輕型靜力觸探技術(shù)在縣級(jí)小型水利工程中的應(yīng)用

張國(guó)慶

靜力觸探是地基土勘察技術(shù)中的一種原位測(cè)試方法，兼具勘探和測(cè)試雙重功能，能比較直觀地了解所測(cè)試土層的性狀，20世紀(jì)60年代以來(lái)在國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并由機(jī)械化進(jìn)入到自動(dòng)化程度很高的電子量測(cè)階段，其快速、準(zhǔn)確、輕便的特點(diǎn)深受國(guó)內(nèi)外勘察、設(shè)計(jì)和施工單位的歡迎。

一、靜力觸探的原理與特點(diǎn)

1.靜力觸探的原理

靜力觸探是通過(guò)靜壓力裝置將裝有傳感器的觸探頭以一定的速率壓入土中，利用探頭內(nèi)的力傳感器，通過(guò)電子量測(cè)儀器將探頭在土層中受到的貫入阻力記錄下來(lái)，并將該阻力與土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)建立地區(qū)性的相關(guān)關(guān)系，利用這些相關(guān)關(guān)系便可確定該地區(qū)土的某些物理力學(xué)性質(zhì)或承載力，以此來(lái)了解土層的工程性質(zhì)。靜力觸探技術(shù)主要用于查明地基土特性、劃分土層、確定地基土的變形模量和天然地基承載力以及地基土的其他物理力學(xué)指標(biāo)、檢驗(yàn)地基處理和地基加固的質(zhì)量、判別砂土的液化、選擇樁基持力層等方面。

2.靜力觸探技術(shù)的特點(diǎn)

靜力觸探與常規(guī)的鉆探相比有著很大的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)在：①采用電測(cè)探頭，靈敏度高，能反映土層在垂直方向的細(xì)微變化，也能連續(xù)測(cè)出土層的貫入阻力，從而可了解整孔的土層狀況，得到完整的柱狀圖；②由于靜力觸探創(chuàng)造性地改變了常規(guī)勘察方法中必須進(jìn)行的鉆孔、取樣、土工試驗(yàn)三道工序，直接以觸探指標(biāo)來(lái)提供地基參數(shù)，因而可縮短勘探周期；③改變了以往原位測(cè)試取樣困難或土樣的擾動(dòng)、失水等對(duì)勘察質(zhì)量的影響，使勘察質(zhì)量大為提高；④可直接測(cè)出樁基設(shè)計(jì)必需的基本參數(shù)，靜力觸探的觸探頭入土?xí)r與預(yù)制樁打入時(shí)的工況較為接近，可看作是一小直徑樁的現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)，可以為樁基設(shè)計(jì)解決關(guān)鍵問題；⑤省力、方便，能提高工效，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。除上述優(yōu)點(diǎn)外，因探頭材料等問題，靜力觸探尚不適用于卵石層及特別硬的土層，也不能查明地下水位埋深。

二、各種勘探手段的比較

1.靜力觸探與其他勘探手段的比較

地基勘探的手段較多，除靜力觸探外，還有螺紋鉆及其他類型的鉆機(jī)等，相比而言各有特點(diǎn)（如表1）。靜力觸探特別適合于時(shí)間要求緊，需當(dāng)場(chǎng)了解土層力學(xué)性狀的工程項(xiàng)目。

2.各種類型靜力觸探設(shè)備的比較

由于靜力觸探設(shè)備種類、記錄方式較多，目前工程中常用的靜力觸探測(cè)試設(shè)備情況見表2。

三、輕型靜力觸探及其應(yīng)用

1.輕型靜力觸探的特點(diǎn)

表1 各種勘探手段比較

表2 靜力觸探設(shè)備比較

表3 靜力觸探在濱?？h中小型水利工程中的應(yīng)用

輕型靜力觸探通常指3T、2T的靜力觸探測(cè)試儀，均采用手工搖動(dòng)，不用電源，以鏈條傳動(dòng)上下靜探桿，操作簡(jiǎn)單。設(shè)備總高1.3m左右，占地僅0.5m2，整機(jī)可拆卸，搬移方便。

2.輕型靜力觸探在濱?？h中小型水利工程中的應(yīng)用

（1）濱海縣中小型水利工程的特點(diǎn)

濱?？h中小型的水利工程主要包括一些橋梁、泵站、涵閘、駁岸等，其特點(diǎn)是投資規(guī)模較小，時(shí)間要求很緊，建設(shè)位置偏僻，交通運(yùn)輸不便等，而且測(cè)試基地范圍小，并且有些地段不適合大型設(shè)備的進(jìn)出及施工。根據(jù)各種測(cè)試手段的分析，認(rèn)為輕型靜力觸探在中小型水利工程的前期勘探中能發(fā)揮重要作用，更顯其靈活、快速、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

