靜力觸探試驗(yàn)兩種特殊的反力裝置形式

王曉斌

(常州市東華巖土工程有限公司，江蘇常州213002)

靜力觸探試驗(yàn)兩種特殊的反力裝置形式

王曉斌

(常州市東華巖土工程有限公司，江蘇常州213002)

靜力觸探既是一種原位測(cè)試手段，也是一種勘探手段。靜力觸探試驗(yàn)傳統(tǒng)做法需要利用地錨作為反力裝置，而城市道路一般為瀝青混凝土路面或混凝土路面，且路線下方常有管線分布，進(jìn)行勘探時(shí)下地錨困難，有時(shí)甚至無(wú)法直接下地錨。文章介紹兩種簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)的特殊反力裝置，巧妙利用道路的結(jié)構(gòu)層，可分別為柔性路面與剛性路面的靜力觸探試驗(yàn)提供必要的反力，為同類工程提供參考。

靜力觸探；道路結(jié)構(gòu)層；特殊反力裝置

1 靜力觸探的作用及優(yōu)點(diǎn)

靜力觸探既是一種原位測(cè)試手段，也是一種勘探手段[1]，它和常規(guī)的“鉆探→取樣→室內(nèi)試驗(yàn)”等勘察過(guò)程相比，不受取樣擾動(dòng)等人為因素的影響，能連續(xù)獲得地層強(qiáng)度和其他方面的信息，具有快速、精確、經(jīng)濟(jì)和節(jié)省人力等優(yōu)點(diǎn)[2]。靜力觸探成果資料能很好地反映土層在原位狀態(tài)下的物理力學(xué)特性，表現(xiàn)了土層力學(xué)性質(zhì)在剖面上的變化。根據(jù)靜力觸探曲線，利用地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，可進(jìn)行力學(xué)分層，估算土的塑性狀態(tài)或密實(shí)度、強(qiáng)度、壓縮性、地基承載力、單樁承載力、沉樁阻力，進(jìn)行液化判別等，還可根據(jù)孔壓消散曲線估算土的固結(jié)系數(shù)和滲透系數(shù)[3]。因此，靜力觸探試驗(yàn)作為工程勘探和測(cè)試手段之一已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，并取得了很好的效果。

2 傳統(tǒng)靜力觸探試驗(yàn)的反力裝置

傳統(tǒng)靜力觸探試驗(yàn)的反力由地錨提供，地錨數(shù)量根據(jù)勘探深度及表層土的性質(zhì)，確定地錨的個(gè)數(shù)和排列形式，一般情況下2～8個(gè)，地錨葉片直徑有25、30、35、40 cm等，可根據(jù)具體情況選用。根據(jù)《靜力觸探試驗(yàn)規(guī)程》(YS 5223—2000)，先在勘探點(diǎn)兩側(cè)的地面上用鐵鍬挖出深度約30 cm的淺坑，放入地錨，將油壓下錨器套在地錨頂端，通過(guò)內(nèi)六裝置，將油壓下錨器扭矩傳至地錨，并緩慢地將地錨擰入土中，然后將靜力觸探機(jī)安裝平穩(wěn)，與擰入土中的地錨牢固連接，為靜力觸探鉆桿貫入時(shí)提供反力。

3 靜力觸探試驗(yàn)傳統(tǒng)做法在城市道路施工中遇到的問(wèn)題

傳統(tǒng)的靜力觸探施工是利用地錨作為反力裝置，但城市道路一般為瀝青混凝土路面或混凝土路面，無(wú)法直接下地錨，也就無(wú)法提供靜力觸探試驗(yàn)時(shí)所需要的反力。傳統(tǒng)做法需開(kāi)挖路面及挖除上部雜填土方可下入地錨，工作面尺寸約為2.5 m×2.5 m，但在路面開(kāi)挖時(shí)會(huì)遇到下述問(wèn)題：

1)由于老城區(qū)道路經(jīng)過(guò)多次改造，雜填土較厚，其成分極其復(fù)雜，由磚塊、塊石、建筑垃圾等組成。又由于雜填土為上層滯水或潛水含水層，其水量較為豐富，長(zhǎng)期為混凝土路面或?yàn)r青混凝土路面所覆蓋，無(wú)法排泄或蒸發(fā)，因此在開(kāi)挖過(guò)程中需要不斷排水，給開(kāi)挖工作帶來(lái)困難，有時(shí)遇到復(fù)雜地段，開(kāi)挖一個(gè)工作面需耗時(shí)2～3 d，施工速度極為緩慢。

