标准贯入试验在砂桩桩体质量检测中的应用

标准贯入试验在砂桩桩体质量检测中的应用

摘要：标准贯入（SPT ）试验是岩土工程中最常用的一种简单、快捷、经济的原位动力测试技术。在岩土工程中，尤其在确定岩土的力学性质、确定地基承载力、判定砂土液化等均采用标准贯入试验。作为岩土工程中一种原位测试方法，标准贯入试验可以应用于砂桩桩体质量检测，并能较全面的反应砂桩的施工质量和评价复合地基加固效果。我对于采用标准贯入试验方法用于砂桩桩体质量检测进行探讨分析, 总结了试验过程中的注意事项, 提出了桩体试验点位置的试验后处理方法, 讨论了实测数据修正和成果运用问题。

关键词：标准贯入试验，砂桩，质量检测，实际应用

前言

砂桩属于挤密桩的一种，是利用振动沉管或锤击沉管等方法将桩管打人松散软土层至预定标高，往桩管中灌填砂料，然后以一定的速率拔出桩管。砂桩适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土和杂填土等地基，形成复合地基，从而较好地改良地质条件，提高地基土的承载力和抗液化性能

一、检测的原理

标准贯入试验在岩土工程勘察中普遍应用，是一种原位测试技术，但在砂桩桩体质量检测中应用较少。标准贯入试验是利用一定的锤击动

能，将一定规格的贯入器打入桩体中，根据打入桩体中的贯入阻抗（锤击数），检验桩体强度的均匀性和变化。用锤击数来估算桩体的强度需积累足够的工程试验资料，在试验资料的基础上，通过对比法建立锤击数与桩体无侧限抗压强度的相关经验公式，从而确定桩身质量合格的锤击数。建立相关关系所采用的标贯锤击数为成桩后第7天的标贯锤击数，无侧限抗压强度采用28天龄期的桩芯无侧限抗压强度。

二、标准贯入试验的方法

标准贯入试验的设备主要由标准贯入器、触探杆和穿心锤三部分组成如图1所示，穿心锤重63.5kg ，触探杆直径国内统一采用42mm ，国外也有采用50mm 或60mm 直径的。试验时，用穿心锤以760mm 的落距自由落下，先将贯入器垂直打入15cm ，之后记录每打入30cm 的锤击数N 。锤击速度控制在每分钟15～30击，当N 值达到50击，而贯入深度未达到30cm 时，停止贯入，按式 N = 30×50 /�SS （ 为 50 击时的贯入度） 换算成贯入深度 30cm的锤击数 N。[2]标准贯入试验适用于砂土、粉土和一般粘性土。不适用于软塑―流塑软土。 SPT在岩土工程中的应用

1. 判定砂土的密实度

《岩土工程勘察规范 》（GB50021-2001）规定：砂土的密实度应根据标准贯入试验锤击数实测值 N划分为密实、中密、稍密和松散，并应附合表 1 的规定。

2. 判断砂土的液化

当抗震设防烈度在7度及其以上时，要对砂土进行液化判别。 当初步判别认为需进一步进行液化判别时，应采用SPT 判别地面下15m 深度范围内的液化； 当采用桩基或埋深大于 5m 的深基础时，还需判别 15 - 20m 范围内的液化。当饱和土层标准贯入 N 值（ 未经杆长修正） 小于液化判别 N 值临界值时，应判为液化。

3. 估算地基承载力

在确定地基承载力时需要考虑两个因素：1地基在外荷载作用下能够承载的能力；2地基在外荷载作用下的沉降量。黏土的长期允许承载力与无侧限抗压强度大致相当，而砂土与换算N 值相当。表3给出了Dunham 和日本住宅公社地基承载力经验公式。

4. 估算单桩竖向极限承载力

《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72―2004）规定：采用标准贯入试验成果可按相关公式估算预制桩、预应力管桩和沉管灌注桩单桩竖向极限承载力。

5. 标准贯入试验在砂桩质量检测中的应用

砂桩是一种常用于地基处理中，砂桩与松散砂土、粘性土、粉土及杂填土等形成复合地基，从而达到了提高地基承载了和抗液化性能。为保证施工质量，可根据标准贯入试验点的标准贯入击数N 判断砂桩的完整性和局部松散情况。

由试验桩的N 值按相关规范查得砂土地基承载力，[5]可按下式确定复合地基承载力：

f=mf1+（1-m ）f2

式中：单位都为kPa ，其中f1为桩体承载力；f2为桩间土的承载力；m 为桩土面积置换率。3.8用SPT 估算软岩的平均强度[1] 日本通过试验给出了N 值与软岩平均抗剪强度之间的经验关系式。日本道路公团《设计要领》中也才用了此关系式。 表5 N值与软岩平均抗剪强度的关系式

软岩分类 内聚力c/kPa

（标准差） 抗剪断角/

（标准差）

砂岩. 砾岩

深成变质岩 （4.40）

安山岩

（7.85）

泥岩. 凝灰岩

凝灰角砾岩 （9.78）

注：*指对数轴上的值

三、工程实例

标准贯入试验在花岗岩岩石风化程度划分中的应用

在广州乐怡环保科技有限公司厂房岩土工程勘察工作中，通过标准贯入试验，帮助花岗岩类岩石风化程度的划分，根据勘察技术要求：在所有钻孔中对粘土、淤泥、砂土、全风化、强风化层每间隔1～2m 做一次标贯试验，在碎石类土、基层强风化层等主要土层中实施动力触探试验，间距为1～2m 。可采用重型动力触探试验，并按要求做好记

录。

国家标准《岩土工程勘察规范 》（GB50021-2001）对岩石风化程度的划分提到：花岗岩类岩石，可采用实测标准贯入试验击数划分，N ≧50为强风化，50>N≧30为全风化，N

在岩土工程勘探中，用实测标准贯入试验进行花岗岩类岩石的风化程度的划分一般仅适用于风化壳顶部无沉积覆盖层的情况，而在风化壳顶部有沉积覆盖层时有偏差，会造成风化壳层位缺失的假象，如在该情况下要用标准贯入试验进行花岗岩类岩石的风化程度划分，应采用杆长修正的标准贯入击数，一面造成层位错判

四、结束语

标准贯入由于其设备简易、取样方便、操作简单、适用范围又比较广泛，成为目前国际上使用较多的原位动力触探技术之一，在日本SPT 以成为岩土工程勘察中必备的手段。

标准贯入所得的试验成果常常是客观的，而得到的N 值又具有主观性，且N 值离散性很大，因此在分析整理数据时，应该剔除个边异常值。在勘察设计中要结合其他勘察手段进行相互验证。由于SPT 所得到的N 值影响因素较多，在今后的试验，更要不断努力以提高其标准化程度，同时更要注重就SPT 同国际加强技术交流与合作，从进一步丰富SPT 在岩土工程中的应用。