摘要
  巖土工程勘察工作是工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，也是首要環(huán)節(jié)，勘察工作的質(zhì)量決定了投資效益和工程質(zhì)量安全。而外業(yè)勘察工作質(zhì)量對(duì)于保障勘察成果具有決定性的影響。本文分析了巖土工程勘察原位測(cè)試常用手段標(biāo)貫、動(dòng)探、靜探外業(yè)過(guò)程中常見(jiàn)設(shè)備問(wèn)題及操作技能等問(wèn)題、論述了關(guān)鍵質(zhì)量控制要點(diǎn)和應(yīng)該采取的應(yīng)對(duì)方法，提出了有針對(duì)性的對(duì)策。其中有些問(wèn)題規(guī)范并沒(méi)有明確要求，導(dǎo)致操作中的不規(guī)范，作者根據(jù)規(guī)范精神及現(xiàn)場(chǎng)操作經(jīng)驗(yàn)提出了解決辦法。
  本文來(lái)自中國(guó)巖土網(wǎng)評(píng)論員李丙春的稿件，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！
  原位測(cè)試作為巖土工程勘察的重要手段，常與鉆探配合使用。觸探的優(yōu)點(diǎn)在于可以獲得連續(xù)的定量數(shù)據(jù)，鉆探取樣一般均有一定的豎向間隔，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不連續(xù)，從而導(dǎo)致代表性不足；加之取樣過(guò)程中諸多影響因素導(dǎo)致取樣質(zhì)量下降，從而對(duì)勘察質(zhì)量造成影響。觸探還是一種原位測(cè)試手段，能基本保持巖土原來(lái)的結(jié)構(gòu)、濕度和應(yīng)力狀態(tài)，可以有效的避免取土、運(yùn)輸、試驗(yàn)過(guò)程中的擾動(dòng)。
  同時(shí)，幾種常規(guī)的原位測(cè)試手段，如標(biāo)貫、動(dòng)探、靜探等，還具有施工速度快捷、施工費(fèi)用低的特點(diǎn)，一直深受廣大巖土工程師的喜愛(ài)。但是，原位測(cè)試畢竟是一種間接的勘察手段，其誤差也應(yīng)引起足夠的重視，如儀器、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)方法、操作技能、土層的不均勻性等，均能造成測(cè)試誤差。本文就原位測(cè)試過(guò)程中幾種常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行討論和分析，結(jié)合外業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，非常具有針對(duì)性和可操作性。
  1、標(biāo)貫試驗(yàn)常見(jiàn)問(wèn)題
  1.1、標(biāo)貫設(shè)備的符合性。應(yīng)保持貫入器靴的刃口完整，當(dāng)出現(xiàn)缺口或卷刃等損壞時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換。具體標(biāo)準(zhǔn)為單個(gè)缺口長(zhǎng)度大于5mm或總長(zhǎng)度大于12mm。常見(jiàn)損壞是因?yàn)榈貙哟嬖诖髩K建筑垃圾、長(zhǎng)時(shí)間在較硬的強(qiáng)風(fēng)化巖層中貫入、在鋪裝地上拖拽等，特別是后一點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)操作應(yīng)極力避免。導(dǎo)向桿應(yīng)經(jīng)常擦拭，防止泥土和油泥附著，避免落錘卡滯提拔導(dǎo)向桿，使得貫入器靴脫離貫入土層。
  1.2、鉆孔質(zhì)量要求。宜采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，地下水位以下采用泥漿護(hù)壁，保證清孔效果，孔底殘土厚度一般不得超過(guò)5cm。在軟土層或中密以下的粉土、砂性土中鉆進(jìn)時(shí)，一般不宜采用螺旋鉆具。螺旋鉆具在遇到松散粉土或砂土?xí)r泥漿護(hù)壁效果較差，渣土容易在鉆具有效葉片以上部位堆積，造成提鉆困難，強(qiáng)行提拉鉆具在孔底形成負(fù)壓效應(yīng)，導(dǎo)致大范圍擾動(dòng)，從而使標(biāo)貫很難下到試驗(yàn)部位；試驗(yàn)部位土層強(qiáng)烈擾動(dòng)造成試驗(yàn)結(jié)果失真、標(biāo)貫擊數(shù)過(guò)低。
