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买春军团招财进宝 www.pbejj.club 巖土工程勘察原位測試常見問題及對策

2019-08-13 09:46  來源:巖土網  閱讀:725
巖土工程勘察工作是工程建設的重要環節,也是首要環節,勘察工作的質量決定了投資效益和工程質量安全。而外業勘察工作質量對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試常用手段標貫、動探、靜探外業過程中常見設備問題及操作技能等問題、論述了關鍵質量控制要點和應該采取的應對方法,提出了有針對性的對策。其中有些問題規范并沒有明確要求,導致操作中的不規范,作者根據規范精神及現場操作經驗提出了解決辦法。

原位測試作為巖土工程勘察的重要手段,常與鉆探配合使用。觸探的優點在于可以獲得連續的定量數據,鉆探取樣一般均有一定的豎向間隔,導致數據不連續,從而導致代表性不足;加之取樣過程中諸多影響因素導致取樣質量下降,從而對勘察質量造成影響。觸探還是一種原位測試手段,能基本保持巖土原來的結構、濕度和應力狀態,可以有效的避免取土、運輸、試驗過程中的擾動。同時,幾種常規的原位測試手段,如標貫、動探、靜探等,還具有施工速度快捷、施工費用低的特點,一直深受廣大巖土工程師的喜愛。但是,原位測試畢竟是一種間接的勘察手段,其誤差也應引起足夠的重視,如儀器、試驗條件、試驗方法、操作技能、土層的不均勻性等,均能造成測試誤差。本文就原位測試過程中幾種常見問題進行討論和分析,結合外業現場實際情況,非常具有針對性和可操作性。

1、標貫試驗常見問題

1.1、標貫設備的符合性。應保持貫入器靴的刃口完整,當出現缺口或卷刃等損壞時,應及時更換。具體標準為單個缺口長度大于5mm或總長度大于12mm。常見損壞是因為地層存在大塊建筑垃圾、長時間在較硬的強風化巖層中貫入、在鋪裝地上拖拽等,特別是后一點,現場操作應極力避免。導向桿應經常擦拭,防止泥土和油泥附著,避免落錘卡滯提拔導向桿,使得貫入器靴脫離貫入土層。

1.2、鉆孔質量要求。宜采用回轉鉆進,地下水位以下采用泥漿護壁,保證清孔效果,孔底殘土厚度一般不得超過5cm。在軟土層或中密以下的粉土、砂性土中鉆進時,一般不宜采用螺旋鉆具。螺旋鉆具在遇到松散粉土或砂土時泥漿護壁效果較差,渣土容易在鉆具有效葉片以上部位堆積,造成提鉆困難,強行提拉鉆具在孔底形成負壓效應,導致大范圍擾動,從而使標貫很難下到試驗部位;試驗部位土層強烈擾動造成試驗結果失真、標貫擊數過低。

1.3、試驗操作要求。因為標貫試驗的土層適應性和貫入距離的限制,一般應提前設計好標貫起始深度??梢雜酶澆淹瓿煽碧嬌鬃柿?,設計好標貫位置,有效避免盲目試驗,特別是土層較薄的情況下,容易漏過試驗土層。應注意保持鉆桿垂直,避免搖晃,一般可以用專門鐵鉤或定位繩進行控制。應控制合理的錘擊速度,避免錘擊速度過快,一般控制在30擊/min。因為當速度過快時,自動脫鉤裝置可能尚未動作,重錘在慣性作用下繼續向上提升,造成落距超限,還可能因為操作手反應不及時使脫鉤器提拉頂端限位螺母,造成貫入器靴脫開試驗土層位置。尚應注意保留標貫器中樣品,及時鑒別和描述,重點描述均勻性,包含物等。特別是用于液化判別時,應使用對應標貫點的樣品測定粉土黏粒含量,不能使用其他位置的黏粒含量試驗代替,否則就不能滿足抗震規范關于液化判別“諸點判別、按孔計算、綜合判定”的基本原則。

1.4、擊數讀數要求。認真測量孔深和桿長,校對放置位置,若土層較軟出現自重貫入(溜桿)時,應記錄溜滑深度,這部分擊數按0記錄。探桿標劃15/10/10/10cm位置,視線與標線平行,一般記錄整數即可。土層較軟單擊貫入度過大時,可能造成深度超擊,此時可根據實際超擊深度換算。

2、動探試驗常見問題

2.1、動探設備的符合性。試驗前應檢查探頭磨損情況,當直徑和錐尖高度分別磨損超過2/5mm時,應及時更換。應注意不得用42mm直徑探桿進行超重型試驗,避免因探桿剛度不足引起的水平向失穩和能量損失。42mm探桿一般用在重型動探中,多數鉆探用探桿直徑也為42mm,使用廣泛,容易調配。最近也有一種趨勢,廣泛使用50mm直徑鉆桿,超重型觸探也可使用,但應注意重型觸探應調換為42mm。目前也有研究兩種直徑對于擊數帶來影響的文章,但未形成廣泛共識,還需要積累經驗。

