芻議巖土工巖土工程勘察外業(yè)工作的技術(shù)與措施

【摘要】分析巖石工程外業(yè)工作中“取樣、勘察、鉆探、地質(zhì)編錄以及觀測(cè)”等的技術(shù)，并總結(jié)分析巖土工程勘察外業(yè)的重要性。

【關(guān)鍵詞】巖土工程勘察；鉆探；取樣；地質(zhì)編錄；水文地質(zhì)調(diào)查

前 言

巖土工程勘察外業(yè)工作主要包括：工程地質(zhì)鉆探、野外取樣、野外地質(zhì)編錄、水文地質(zhì)觀測(cè)。本文結(jié)合工程實(shí)踐對(duì)巖土工程勘察外業(yè)進(jìn)行簡(jiǎn)單探討。

一、工程地質(zhì)鉆探

巖土工程外業(yè)工作的第一步就是鉆孔定位，因?yàn)楣ぷ麟y度不大而容易導(dǎo)致出現(xiàn)的問題很多，比如：鉆孔位置有偏差、放置樣本不規(guī)范等問題，雖然問題看似小卻會(huì)造成基坑的地質(zhì)條件與設(shè)計(jì)報(bào)告不相符合。鉆孔偏差大就無法確定地下水的流向、深度以及地層標(biāo)高，給后期工作增加不必要的難度。因此確保鉆孔定位的準(zhǔn)確是地質(zhì)資料的第一代表性條件。

它的工序概括分為三步：建立控制網(wǎng)點(diǎn)、放樣定位，閉合檢查、鉆孔。第一步建立網(wǎng)點(diǎn)要采用GPSRTK或者是全站儀等科技工具，然后運(yùn)用極坐標(biāo)的方法進(jìn)行第二步，放樣定位，同時(shí)檢查工作是否規(guī)范，放樣的精確度要達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，這根據(jù)不同的施工要求產(chǎn)生相應(yīng)的浮動(dòng)。我國(guó)目前的地質(zhì)工程中，因其技術(shù)難度不高，一般由單位農(nóng)民工在技術(shù)員的指導(dǎo)下作業(yè)，把鉆探工作分離在巖土工程之外，正是這種不重視的態(tài)度導(dǎo)致作業(yè)操作不規(guī)范，造成樣本失真等問題，因此，在鉆探這一工序上要加強(qiáng)質(zhì)量管理控制[1]。

鉆探過程要盡量避免對(duì)相關(guān)地段的影響，這就意味著取樣時(shí)要準(zhǔn)確地下水位的深度，精確地層的劃分。在由砂土、粉土、淤泥土等巖體簡(jiǎn)單的地質(zhì)上，選用100型鉆機(jī)回轉(zhuǎn)式進(jìn)行工作，在遇到碎石土改用沖擊鉆進(jìn)。這是相對(duì)簡(jiǎn)單的施工，在遇到干鉆作業(yè)時(shí)，就相對(duì)需要增加工序，因?yàn)楦摄@是指在水位上層鉆探，因此施工前要加水對(duì)土質(zhì)先行濕潤(rùn)，并采用二重或三重管鉆進(jìn)，避免地質(zhì)坍塌。

二、原位測(cè)試

1、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

貫入試驗(yàn)就是對(duì)樣本地質(zhì)的巖土密實(shí)度和液化指數(shù)進(jìn)行計(jì)算確定。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)只針對(duì)于地質(zhì)屬于砂土或粉土?xí)r的方法。一般情況試驗(yàn)深度在20m以下的地面。試驗(yàn)的目的是判斷液化等級(jí)和巖土物理參數(shù)防止土層的破壞，作業(yè)時(shí)，執(zhí)行有關(guān)技術(shù)規(guī)定，保證施工器械刃口完整無缺并采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、泥漿護(hù)壁，確保標(biāo)準(zhǔn)貫入的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。

