靳澤華

（中建路橋集團有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

平板載荷試驗是高速公路路基檢測的重要方式，其能在不改變路基整體性的基礎上，實現(xiàn)路基承載力、平整程度的有效檢測。隨著新型檢測技術的發(fā)展，有必要在高速公路路基檢測中深化平板載荷試驗應用，提升整體檢測效果，為高速公路工程建設奠定良好基礎。

目前，關于平板載荷試驗的研究已有不少成果。如，吳起星等[1]為確定樁端承載力，對非超載和加載破壞兩種工況的試驗數(shù)據(jù)進行了對比分析，得出了重要的經(jīng)驗價值；韓強[2]針對平板載荷試驗的中英標準規(guī)范內容，歸納了兩本規(guī)范的區(qū)別，指出了各自適用的場合與應用特點，認為國外規(guī)范注重靈活性，而國內規(guī)范則具備更好的實際操作性。本文在已有研究的基礎上，介紹平板載荷試驗的應用原理，并進一步分析其在高速公路路基檢測中的應用方法和注意事項，為此類項目提供參考。

1 平板載荷試驗原理及應用特征

1.1 技術原理

平板載荷試驗本質上是一種承載力原位測試方法，需要在確定測試區(qū)域后，選擇一個剛性承壓板進行逐級加荷。該試驗方法能測定天然地基、單樁及復合地基的沉降隨荷載變化情況，對于掌握地基承載能力具有重要作用（見圖1）。結合大量試驗可知，在公路路基檢測中，在一定限制內，路基的沉降與平板上荷載量成正比，即平板上荷載越大，其最終的影響范圍也就越大?；谶@一特征，能較為直接地體現(xiàn)出一定范圍內路基填土的壓實情況。通過對不同程度的荷載強度下承壓板產(chǎn)生的不同沉降量進行分析，技術人員可以構建荷載強度-沉降關系曲線，并且基于整體的變形情況，將該曲線分為直線變形、剪切變形和破壞階段三個階段[3]。

1.2 應用特征

現(xiàn)階段，平板載荷試驗在高速公路路基檢測中得到了廣泛應用，除確定地基土變形模量、比例界限壓力、極限壓力外，平板載荷試驗在估算地基土不排水抗剪能力、基床反力系數(shù)、樁基極限承載力中有廣泛應用。從應用過程來看，平板載荷試驗的應用范圍極為廣泛，其適用于各種類型的地基土試驗，該地基土包含各種填土、含碎石土。相比其他類型的地基試驗方法，平板載荷試驗不會對地基土產(chǎn)生擾動作用，試驗過程較為便捷，結構較為可靠?，F(xiàn)階段，平板載荷試驗已經(jīng)成為確定承載力的主要方法[4]。

2 高速公路路基檢測中平板載荷試驗的應用要點

2.1 試驗要求

現(xiàn)代工程建設模式下，人們對于高速公路的建設質量提出了較高的要求。在高速公路路基施工中，平板載荷試驗是較為常用的試驗方式。在具體試驗過程中，應充分保證平板載荷試驗的代表性、典型性。通常單位工程平板載荷試驗的試點數(shù)量應保持在3點以上，在試驗檢測過程中，若發(fā)生試驗區(qū)的土質情況較為復雜，則還應結合實際情況及工程建設目標要求，適當性地增加試驗點。同時，平板載荷試驗基本在試坑中進行，以保證試壓面處于基礎底面的標高處。就試坑結構本身而言，其直徑、寬度均需保持在承壓板直徑或寬度3～4倍。

另外，試驗人員需充分保證試壓面的穩(wěn)定性，避免外在因素對試壓面產(chǎn)生擾動和影響。值得注意的是，為確保高速公路路基平板載荷試驗的規(guī)范性，保證路基結構的穩(wěn)定性和硬度，在試驗中需預留200～300mm的原狀土層，為試驗工作開展創(chuàng)造良好條件，滿足平板載荷試驗要求[5]。