（2）輕型靜力觸探的應(yīng)用情況

濱?？h早在20世紀(jì)90年代就在水利工程中應(yīng)用靜力觸探，根據(jù)中小型水利工程特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究各種勘探設(shè)備的特點(diǎn)及適合范圍后，認(rèn)為縣市一級(jí)的小型勘測(cè)單位，配備輕型靜力觸探測(cè)試儀，輔以螺紋鉆了解淺部土層，加上不斷積累的工程經(jīng)驗(yàn)，可以滿足正常的前期工作需要。通常的控制深度基本可按下列原則掌握：農(nóng)橋20～25m；小型涵閘15～20m；小型泵站15～20m；河道擋墻5～10m。根據(jù)靜探測(cè)試曲線的線型特點(diǎn)，結(jié)合區(qū)域土層資料進(jìn)行綜合分析，可以獲取滿足設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)。

①2007年濱?？h灘涂圍墾項(xiàng)目基礎(chǔ)設(shè)施配套中有幾座橋梁，因方案選擇及總投資估算需及時(shí)了解基地的土質(zhì)情況，由于線路長(zhǎng)且沿線又缺乏電源，故選用了配備有多功能測(cè)量?jī)x的輕型靜力觸探設(shè)備，達(dá)到了及時(shí)、直觀、準(zhǔn)確的效果。

②翻身河交通橋位于濱海縣濱海港鎮(zhèn)，橋址離最近的機(jī)耕路1km以上，交通不便，一般勘探設(shè)備很難運(yùn)輸?shù)轿?，故采用輕型靜力觸探作為主要勘探手段，輔以螺紋鉆等了解土質(zhì)情況，為橋梁設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)資料，滿足了設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了預(yù)期目的。

③淮河入海水道渠北排灌處理工程中的天場(chǎng)排澇站位于淮河入海水道北側(cè)淤土段，原老站位于入海水道堤線以內(nèi)，擬拆除后在堤外新建低洼地排澇站。工程建設(shè)前期正值入海水道河道開挖高峰期，區(qū)域內(nèi)交通不便，新建站址位于待拆遷民房下，尚未拆除就要進(jìn)行前期勘探，也選用了輕型靜力觸探，既保證了民房的安全，又提前做好了前期工作，為泵站的設(shè)計(jì)、新建發(fā)揮了作用。

④濱?？h城新城區(qū)建設(shè)南湖整治中，南湖為建設(shè)縣行政辦公中心取土剩下了大水坑，設(shè)計(jì)人員根據(jù)沿湖面雜亂、尚不成岸線、勘探作業(yè)區(qū)狹小、移位搬點(diǎn)頻繁、駁岸線較長(zhǎng)、電源較難保證等特點(diǎn)，利用輕型靜力觸探解決了各種矛盾，滿足了建設(shè)需要。

近年來(lái)，濱海縣縣級(jí)水利工程面廣量大，大量的小型水利工程開工建設(shè)，時(shí)間緊，要求高，使靜力觸探技術(shù)得到了全面運(yùn)用，參與了新城區(qū)、開發(fā)區(qū)、灘涂圍墾及農(nóng)水配套的橋梁工程，小型泵站改建的小型泵站、涵閘工程，河道兩側(cè)的擋墻護(hù)岸等工程的建設(shè)。設(shè)備的應(yīng)用情況見表3。

2003年，3T靜探測(cè)試儀進(jìn)行局部改裝，一側(cè)安裝了電動(dòng)機(jī)，以電傳動(dòng)，使之可電動(dòng)、手搖兩用，并將測(cè)試儀與筆記本式電腦相聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試、記錄、儲(chǔ)存、整理同步，使野外測(cè)試做到快速、準(zhǔn)確、高效，為濱海縣的中小型水利工程設(shè)計(jì)提供了可靠保證。

四、結(jié)語(yǔ)

輕型靜力探觸能快速、精確獲得測(cè)試數(shù)據(jù)，十分適合縣級(jí)基層小型工程的特點(diǎn)，能迅速為領(lǐng)導(dǎo)決策、設(shè)計(jì)前期工作提供科學(xué)依據(jù)。輕型靜力觸探適應(yīng)性強(qiáng)，不僅能很好地為水利工程服務(wù)，同樣也適合于其他行業(yè)，為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)，應(yīng)用前景廣闊■