2、重型動(dòng)力觸探

巖土土質(zhì)分很多種類，標(biāo)準(zhǔn)貫入只是針對(duì)砂土、粉土?xí)r的貫入方式，在碎石類的地質(zhì)中就需要改變策略，采用重型動(dòng)力觸探。重型動(dòng)力觸探在施工過程因?yàn)樗槭链嬖趭A層現(xiàn)象而需要采取連續(xù)不間斷的擊入方式，避免遺漏碎石軟弱夾層。重型動(dòng)觸錘擊頻率在每分鐘15次到30次之間[2]。

3、靜力觸探試驗(yàn)

靜力觸探試驗(yàn)是在巖土工程勘察為軟土、粘土地質(zhì)時(shí)，進(jìn)行的試探。結(jié)合相關(guān)取樣資料、地層劃分，力學(xué)參數(shù)一般采用雙橋靜力觸探。試驗(yàn)為保證準(zhǔn)確性應(yīng)嚴(yán)格參照標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)執(zhí)行，深度在2m左右。

三、取樣

取樣僅限于Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)的土樣采取，樣本的研究并沒有可靠的數(shù)據(jù)，只是通過工程分析確定可取性。在鉆探取樣過程中，總體土層會(huì)有不同程度的干擾變動(dòng)，這會(huì)影響測(cè)試的結(jié)果。因此，第一，取土器要完好無損、性能安全，不得存有孔底殘?jiān)?、取樣管?nèi)干凈，光滑清晰、整體管狀圓整，接口閉合。第二，取樣位置控制達(dá)到在1m以上時(shí)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，禁止孔徑小于取土器口徑，出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。

對(duì)流塑，什么樣的土質(zhì)對(duì)應(yīng)什么樣的取土方法，粘土、粉土、淤泥質(zhì)土等Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)土樣用壓入法采用薄壁取土器。硬土取樣用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)采用單動(dòng)、雙動(dòng)二、三重管取土器。壓入法采?、窦?jí)土樣時(shí)，貫入速度要不小于每秒0.1m并連續(xù)快速靜壓貫入取土器。Ⅱ級(jí)土樣采取為防止土樣脫落，貫入取土器用回轉(zhuǎn)和靜置方法間斷靜壓或重錘少擊，鉆進(jìn)土層時(shí)就高轉(zhuǎn)速；鉆進(jìn)卵石層就低轉(zhuǎn)速；硬塑土層也采用高轉(zhuǎn)速，保證鉆機(jī)垂直平穩(wěn)，扭斷土樣獲得樣本。取土器為避免頻繁更換管靴，應(yīng)該具自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，防止效率無法達(dá)標(biāo)。

土樣取出后，土樣筒及時(shí)清洗擦拭、保持干凈清潔，不能留有水漬，蓋上土樣蓋并用膠帶密封保存，貼好明細(xì)標(biāo)簽，方便下次取用。取出的土壤樣本也要規(guī)范保存，不能雨淋、震動(dòng)、結(jié)塊。

四、地質(zhì)編錄

鉆孔地質(zhì)編錄是第一手地質(zhì)資料，記錄的是鑒定和描述巖土的物理力學(xué)性質(zhì)，作為基礎(chǔ)資料具有絕對(duì)的真實(shí)性。查閱鉆孔地質(zhì)編錄可以確定土體工程地質(zhì)性質(zhì)、合理劃分地層、編寫勘察報(bào)告。它包括室外到室內(nèi)巖土特點(diǎn)的綜合編錄，有鉆進(jìn)過程記錄內(nèi)容以及土層狀態(tài)、土層性質(zhì)、土層濕度隨時(shí)間變化的相關(guān)數(shù)據(jù)。工作嚴(yán)謹(jǐn)性高、技術(shù)性強(qiáng)，所以，必須是由經(jīng)過訓(xùn)練的技術(shù)人員應(yīng)按規(guī)定格式及時(shí)填寫，并保證時(shí)效性，這意味著鉆孔地質(zhì)編錄要在鉆進(jìn)過程中填寫，嚴(yán)禁鉆進(jìn)完成后再進(jìn)行回憶摘錄[3]。

