材料的质量有关，而这些恰恰就是影响路面平整度 的主要原因。 １．１ 路基因素 路基是公路路面的基础，路基出现不均匀沉陷， 将会不同程度地造成公路路面整体下沉或者路面小 面积沉陷，从而造成路面的不平整。 １．２ 基层不平整对路面平整度的影响 次高级路面基层一般刚度较大，如果施工要求不 严，基层表面不平整，无论怎样使面层摊铺平整，但压 实后也因虚铺厚度不同，路面也会产生不平整现象。 １．３ 桥梁涵洞两端跳车也是影响路面整体平整度 的主要因素之一 桥梁、涵洞两端的路基病害，是一个比较普遍的 现象，也是最常见的公路病害之一。目前，在国内一 些重点高速公路，还有其他乡村公路，包括新建和已 建的都不同程度的出现一些问题，主要表现在桥梁、 涵洞的台背填土部分，由于压实机械的作业面狭小 造成压实不到位，通车后，引起路基的压缩沉降。台 背填料与台 身 的 刚 度 差 别 较 大，造 成 沉 降 不 均 匀。 在桥梁、涵洞与路基结合处，常会产生细小缩裂缝， 雨水渗入后，使路基产生病害，导致该处路基发生沉 陷。桥梁伸缩缝在选型和施工时考虑不周和处理不 当，从而产生跳车现象。 １．４ 机械性能和施工工艺对平整度的影响 摊铺机是沥青混凝土路面面层施工的主要机具 设备之一，其本身的性能及操作对摊铺平整度影响 很大。摊铺机结构参数不稳定、行走装置打滑、摊铺 机摊铺的速度快慢不匀、机械猛烈起步和紧急制动 以及供料系统速度忽快忽慢都会造成面层的不平整 和波浪。摊铺机械性能好坏，直接决定着路面面层 平整度的质量。 收稿日期： 檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿 ２０１３－０３－０４ ［９］ ＨＯＵＬＳＢＹＧＴ，ＴＥＨ ＣＩＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＰｉｅｚｏｃｏｎｅ ｉｎＣｌａｙ［Ｃ］／／ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎＰｅｎｅｔｒａｔｉｏｎＴｅｓｔｉｎｇ．Ｒｏｔｔｅｒｄａｍ：１９８８：７７７－７８３． ［１０］ 孟 高 头 ．土 体 原 位 测 试 机 理、方法及其工程应用 ［Ｍ］．北京：地质出版社，１９９７． ［１１］ 孟高头，王四海，张德波，等 ．用孔压静力触探求固 结系数的研究［Ｊ］．地球科学，２００１，２６（１）：９３－９８． ［１２］ 黄康理，张诚厚 ．利用孔压静力触探（ＣＰＴＵ）测定宁 波软黏土的固结系数［Ｊ］．水利水运科学研究，１９９７， （４）：３５８－３６５．