水利工程地基基础岩土试验检测要点分析

2023-12-15刘黔

东北水利水电 2023年12期

刘黔

（惠州市大禹工程质量检测中心有限公司，广东惠州 516000）

随着社会经济发展与进步，越来越多的人开始重视民生环境项目建设。水利工程和大众生活密切相关，水利工程建设质量直接影响着其建设效益。我国地形复杂，存在大量特殊岩土，必须做好基础岩土质量检测工作，全面勘测水利工程地基地质条件，并及时处理不良地质，才能为水利工程地基施工质量提供保障。

1 水利地基岩土检测和特点分析

1.1 水利地基岩土试验检测

水利工程中的地基基础对工程主体具有有效的维护功能，检测基础岩土地基，能够为水利工程施工提供参考依据。加强地基岩土检测质量、保证精准检测结果的前提在于充分了解地基岩土检测要点，从而获取更为准确的地基岩土信息。检测工作中，要注重定量与定性分析，对地基岩土样品进行科学选择，以达到精准检测结果；要做好岩土样品的维护工作，防止样品影响试验检测结果。若试验结果存在偏差，会直接影响到水利工程的后续施工，带来难以逆转的经济损失[1]。因此，为保证维护试验检测准确性，要对试验检测区域科学规划。水利工程基础岩土检测区域多在施工现场与室内展开，其中，根据地基位置现场检测的重点是对岩土机械状态进行探测，主要包括压力试验、静态椎体穿透试验及电源渗透试验。室内检测多是在实验室开展，根据国家律法规定对土壤样品性能进行检测，检测中需将外部影响因素排除掉，具有较强实用性，但同时要保证岩土样品的代表性，才能获取更为可靠、精准的检测数据。

1.2 水利地基岩土试验特点

1）施工隐蔽性较强。相较于其他工程项目，水利工程的建设施工较为特殊，这主要体现在其岩土工程的隐蔽性较强，为此，工作人员采取相关的防护措施或开展的桩基础施工作业都发生在较为隐蔽的环境中。若工作人员未对施工质量进行严格控制，会造成严重的工程运营问题，所以，在水利地基岩土检测工作中，应对施工全过程进行严密监测，防止发生误操作行为[2]。

2）工程具有较大不确定性。我国幅员辽阔，地形地貌非常复杂，不同地区的环境因素、气候条件等会对岩土性质产生影响，岩土勘测报告往往很难反映出真实测试结果。水利工程施工方式会对地基岩土特性产生影响，这就需要在施工过程中做好岩土检测工作，对施工现场进行精准分析。

3）操作具有区域性。由于水利工程地基岩土检测存在特殊性，不同区域选择同一试验方法会有不同检测结果，因此，岩土试验检测应保证数据的真实性、准确性，同时，选择针对性的施工技术，并重点关注设计参数合理性与施工抗剪强度[3]。

2 试验检测方法

2.1 岩土热物性参数

岩土热物性参数包括容积比热容、热扩散系数及岩土导热系数等，通常采用傅里叶导热定律对导热系数γ进行计算：

式中：q为法线方向热流密度；T为温度；n为岩土导热系数。表1 为岩土热物性参数。

表1 地基岩土热物性参数

通常来说，如果岩土组分比例有所差异，其综合导热系数也有所不同。由表1 可知，岩土空气导热系数比固态矿物质小，增加岩土孔隙率或者减少岩土内所含固态矿物质，都会导致其综合导热系数下降[4]。

2.2 地基基础岩土试验

首先，进行室内试验检测，即根据地基岩土检测项目，将岩土样品加工为一定形状，再通过各种方式展开系统、全面的地基岩土试验，但试验检测结果通常很难将现场情况真实反映出来；其次，进行现场试验检测[5]，该方式包括荷载与静力触探等，即在水利工程现场对天然岩土进行直接检测，以明确岩土力学性能与相关参数，也叫作原位检测。荷载是比较常见的现场试验检测方法，该方法对地基受力状态做出现场模拟，有助于提升测试精度。现场检测会消耗掉大量的时间、人力及物力，且检测过程中还极易受到外界因素影响。为保证检测精度及所选试验场地的合理性，在检测过程中应确保岩土样品量充足。

2.3 地基岩土初始低温测试

水利工程施工中，回填材料通常会散发出热量，在测试前应将岩土温度恢复至正常状态。因为不同钻孔的地质差异性较为显著，所以恢复时间也不同，一般会采用加热循环法、外置与内置温度传感法检测岩土初始温度[6]。通过加热循环法测试岩土初始低温时，岩土初始温度的稳定时间在24 h 以上，控制温度在0.5 ℃以下，随着时间变化，初始低温也会相应发生改变。设置检测时间为50 h，在达到规定测试时间后，保持稳定的进、出口水温，该情况下的回水温度为29.0 ℃，交换热量为3 740 J/s，流速为0.45 m/s。

2.4 静载试验检测

静载试验可以将桩体水平和竖向承载力检测出来，能够为测算分析桩体数据提供试验依据。对地基基础质量进行检测时，静载试验检测法能够提高地基检测精度，还能严格控制检测误差。静载试验荷载数据能够优化桩体的整体受力，为控制桩受力条件提供保障。因此，对于综合控制比例而言，静载试验检测技术发挥着重要作用。