2.2 試驗設備選擇

嚴格控制平板載荷試驗的設備，能確保相關試驗工作的有序開展，提升試驗檢測的效率和質量。在具體試驗中，土層硬度、壓板大小、試驗土層深度等都是影響測試設備選擇和試驗結果準確性的重要因素。但從整體而言，平板載荷試驗的設備可大致范圍四個部分，即除承壓板、加荷系統(tǒng)外，反力系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)等都是平板載荷試驗設備的重要組成。

在承壓板選擇過程中，先應注重板材材質的系統(tǒng)考慮。常見的承壓板不僅包括混凝土、鋼筋混凝土材質，而且涉及鋼板、鑄鐵板等材質，其中，多肋加固鋼板的應用較為常見。在使用這些承壓板過程中，需嚴格控制承壓板的剛度，確保承壓板無破損、撓曲現(xiàn)象，同時應保證承辦板的底部光滑、平整，且尺寸和傳力中心準確，在施工試驗中能快速、方便地搬運和放置。

承壓板的基本形式為正方形和圓形。其中，圓形壓板的受力條件較好，使用頻率較高。承壓板的尺寸因土質而發(fā)生變化。一般對淺層土壤實施平板載荷試驗時，承壓板的尺寸應不小于0.25m2；土層均質密實時，所選擇承壓板的規(guī)格不小于0.1m2；施工區(qū)域的路基存在軟土或人工填土時，承壓板規(guī)格應超過0.5m2；深層平板載荷試驗中，要求所選擇承壓板面積超過0.5 m2，或者承壓板的直徑超過80cm。

加荷系統(tǒng)能通過承壓板對地基施加荷載，其包含堆重加荷裝置和千斤頂加荷裝置兩種形態(tài)。就堆重加荷裝置而言，其多使用沙袋、砌塊、鋼釘?shù)戎匚?，應按照對稱分布的方式將這些重物放在加荷板上，嚴格按照逐級加荷的裝置進行操作，并積極預防偏壓問題，以有效提升地基承載力試驗檢測的規(guī)范性（見圖2）。千斤頂加荷多使用不同規(guī)格的液壓千斤頂，該設備使用過程中會配合使用壓力表、測量計完成對加荷值的檢測。在試驗過程中，可使用一個或多個千斤頂，避免出現(xiàn)沖擊荷載問題。

反力系統(tǒng)、量測系統(tǒng)也是平板載荷試驗裝置的重要組成，其在平板載荷試驗中起到至關重要的作用。一般反力系統(tǒng)包含錨固式、撐壁式、平洞式三種形態(tài)（見圖3）。不論使用哪種形態(tài)的反力系統(tǒng)，均需做好其與加荷系統(tǒng)的配合。量測系統(tǒng)不僅包含基準梁、位移計，而且設計有磁性表座、油壓表等。在量測系統(tǒng)使用中，若使用機械類的位移計，則需保證其最小刻度保持在0.01mm，而量程需保持在5～30mm。新時期，還應深化電子類位移計的使用，以擴大有效量程，降低讀數(shù)誤差[6]。

2.3 試驗方法

平板載荷試驗具有較強的專業(yè)性、綜合性和復雜性，試驗操作的規(guī)范性對于總體的檢測效率和精度具有深刻影響。

（1）在完成試驗設備安裝后，應嚴格開展設備安裝調試工作。在設備調試中，一是要避免測試土層受到擾動，二是要精心安裝平板載荷試驗設備的各個單元，承壓板、反力系統(tǒng)、加荷系統(tǒng)的傳力重心應保持在一條垂線或直線上，同時，部件應連接牢固，地基土不受預壓。測量系統(tǒng)安裝中，應保證其觀測的基準點穩(wěn)定可靠，使系統(tǒng)各部件處于最佳工作狀態(tài)。

（2）常規(guī)載荷試驗和快速載荷試驗是高速公路平板載荷試驗的兩種基本方式。在試驗操作階段，先應注重加荷等級標準的嚴格控制，選擇地基基本承載能力的1/5或者界限承載能力的1/10作為試驗的使用值。同時，高速公路平板載荷試驗多將加荷等級分為10～12級，加荷等級應不小于8級。