2.2、試驗操作要求。因為連續錘擊的需要,應設置專門觸探架保持觸探桿垂直及整個觸探裝置的安全。為保證試驗準確性,地面以上觸探桿高度不宜超過1.5m。錘擊速度控制在15~30擊/min,原因同標貫試驗說明。需要說明的是,根據地層強度的變化,重型和超重型動探可互換應用。當重型動探擊數大于50擊/10cm時,可改用超重型動探。特別是在密實碎石土中貫入時,會出現跳錘嚴重的現象,此時則應立即更換為超重型動探。

2.3、連續貫入的問題。特別應注意,不應將圓錐動力觸探試驗標貫化,即每次試驗僅貫入30cm。動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。當探頭從空孔段開始向下貫入時,探頭周圍土體向外擠壓,從而形成圓柱空間。貫入深度較小時,土體產生剪切位移使初始貫入點附近土層隆起,減小探頭阻力使擊數降低[2]。試驗表明,各種土的臨界深度均不超過1m。所以當每次僅貫入30cm時,整個試驗段處在臨界深度內,擊數顯著偏小,不能反映正常地基土的力學性質,不宜用來確定地基承載力。如果需要分段觸探,應以層為單位,當層薄時應多層連續貫入。

2.4、注意剔除異常值。在有效厚度內剔除少量擊數特殊大值,剔除因大塊卵石等引起的擊數過大,因為個別大顆粒含量不足時并不能增加土層承載能力。當異常值數量超過統計層位總試驗次數的10%時,應根據鉆探結果綜合論證。

3、靜探試驗常見問題

3.1、靜探設備的符合性。目前使用較多的是雙橋靜力觸探,錐頭與摩擦筒分開,可以同時測量錐尖阻力和側壁摩擦力兩個參數。國內應用較多的是15cm2探頭,錐頭直徑43.7mm,側摩擦筒工作面積300cm2。推薦使用10cm2探頭,錐頭直徑35.9mm,側摩擦筒工作面積200cm2。國際通用標準為10cm2,為了向國際標準靠攏,便于測試結果的比較和研究成果的交流,推薦使用國際標準探頭。建議同時使用高強度優質探桿,可以有效增加觸探深度。

3.2、探頭標定。靜力觸探頭在使用前必須進行標定。靜力觸探頭一般每三個月標定一次,在規定期限內發現異常情況時,應重新標定。當使用頻率高時,應縮短標定時間間隔。當標定出現應力與應變呈曲線關系時,或者截距很大,回零性差以及彈性滯后現象嚴重的探頭均不能使用。標定時,不僅做加壓標定,也應做卸載回程標定。

3.3、調直調平工作。靜力觸探為連續性貫入,前5m探桿在貫入過程中起重要的導向作用,且探桿剛度相對較小,對于探桿彎曲度及設備調平工作應特別注意。實踐中當遇到成層土軟硬不均或夾有鈣礓石等包含物時,容易出現探桿偏斜。

3.4、探頭的歸零檢查。靜力觸探探頭均采用對溫度敏感的元器件,而一般地表以下6m內地溫變化較大。觸探頭貫入土中0.5~1.0m(在冬季應超過凍結線),然后提升5~10cm,待量測儀器上無明顯溫漂時,記錄零讀數或調整零位,方能開始正式貫入。地面以下6m范圍以內一般每間隔2~3m應做一次歸零檢查,終孔時應記錄零漂值[3]。應注意在提升時,角機不得溜滑,盡量避免角機觸點與微動開關接觸時提拔探桿。

3.5、嚴格控制貫入速度。應保持勻速貫入,貫入速率為1.2(±0.3)m/min,同一孔應保持相同速率。根據實踐經驗,對于一般沉積土,貫入速率對貫入阻力有一定影響,貫入阻力隨貫入速度增加而增加,基本呈線性關系[4]。當采用靜力觸探數據求取各類土的物理力學性質指標時,應嚴格控制貫入速率,建議采用標準貫入速率。當貫入速率不在推薦范圍時,一般不宜用做物理力學性質指標的判定,建議積累當地經驗與其他勘探手段相互驗證。對于砂土,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,會極大影響測試成果的準確度[5]。目前靜力觸探作業出現了快速貫入的傾向,技術人員應予充分注意。

4、結束語

標貫、動探、靜探均為普遍采用的原位測試手段,充分理解和掌握其原理,正確的操作手段對于提高勘察質量至關重要。現場作業人員和技術人員應該嚴格按照操作規程規范作業,提供的成果資料才能做到提高作業效率,保證勘察質量。

參考文獻

[1]工程地質手冊編委會.工程地質手冊(第五版)[M]北京:中國建筑工業出版社,2018.4

[2]中華人民共和國行業標準《鐵路工程地質原位測試規程》(TB 10018-2018)

[3]中國工程建設標準化委員會標準《靜力觸探技術標準》(CECS 04:88)

[4]丁洪國.貫入速率對淤泥質土靜探成果影響的試驗分析[J].城市道橋與防洪,2012年6月第6期:287

[5]胡立明,丁洪國.密實砂土層中靜探貫入速率影響程度的試驗分析[J].工程勘察,2016年增刊第2期:85

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李丙春

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