2.5 钻孔取芯检测

钻孔取芯检测可对水利工程地基基础质量进行有效控制，能够检测基础桩中的混凝土强度，控制混凝土胶结离析问题。但是，钻孔取芯测算比例速度慢、成本高，会在某种程度上影响到桩基工程检测的发展。为避免出现地基检测不合格问题，选择钻孔取芯检测过程中，应对构件布局进行严格控制，综合分析水利工程桩基结构。钻孔取芯联合其他检测技术，能够精准测算与评估检测全过程，有效控制水利工程地基基础结构。

3 试验检测要点

3.1 选择岩土样品

1）严格控制水利地基岩土数量。选择相同区域的岩土样品时，必须保证所选样品具有代表性。如果地基厚度有所差异，所选岩土样品应遵循均衡性原则，为地基岩土物理性质提供保障。因此，在选岩土样品时，要对土壤结构变化进行严格控制[7]。

2）注重季节变化。干旱季的岩土较为密集，而阴雨天气的岩土则较为松散，所以，在土地承受能力有所改变的情况下，也会改变土地结构，继而破坏土地结构。对该类问题，现场试验过程中，要保证所选岩土样品具有代表性。

3）优化选样流程。根据岩土样品与原状土样，可区分为不同流程。采集岩土主要选择原状土采集的方式，钻孔与取土器联合取样。岩土样品选择期间，技术人员要根据水利工程实际情况，科学指导和优化采样流程，对岩土取样地点、取样时间进行严格控制。

4）样品质量信息化标准。信息化标准主要包括样品采集手段、项目检测质量及检测数量等，应严格按照信息化标准，保证所采岩土样品能达到最佳效果，并使其具有检测代表性，有效提升水利工程施工安全和质量。

3.2 岩土样品采集方式

水利工程地基岩土试验检测前，需要选用具有代表性的岩土样品，从而为测试结果的精准性提供保障。岩土采样是取得样品的关键，在采集过程中，要明确最佳岩土采样方式，采样包括岩土采样、无干扰土壤采样，使岩土样品具有代表性。为能顺利采集样品，应派遣专业团队做好采样引导工作，对采样区域的信息、规格等进行详细记录，保证岩土试验检测精准性、可靠性。采样期间，要对采样区域进行合理划分，有效控制采样点数量，保证所设采样点的合理性，提升采样信息的参考价值。岩土试验检测期间，要保证同一水平面与垂直面均匀采样。但对斜坡、滑坡部位，水源会对土壤层产生影响，造成土壤状态出现变化，直接影响到样品的适用性，此时，样品就很难代表整体的岩土性质。

3.3 岩土样品质量

水利工程中，样品质量会对采样的有效性产生直接影响，为保证岩土样品质量，岩土样品应具备：1）自然性。岩土样品采集过程中，必须遵循自然条件，禁止采用已被人工污染或影响的岩土样品。2）代表性。确定采样位置要优选自然区域，尽可能保留土壤的原始成分与湿度，确保测试结果符合岩土情况。水利工程钻孔施工过程中，要保证孔径在12 cm 以上。为避免对土壤生态造成破坏或更改土壤形态，要选择薄壁平地机采样，以减轻对土壤的影响程度[8]。此外，设置岩土采样点时，应选择坑井、钻孔或者基岩部位。3）在样品制备时，要防止因人工误操作而导致的裂缝。如果岩土样品粗糙度比标准尺寸略小，可用于试验检测。岩土样品直径和高度比必须保证在1∶2。

3.4 岩土样品存储

水利工程岩土检测中，正确存放岩土样品可保证取样效率。由于样品收集后并不立即用于试验，所以，要保证样品的利用价值，就一定要做好样品的储存工作，这样才可以保证其有效性。存放样品时，应将样品放入密闭的圆筒内，在圆筒外做好标记。同时，还需将圆筒的空隙填满，以防止被泥土所污染，并采用胶布做好封口，避免湿气及气体渗入，在做样品时，不但要保持原来的状况，还要进行测试。为防止试样水分含量的改变，应将试样存放于适当的温度和湿度条件下。为保证试样的品质，应根据试样的种类，采取相应的储存方式。如泥土样品，就必须要用无菌纱将其包裹起来，然后将其融化，贴上标签。在保存样品时，为了保证测试的精度，需要保证保存的环境是合适的，从而防止因环境变化而引起的测试误差。

3.5 岩土样品运输

岩土样品收集完毕后，应立即送往化验室做检验。试样送往化验室时，要做好试样与试样之间的间隙处置。例如，在采集岩石和土壤样品时，为了方便搬运，必须将样品装在一个盒子里，才能安全地保存在列车上。采用盒式贮藏方法，应该采用保护层，将试样与箱体间的间隙填满，可以避免因试样的撞击而产生裂缝，可解决因颠簸引起的震动问题。在填料的选用上，可选用麦秆、软纸等。在送样时，还需要对行车速度进行控制。