多重套管技术在水域静探试验中的应用

2020-09-23杨永波

中华建设 2020年8期

杨永波

静力触探试验在岩土勘察中发挥重要作用，但水域静力触探试验面临众多技术困难。本文以孟加拉国帕德玛大桥勘察为例，研发了多重套管技术，在该技术配合下顺利完成超深水域静力触探试验，对提高静力触探试验和勘察能力有重大促进意义。

一、引言

静力触探（PCPT）作为一种快速获得岩土层参数的原位测试方法，是通过将带有探头的探杆匀速贯入土中，利用传感器来探测锥尖阻力Qc，侧摩阻力Fs等参数来间接判定图的物理力学性质的原位试验，对土体扰动肖，试验精度高，在岩土工程中得到了广泛的应用。陆地静力触探试验技术已经比较成熟，在岩土工程勘察中广泛使用。在超深水域进行静力触探试验，需要稳定的试验平台，同时要解决好悬空段探杆约束问题。

孟加拉帕德玛公铁两用大桥横跨南亚大陆最大河流帕德玛河，位于孟加拉首都达卡西南侧约30km，这是迄今中国企业中标最大国际桥梁项目,作为项目参建单位之一，我公司承担了北岸Mawa侧主桥及引桥的岩土勘察工作。管技术，取得了密实砂土层试验深度新的纪录，并登上《湖北日报》头版头条新闻。

图1 项目地理位置示意图

二、静探试验多层套管技术

项目地处恒河三角洲，地层主要为冲洪积覆盖层：上部40m为松散粉细砂；中部40～75m为中密砂土层，局部间夹粘性土；75m以下为密实中、粗砂层，局部含粒径2～5cm的卵砾石。帕德玛河水深20～30m，流塑2～4m/s,大桥主桥为钢管桩，斜度1∶6，设计桩长120～130m。

按照技术要求，静力触探试验要到达120～130m。项目通过架设固定平台，以保证静探试验对稳定性的要求，在施工过程中发挥了重要作用。

图2 静力触探试验固定平台

水域静探试验面临的最大困难就是静探试验探杆的约束问题。河水水深加上平台悬空段，探杆自由段长度约30m。我公司为了满足项目技术要求，结合现场所有材料，研发出多重套管技术。多重套管主要由一系列不同直径的套管组成，主要套管直径如下：φ180，φ146，φ127，φ108，φ63.5，探杆直径φ36，形成“阶梯”状多重套管，相互配合和保护，最终实现对静探探杆自由段的约束，完成水域静探试验。试验过程中，先将多重套管分别打入河床，以期在深层静探试验时，增加探杆四周约束，提高探杆抗弯能力，定位导向之作用。然后在套管内下入静探试验的探杆和探头，分段逐渐增加试验深度。

图3 多重套管结构示意图

在试验过程中，多重套管技术很好地解决了自由段探杆的约束问题。同时，随着试验深度的加深以及地层逐渐变得密实，探杆和套管壁之间的摩擦力越积越大，探杆侧阻力、锥头阻力也逐渐增大，超过固定平台所能提供的反力，一个超深孔静探试验往往无法一次完成。为了保证试验平台和探杆的安全，我们采取分段试验办法，不断加深试验深度：每次静探试验到一定深度（不能继续贯入为止），起拔探杆和多重套管，钻机钻探至上次试验深度位置，再下入多重套管和探杆，接着进行下一次静探试验，如此循环，直到达到预定试验深度。

经对比，静探试验成果曲线与钻探、旁压试验、扁铲试验的成果有良好的匹配性，各种方法相互印证，为本勘察项目岩土参数提取提供了准确依据。基于准确的静力触探试验成果，我们取得了令人欣喜的岩土技术参数，并且在施工单位的试桩过程中得到验证，说明这些提出的技术参数在生产实践过程中是可以实现的，是对所提供参数正确性的有力佐证。