（3）為保證試驗結果精準性，需嚴格控制平板載荷試驗的細節(jié)操作過程。如在常規(guī)載荷試驗中，嚴格按照逐級加荷的操作要求，在既有荷載下地基沉降相對穩(wěn)定后，即連續(xù)2h內，每小時沉降量小于0.1mm時，實施下一級的加荷操作?？焖俸奢d試驗在巖石、碎石類土、粗砂地層中的應用較多，一般該試驗方式同樣是按照逐級加荷的方式進行操作的，前兩級荷載的加載時間應控制在10min。沉降量測中，若連續(xù)三次的測值不超過0.01mm時，認定公路基礎穩(wěn)定。

（4）應嚴格控制平板載荷試驗的終止標準。試驗檢測中，若巖土因擠壓出現(xiàn)隆起、裂縫，或在某一荷載下，24h內沉降速率仍有較大變化，則需終止試驗，另外，若最大壓力已經(jīng)超過設計荷載的2倍，應停止載荷試驗，進行路基增強處理。

（5）完成平板載荷試驗操作后，開展試驗資料、數(shù)據(jù)的整理和應用。該環(huán)節(jié)中，首先對原始的數(shù)據(jù)進行復核，確?；A讀數(shù)準確無誤；同時，在數(shù)據(jù)分析階段，應注意異常數(shù)據(jù)的處理應用，若異常數(shù)據(jù)對測定結果的判定沒有較大影響，則應將這些異常數(shù)據(jù)舍去，而當測試點中的異常數(shù)據(jù)明顯較多時，應判定測試數(shù)據(jù)不準確，應再次進行試驗測量。為獲得較為精準的平板載荷試驗數(shù)據(jù)，還需要準確繪制P-S曲線（見圖4）對試驗數(shù)據(jù)進行修正。數(shù)據(jù)修正中，應注重圖解法、最小二乘法等方法的應用，繼而保證試驗數(shù)據(jù)結果的準確性[7]。

3 高速公路路基檢測中使用平板載荷試驗的注意事項

平板載荷試驗在高速公路路基檢測項目中的應用日趨深入。為進一步提升平板載荷試驗操作的規(guī)范性、精準性，準確把握高速公路路基檢測質量，應注意以下要點控制：

（1）在高速公路路基檢測初期階段，應做好公路施工區(qū)域地質基礎情況、水文情況的有效分析，嚴格按照施工區(qū)域的地質基礎情況選擇平板載荷試驗的設備、方法，為試驗檢測工作的可靠性奠定良好基礎。

（2）檢測設備是影響平板載荷試驗效率及精準性的重要因素。在實驗過程中，還應注重承壓板、加荷系統(tǒng)、反力系統(tǒng)及觀測系統(tǒng)設備的優(yōu)先選擇，在這些設備選擇中，應結合工程項目實驗檢測標準和檢測精度要求，嚴格開展相關設備的選擇和調試工作，確保設備本身具有較高的精準度。尤其是在觀測系統(tǒng)設備應用中，應盡可能地使用現(xiàn)代高精度的觀測設備，并實現(xiàn)觀測設備與計算機互聯(lián)網(wǎng)等技術的銜接，快速地完成測量數(shù)據(jù)處理，獲得較為準確的測量結果。

（3）實驗人員專業(yè)素養(yǎng)對于高速公路路基平板載荷試驗的開展具有重要影響，因此應選擇具有較高專業(yè)素養(yǎng)的人員開展實驗，且在實驗中需注重每個操作環(huán)節(jié)的細節(jié)把控，以有效提升平板載荷試驗的效率和精度，為高速公路路基檢測和具體工作開展奠定良好基礎。

4 結語

平板載荷試驗是高速公路路基檢測的重要方式，能準確了解公路路基承載能力，提升高速公路建設整體質量。應充分認識高速公路路基檢測中開展平板載荷試驗的重要性，結合工程實際，嚴格控制平板載荷試驗操作的各個過程，有效提升平板載荷試驗操作規(guī)范性，提升實驗結果精準性，滿足高速公路路基施工需要。