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(biāo)貫、動探、靜探外業(yè)過程中常見設(shè)備問題及操作技能等問題、論述了關(guān)鍵質(zhì)量控制要點和應(yīng)該采取的應(yīng)對方法，提出了有針對性的對策。其中有些問題規(guī)范并沒有明確要求，導(dǎo)致操作中的不規(guī)范，作者根據(jù)規(guī)范精神及現(xiàn)場操作經(jīng)驗提出了解決辦法。
  本文來自中國巖土網(wǎng)評論員李丙春的稿件，轉(zhuǎn)載請注明出處！
  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(yōu)點在于可以獲得連續(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；加之取樣過程中諸多影響因素導(dǎo)致取樣質(zhì)量下降，從而對勘察質(zhì)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(jié)構(gòu)、濕度和應(yīng)力狀態(tài)，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(guī)的原位測試手段，如標(biāo)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(yīng)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(jié)合外業(yè)現(xiàn)場實際情況，非常具有針對性和可操作性。
  1、標(biāo)貫試驗常見問題
  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，應(yīng)及時更換。具體標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)化巖層中貫入、在鋪裝地上拖拽等，特別是后一點，現(xiàn)場操作應(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，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?xí)r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(fù)壓效應(yīng)，導(dǎo)致大范圍擾動，從而使標(biāo)貫很難下到試驗部位；試驗部位土層強烈擾動造成試驗結(jié)果失真、標(biāo)貫擊數(shù)過低。
  1.3、試驗操作要求。因為標(biāo)貫試驗的土層適應(yīng)性和貫入距離的限制，一般應(yīng)提前設(shè)計好標(biāo)貫起始深度。可以用附近已完成勘探孔資料，設(shè)計好標(biāo)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(yīng)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(yīng)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(dāng)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(xù)向上提升，造成落距超限，還可能因為操作手反應(yīng)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(yīng)注意保留標(biāo)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(yīng)使用對應(yīng)標(biāo)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(guī)范關(guān)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(shù)讀數(shù)要求。認(rèn)真測量孔深和桿長，校對放置位置，若土層較軟出現(xiàn)自重貫入（溜桿）時，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，視線與標(biāo)線平行，一般記錄整數(shù)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(jù)實際超擊深度換算。
  2、動探試驗常見問題
  2.1、動探設(shè)備的符合性。試驗前應(yīng)檢查探頭磨損情況，當(dāng)直徑和錐尖高度分別磨損超過2/5mm時，應(yīng)及時更換。應(yīng)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(wěn)和能量損失。42mm探桿一般用在重型動探中，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，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。目前也有研究兩種直徑對于擊數(shù)帶來影響的文章，但未形成廣泛共識，還需要積累經(jīng)驗。
  2.2、試驗操作要求。因為連續(xù)錘擊的需要，應(yīng)設(shè)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(zhǔn)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(biāo)貫試驗說明。需要說明的是，根據(jù)地層強度的變化，重型和超重型動探可互換應(yīng)用。當(dāng)重型動探擊數(shù)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(xiàn)跳錘嚴(yán)重的現(xiàn)象，此時則應(yīng)立即更換為超重型動探。
  2.3、連續(xù)貫入的問題。特別應(yīng)注意，不應(yīng)將圓錐動力觸探試驗標(biāo)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(dāng)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(chǎn)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(shù)降低[2]。試驗表明，各種土的臨界深度均不超過1m。所以當(dāng)每次僅貫入30cm時，整個試驗段處在臨界深度內(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(dāng)異常值數(shù)量超過統(tǒng)計層位總試驗次數(shù)的10%時，應(yīng)根據(jù)鉆探結(jié)果綜合論證。
  3、靜探試驗常見問題
  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，可以同時測量錐尖阻力和側(cè)壁摩擦力兩個參數(shù)。國內(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㎡。國際通用標(biāo)準(zhǔn)為10c㎡，為了向國際標(biāo)準(zhǔn)靠攏，便于測試結(jié)果的比較和研究成果的交流，推薦使用國際標(biāo)準(zhǔn)探頭。建議同時使用高強度優(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行標(biāo)定。靜力觸探頭一般每三個月標(biāo)定一次，在規(guī)定期限內(nèi)發(fā)現(xiàn)異常情況時，應(yīng)重新標(biāo)定。當(dāng)使用頻率高時，應(yīng)縮短標(biāo)定時間間隔。當(dāng)標(biāo)定出現(xiàn)應(yīng)力與應(yīng)變呈曲線關(guān)系時，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，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探桿在貫入過程中起重要的導(dǎo)向作用，且探桿剛度相對較小，對于探桿彎曲度及設(shè)備調(diào)平工作應(yīng)特別注意。實踐中當(dāng)遇到成層土軟硬不均或夾有鈣礓石等包含物時，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)超過凍結(jié)線），然后提升5~10cm，待量測儀器上無明顯溫漂時，記錄零讀數(shù)或調(diào)整零位，方能開始正式貫入。地面以下6m范圍以內(nèi)一般每間隔2~3m應(yīng)做一次歸零檢查，終孔時應(yīng)記錄零漂值[3]。應(yīng)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(guān)接觸時提拔探桿。
  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)實踐經(jīng)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(guān)系[4]。當(dāng)采用靜力觸探數(shù)據(jù)求取各類土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)時，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，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(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

  標(biāo)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(zhì)量至關(guān)重要?，F(xiàn)場作業(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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