  1.3、試驗(yàn)操作要求。因?yàn)闃?biāo)貫試驗(yàn)的土層適應(yīng)性和貫入距離的限制，一般應(yīng)提前設(shè)計(jì)好標(biāo)貫起始深度?？梢杂酶浇淹瓿煽碧娇踪Y料，設(shè)計(jì)好標(biāo)貫位置，有效避免盲目試驗(yàn)，特別是土層較薄的情況下，容易漏過(guò)試驗(yàn)土層。應(yīng)注意保持鉆桿垂直，避免搖晃，一般可以用專(zhuān)門(mén)鐵鉤或定位繩進(jìn)行控制。應(yīng)控制合理的錘擊速度，避免錘擊速度過(guò)快，一般控制在30擊/min。因?yàn)楫?dāng)速度過(guò)快時(shí)，自動(dòng)脫鉤裝置可能尚未動(dòng)作，重錘在慣性作用下繼續(xù)向上提升，造成落距超限，還可能因?yàn)椴僮魇址磻?yīng)不及時(shí)使脫鉤器提拉頂端限位螺母，造成貫入器靴脫開(kāi)試驗(yàn)土層位置。尚應(yīng)注意保留標(biāo)貫器中樣品，及時(shí)鑒別和描述，重點(diǎn)描述均勻性，包含物等。特別是用于液化判別時(shí)，應(yīng)使用對(duì)應(yīng)標(biāo)貫點(diǎn)的樣品測(cè)定粉土黏粒含量，不能使用其他位置的黏粒含量試驗(yàn)代替，否則就不能滿(mǎn)足抗震規(guī)范關(guān)于液化判別“諸點(diǎn)判別、按孔計(jì)算、綜合判定”的基本原則。
  1.4、擊數(shù)讀數(shù)要求。認(rèn)真測(cè)量孔深和桿長(zhǎng)，校對(duì)放置位置，若土層較軟出現(xiàn)自重貫入（溜桿）時(shí)，應(yīng)記錄溜滑深度，這部分擊數(shù)按0記錄。探桿標(biāo)劃15/10/10/10cm位置，視線(xiàn)與標(biāo)線(xiàn)平行，一般記錄整數(shù)即可。土層較軟單擊貫入度過(guò)大時(shí)，可能造成深度超擊，此時(shí)可根據(jù)實(shí)際超擊深度換算。
  2、動(dòng)探試驗(yàn)常見(jiàn)問(wèn)題
  2.1、動(dòng)探設(shè)備的符合性。試驗(yàn)前應(yīng)檢查探頭磨損情況，當(dāng)直徑和錐尖高度分別磨損超過(guò)2/5mm時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換。應(yīng)注意不得用42mm直徑探桿進(jìn)行超重型試驗(yàn)，避免因探桿剛度不足引起的水平向失穩(wěn)和能量損失。42mm探桿一般用在重型動(dòng)探中，多數(shù)鉆探用探桿直徑也為42mm，使用廣泛，容易調(diào)配。最近也有一種趨勢(shì)，廣泛使用50mm直徑鉆桿，超重型觸探也可使用，但應(yīng)注意重型觸探應(yīng)調(diào)換為42mm。目前也有研究?jī)煞N直徑對(duì)于擊數(shù)帶來(lái)影響的文章，但未形成廣泛共識(shí)，還需要積累經(jīng)驗(yàn)。
  2.2、試驗(yàn)操作要求。因?yàn)檫B續(xù)錘擊的需要，應(yīng)設(shè)置專(zhuān)門(mén)觸探架保持觸探桿垂直及整個(gè)觸探裝置的安全。為保證試驗(yàn)準(zhǔn)確性，地面以上觸探桿高度不宜超過(guò)1.5m。錘擊速度控制在15~30擊/min，原因同標(biāo)貫試驗(yàn)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，根據(jù)地層強(qiáng)度的變化，重型和超重型動(dòng)探可互換應(yīng)用。當(dāng)重型動(dòng)探擊數(shù)大于50擊/10cm時(shí)，可改用超重型動(dòng)探。特別是在密實(shí)碎石土中貫入時(shí)，會(huì)出現(xiàn)跳錘嚴(yán)重的現(xiàn)象，此時(shí)則應(yīng)立即更換為超重型動(dòng)探。
  2.3、連續(xù)貫入的問(wèn)題。特別應(yīng)注意，不應(yīng)將圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)標(biāo)貫化，即每次試驗(yàn)僅貫入30cm。動(dòng)力觸探存在明顯的臨界深度，觸探的臨界深度，是一種特殊的滯后反映。當(dāng)探頭從空孔段開(kāi)始向下貫入時(shí)，探頭周?chē)馏w向外擠壓，從而形成圓柱空間。貫入深度較小時(shí)，土體產(chǎn)生剪切位移使初始貫入點(diǎn)附近土層隆起，減小探頭阻力使擊數(shù)降低[2]。試驗(yàn)表明，各種土的臨界深度均不超過(guò)1m。所以當(dāng)每次僅貫入30cm時(shí)，整個(gè)試驗(yàn)段處在臨界深度內(nèi)，擊數(shù)顯著偏小，不能反映正常地基土的力學(xué)性質(zhì)，不宜用來(lái)確定地基承載力。如果需要分段觸探，應(yīng)以層為單位，當(dāng)層薄時(shí)應(yīng)多層連續(xù)貫入。
  2.4、注意剔除異常值。在有效厚度內(nèi)剔除少量擊數(shù)特殊大值，剔除因大塊卵石等引起的擊數(shù)過(guò)大，因?yàn)閭€(gè)別大顆粒含量不足時(shí)并不能增加土層承載能力。當(dāng)異常值數(shù)量超過(guò)統(tǒng)計(jì)層位總試驗(yàn)次數(shù)的10%時(shí)，應(yīng)根據(jù)鉆探結(jié)果綜合論證。
  3、靜探試驗(yàn)常見(jiàn)問(wèn)題
