水利工程地基基础岩土试验检测要点探索

2020-06-13倪杰广州市水务科学研究所挂广州市二次供水技术咨询服务中心牌子

珠江水运 2020年10期

倪杰广州市水务科学研究所（挂广州市二次供水技术咨询服务中心牌子）

水利工程建设主要涵盖地基处理、桩基施工等施工内容，受施工现场地质条件、气候条件与岩土物理特性等因素的影响，导致岩土质量检测工作存在隐蔽性、不确定性与区域性特征，要求检测人员严格遵循标准化处理流程、应用专业检测方法进行岩土样品处理、开展岩土试验，为水利工程质量提供保障。

1.地基基础岩土样品的处理流程分析

1.1 岩土取样

在岩土试验的样品选择环节，检测人员应结合工程现场地基土层条件进行岩土筛选与取样。在岩土样品数量控制上，通常在单位建设场地内宜选择4-5组岩土样品，还需依据土层结构变化动态进行合理取样；在季节性气候因素的作用下，通常干旱季节土层结构的密实度较高、土层蠕变程度可控，因此可直接取样。

1.2 样品封存

在岩土样品封存环节，需注意以下两项要点：其一是保障采集高质量的岩土样品，及时将采集到的原状土、扰动土进行封存，在土筒外部做好标签记录，在此过程中需防止筒壁与样品间出现缝隙，并且优先选取接近天然湿度的扰动土作为土壤样品，待填写样品数据单后送至实验室进行检测分析，保障获取到的样品数据参数的精确度与可靠性。其二是为保障岩石样品维持原有湿度，应在完成试件选择后立即进行封闭处理，针对硅质硬岩样可直接取样，对于泥质岩样需采用纱布包裹在其外部，再利用融蜡完成浇注处理，并做好取样封存过程的标记，为试验检测工作打下基础。

1.3 样品运输

在将岩土样品送往实验室环节，需把握以下两个关键点：其一是容器选取。其二是空隙处理，应选取泡沫纸、泡沫塑料等软质防护材料或谷壳、麦秆等材料填充在样品、箱子以及车厢内的空隙处，避免样品间出现磕碰问题。待样品运输至指定地点后，还需对箱子装卸过程进行严格把控，借助物流追踪体系的建设实现对样品运输时间、负责人、运输车辆型号等信息的全过程监管，最大限度提升样品运输的安全性与可靠性。

2.地基基础岩土试验检测方法及其具体应用探讨

2.1 岩土热响应试验

岩土主要由水、固态矿物质、空气组成，水的导热系数为0.6W/（m·K）、容积比热容为4.2×106J/（m³·K），固态矿物质的导热系数为2-7 W/（m·K）、容积比热容为0-2×106J/（m³·K），空气的导热系数为0.024W/（m·K）、容积比热容为0.0013×106J/（m³·K）。利用岩土热响应试验进行地基基础岩土的现场检测，基于傅里叶导热定律确定岩土的导热系数、容积比热容、热扩散系数等参数，用于表示岩土的基础物质属性。由于构成岩土的各组分在比例上存在一定差异，因此不同岩土的导热系数也存在差异，当岩土中的固态矿物质含量降低时，岩土的导热系数也将减小。

2.2 地基基础标准贯入试验

2.2.1 工程概况

以某水利工程中的独立桩基岩土工程为例，该工程选取天然地基作为基础，基底持力层为强风化砂岩层、地基承载力为350kPa。在检测前的准备环节，依据国家规定将抽检数量控制为每200m2不少于1个孔，抽检总数不少于10个孔，基槽每20延米不少于1个孔，各独立桩基需具备1点以上。选用穿心锤以76cm的自由落距将贯入器打入被测试土层中，记录土层力学数据，并且针对打入深度为30cm的锤击数进行记录，其具体的仪器设备及规格参数如表1所示。

2.2.2 检测方法

在检测方法的实际应用上，采用回旋钻进方式开展试验孔的检测作业，确保孔内水位高于地下水位高度，针对孔壁稳定性较差的情况可选用泥浆护壁法进行施工，并且在向标高15cm以上位置钻进时注重及时清理孔底残渣，随后进入下道工序。通常采用自动脱钩自由落锤法进行锤击作业，借此降低导向管与锤子间的摩擦阻力，避免在锤击过程中出现偏心、侧向摇晃问题。在实际检测过程中，应确保贯入器、触探杆、穿心锤处于垂直状态，以30击/min的速率进行锤击，将贯入器打入深度控制在15cm左右，每打入10cm时做好锤击数的记录。倘若锤击数为50击时仍未达到30cm的贯入深度，则需记录好50击的实际贯入深度，并将其与30cm标准贯入深度下的锤击数进行换算，待锤击数达到一致后即可停止试验。

2.3 探地雷达技术

探地雷达技术利用发射天线发射高频宽频带电磁波，利用接收天线接受来自地下介质界面的反射波，用于确定地下介质分布的广谱。

以广州某水利工程为例，采用探地雷达技术针对其完工后的地基基础进行检测，为工程安全评估提供参考依据。选用RIS-K2型探地雷达系统、配合连续剖面法进行试验探测，将天线中心频率设为200MHz、时窗为200ns、单次扫描采样点数为300个、地层电磁波速度为14cm/ns、光栅间隔为0.005m，基于网格化形式进行测线布置。通过测线解释结果可以发现，其闸室基础混凝土厚度为3m，其中某段的电磁波反射信号较差、反射波同向轴连续性较差，由此可推断出其混凝土底板地基较为松散。结合施工现场资料可知，该工程在施工过程中布置了减压导流孔，用于防止地基渗漏破坏基础，因此受细颗粒沙土流失的影响造成地基松散问题，可为安全分析评估与工程病害处理提供参考依据。

表1 仪器设备的规格参数

2.4 地基承载力静载试验

以某水利工程为例，该工程因其地基承载力未达到设计标准而采用粉喷桩加固施工方法，将桩径设为500mm、掺入水泥比为15%，桩端向持力层进入，保障在加固处理后单桩复合地基的最小承载力为175kPa，并且待施工结束后进行竖向抗压静荷试验，用于判断单桩复合地基承载力是否符合标准值要求。具体来说，首先依照设计要求选取50#、74#、98#三个桩位进行试验，选用厚度为50mm的正方形钢板作为承压板，向设计标高位置开挖试验点、凿除虚桩头散落位置、修平桩顶，待密实度达标后放置承压板，确保板中心与桩位中心保持对应，并在钢板上添加带肋钢板，保障刚度达到试验要求。随后依照设计荷载的2倍值施加最大荷载，控制好各级加荷载量与卸荷载量；待完成各级加荷后确定观测时间，通常在前1h内应每30min间隔10min进行一次观测，后30min每间隔15min进行一次观测，其后将观测时间间隔设为30min一次，并确定好沉降稳定标准。最后观察静载荷试验的p-s关系曲线，各试验点承载力基本值均达到175kPa，三个桩位地基的沉降量分别为3mm、3.47mm和6.28mm，符合检测要求。