1、巖土描述填寫

巖土的性質(zhì)應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)描述的基礎(chǔ)上根據(jù)有關(guān)規(guī)定結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果綜合確定。粘土、粉土的地質(zhì)編錄側(cè)重室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果；砂土、碎石土的地質(zhì)編錄側(cè)重于野外。巖土性質(zhì)的地質(zhì)編錄不僅描述碎石土風(fēng)化程度、顆粒形狀、母巖成分、充填物的密實(shí)度等野外特征，還有碎石土的顆粒級(jí)配等室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果。砂土也存在顆粒級(jí)配的室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果和砂土的礦物組成、密實(shí)度、顆粒形狀、顏色等野外特征。還有粉土和粘土搖振反應(yīng)、干強(qiáng)度和韌性、光澤反應(yīng)等室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果以及顏色、濕度密度、結(jié)構(gòu)、包含物等野外特征。特殊性土在地質(zhì)編錄上還要描述堆積年代、特殊性質(zhì)、嗅覺味道等。

2、鉆進(jìn)過程記錄

鉆進(jìn)過程記錄側(cè)重鉆進(jìn)難易程度、操作手感、進(jìn)尺速度、地下水位、和孔內(nèi)縮徑、回淤等反映地下巖土特征的內(nèi)容。對(duì)于碎石土這種取心困難的地層，記錄鉆進(jìn)難易程度、鉆進(jìn)速度、鉆桿跳動(dòng)情況是關(guān)鍵，這些描述反映夾層界線和巖土密實(shí)度。因?yàn)樗槭敛煌诜弁?、砂土的?jiǎn)單，用到了水或沖洗液輔助鉆孔，因此，鉆筒內(nèi)的充填物砂及夾層往往容易在持續(xù)重力的貫入方式下被沖洗液帶走，凸顯出鉆探編錄的困難。被沖洗液帶走的夾層厚度、埋藏深度、力學(xué)性質(zhì)等性質(zhì)是影響工程性質(zhì)的關(guān)鍵。還有一種有難度的土質(zhì)是可塑性粘土，要利用鉆孔縮徑能夠確定分層界線，它的鉆探編錄也不容疏忽。

五、地下水調(diào)查

工程地質(zhì)和水文地質(zhì)兩者在巖土工程中互相作用、互相影響、關(guān)系密切。因?yàn)榈叵滤菐r土體的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，所以水文地質(zhì)問題一直是巖土問題乃至建筑問題的重要問題。地下水直接影響巖土的成分，也就是直接影響巖土體工程的性質(zhì)。直接與地下水有關(guān)的巖土工程項(xiàng)目有：地下室的防水和抗浮、地下水對(duì)建筑物的腐蝕、基坑疏干降水與隔水防滲等等。因此，進(jìn)行地下水調(diào)查、判定地下水侵蝕性是巖土工程勘察外業(yè)工作的一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。

地下水調(diào)查包括水位的測(cè)量，鉆孔時(shí)遇到砂土和碎石土，地下水水位就不能低于0.5米高；粘土和粉土不能低于8米高。遇到不符合作業(yè)的水位應(yīng)采取套管隔水的止水措施，方便作業(yè)施工。除了水位的測(cè)量外還有水樣的采集，地下水因長(zhǎng)年在建筑或者地表下，水質(zhì)有所變化，因此要進(jìn)行水質(zhì)分析，判定其對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕性。一些多層的地下水還要分層取樣，作好記錄，對(duì)不符合施工標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)，采取有效措施防止破壞。

結(jié)束語(yǔ)

巖土工程勘察外業(yè)工作是勘察工作的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其質(zhì)量直接影響巖土勘察工作的成果，對(duì)合理進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、保障工程質(zhì)量起決定作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王德強(qiáng).巖土工程勘察外業(yè)工作的技術(shù)與措施[J].探礦工程-巖土鉆掘工程，2014，（5）：69-71.

[2] 徐榮.巖土工程勘察土工試驗(yàn)中的常見問題[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2013，（8）：138-138，148.

[3] 賴惠明.巖土工程勘察中存在的技術(shù)問題探討[J].四川建材，2007，33（3）：199-200.

汪元有（1987-），男，貴州六盤水人，廣東省工程勘察院東莞分院助理工程師，主要從事巖土工程相關(guān)技術(shù)工作。