  3.1、靜探設(shè)備的符合性。目前使用較多的是雙橋靜力觸探，錐頭與摩擦筒分開(kāi)，可以同時(shí)測(cè)量錐尖阻力和側(cè)壁摩擦力兩個(gè)參數(shù)。國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的是15c㎡探頭，錐頭直徑43.7mm，側(cè)摩擦筒工作面積300c㎡。推薦使用10c㎡探頭，錐頭直徑35.9mm，側(cè)摩擦筒工作面積200c㎡。國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)為10c㎡，為了向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靠攏，便于測(cè)試結(jié)果的比較和研究成果的交流，推薦使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)探頭。建議同時(shí)使用高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)探桿，可以有效增加觸探深度。
  3.2、探頭標(biāo)定。靜力觸探頭在使用前必須進(jìn)行標(biāo)定。靜力觸探頭一般每三個(gè)月標(biāo)定一次，在規(guī)定期限內(nèi)發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，應(yīng)重新標(biāo)定。當(dāng)使用頻率高時(shí)，應(yīng)縮短標(biāo)定時(shí)間間隔。當(dāng)標(biāo)定出現(xiàn)應(yīng)力與應(yīng)變呈曲線(xiàn)關(guān)系時(shí)，或者截距很大，回零性差以及彈性滯后現(xiàn)象嚴(yán)重的探頭均不能使用。標(biāo)定時(shí)，不僅做加壓標(biāo)定，也應(yīng)做卸載回程標(biāo)定。
  3.3、調(diào)直調(diào)平工作。靜力觸探為連續(xù)性貫入，前5m探桿在貫入過(guò)程中起重要的導(dǎo)向作用，且探桿剛度相對(duì)較小，對(duì)于探桿彎曲度及設(shè)備調(diào)平工作應(yīng)特別注意。實(shí)踐中當(dāng)遇到成層土軟硬不均或夾有鈣礓石等包含物時(shí)，容易出現(xiàn)探桿偏斜。
  3.4、探頭的歸零檢查。靜力觸探探頭均采用對(duì)溫度敏感的元器件，而一般地表以下6m內(nèi)地溫變化較大。觸探頭貫入土中0.5~1.0m（在冬季應(yīng)超過(guò)凍結(jié)線(xiàn)），然后提升5~10cm，待量測(cè)儀器上無(wú)明顯溫漂時(shí)，記錄零讀數(shù)或調(diào)整零位，方能開(kāi)始正式貫入。地面以下6m范圍以?xún)?nèi)一般每間隔2~3m應(yīng)做一次歸零檢查，終孔時(shí)應(yīng)記錄零漂值[3]。應(yīng)注意在提升時(shí)，角機(jī)不得溜滑，盡量避免角機(jī)觸點(diǎn)與微動(dòng)開(kāi)關(guān)接觸時(shí)提拔探桿。
  3.5、嚴(yán)格控制貫入速度。應(yīng)保持勻速貫入，貫入速率為1.2（±0.3）m/min，同一孔應(yīng)保持相同速率。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于一般沉積土，貫入速率對(duì)貫入阻力有一定影響，貫入阻力隨貫入速度增加而增加，基本呈線(xiàn)性關(guān)系[4]。當(dāng)采用靜力觸探數(shù)據(jù)求取各類(lèi)土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制貫入速率，建議采用標(biāo)準(zhǔn)貫入速率。當(dāng)貫入速率不在推薦范圍時(shí)，一般不宜用做物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的判定，建議積累當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)與其他勘探手段相互驗(yàn)證。對(duì)于砂土，因超靜孔隙水壓力隨貫入速率降低而減小，貫入阻力隨之增大，會(huì)極大影響測(cè)試成果的準(zhǔn)確度[5]。目前靜力觸探作業(yè)出現(xiàn)了快速貫入的傾向，技術(shù)人員應(yīng)予充分注意。
  4、結(jié)束語(yǔ)

  標(biāo)貫、動(dòng)探、靜探均為普遍采用的原位測(cè)試手段，充分理解和掌握其原理，正確的操作手段對(duì)于提高勘察質(zhì)量至關(guān)重要。現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員和技術(shù)人員應(yīng)該嚴(yán)格按照操作規(guī)程規(guī)范作業(yè)，提供的成果資料才能做到提高作業(yè)效率，保證勘察質(zhì)量。

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