2)城市道路路面下方有電力、煤氣、給水、通訊等管線分布，縱橫交錯(cuò)，部分管線因埋設(shè)時(shí)間較長(zhǎng)，相關(guān)管理單位也不能準(zhǔn)確地指出其分布情況及埋深，在開(kāi)挖路面過(guò)程中很有可能會(huì)碰到各種管線，而上述管線一旦遭到損壞，不僅影響居民的生活，而且勘察單位也要承擔(dān)巨大的經(jīng)濟(jì)賠償，尤其是煤氣管線和電力管線的受損還會(huì)危及公共安全。基于上述原因，勘察單位為避免在開(kāi)挖過(guò)程中損壞地下管線，無(wú)法采用大型挖掘機(jī)械，而只能采用人工方式進(jìn)行開(kāi)挖，邊開(kāi)挖邊摸清管線的分布情況，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，施工成本高。

4 靜力觸探試驗(yàn)在城市道路施工中的特殊做法

為充分發(fā)揮靜力觸探試驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，在城市道路快速而簡(jiǎn)便地進(jìn)行觸探試驗(yàn)，下面介紹兩種簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)的靜力觸探特殊方法。

4.1 在柔性路面上(瀝青路面)的施工方法

柔性路面結(jié)構(gòu)層一般由瀝青面層、二灰碎石(水泥穩(wěn)定碎石)、石灰土組成，可利用這兩種材料自身的強(qiáng)度及板塊的自重來(lái)作為靜力觸探的反力。其操作步驟如下：

1)在孔位處開(kāi)挖長(zhǎng)80 cm、寬50 cm的溝槽，深度視道路結(jié)構(gòu)層厚度而定，可用風(fēng)鎬將道路結(jié)構(gòu)層鑿穿。

2)將溝槽兩側(cè)二灰碎石(水泥穩(wěn)定碎石)下的灰土掏空，側(cè)向深度約20～25 cm。

3)在溝槽兩側(cè)中部沿寬度方向用風(fēng)鎬分別鑿出10 cm×(10～15) cm 的耳槽。

4)組裝反吊器，由螺母、墊片、槽鋼、絲杠組成。

5)在溝槽中部將反吊器塞入灰土被掏空位置，兩側(cè)各放置1個(gè)，其作用相當(dāng)于傳統(tǒng)的靜力觸探施工方法的2個(gè)地錨。

6)用洛陽(yáng)鏟將孔位處的雜填土去除，同時(shí)可摸清孔位處是否有地下管線。

7)余下操作與傳統(tǒng)做法相同，其示意圖如圖1所示。

(a)裝置安裝平面示意圖(單位：mm)

(b)1-1′剖面圖

(c) 2-2′剖面圖

4.2 在剛性路面上(混凝土路面)的施工方法

剛性路面結(jié)構(gòu)層一般由20～25 cm的混凝土面層、二灰碎石(水泥穩(wěn)定碎石)、石灰土組成，其原理是通過(guò)膨脹螺絲與混凝土路面之間的摩擦自鎖作用，將與絲桿相連的鋼板固定(絲桿與鋼板焊接牢固)，從而為靜力觸探試驗(yàn)提供反力。本反力裝置也適用于混凝土地坪及地下室混凝土底板上的靜力觸探試驗(yàn)。其操作步驟如下：

1)在孔位處用混凝土路取芯機(jī)開(kāi)孔，將混凝土和二灰碎石(水泥穩(wěn)定碎石)取出。

2)用沖擊電鉆在孔位兩側(cè)各鉆出4個(gè)與膨脹螺絲直徑相適應(yīng)的孔，將膨脹螺絲裝入孔中，旋緊螺母，固定與絲桿相連的鋼板(絲桿與鋼板焊接牢固)，此時(shí)兩側(cè)絲桿的作用相當(dāng)于傳統(tǒng)的靜力觸探施工方法的2個(gè)地錨。

3)用螺旋鉆將孔位處的雜填土去除，同時(shí)可摸清孔位處是否有地下管線。

4)余下操作與傳統(tǒng)做法相同，如圖2所示。

(a) 裝置安裝平面示意圖

(b) 1-1′剖面圖

常州地鐵一號(hào)線地質(zhì)勘察三標(biāo)段貫穿常州主城區(qū)，在該標(biāo)段地質(zhì)勘察中廣泛應(yīng)用上述特殊反力裝置，靜力觸探深度可達(dá)50～55 m。原方案靜力觸探試驗(yàn)的路面恢復(fù)預(yù)算費(fèi)用為100萬(wàn)元，采用了上述特殊反力裝置后，施工速度快，效率高，最終實(shí)際路面恢復(fù)費(fèi)用約為25萬(wàn)元，僅為預(yù)算費(fèi)用的1/4，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

靜力觸探既是一種原位測(cè)試手段，也是一種勘探手段。采用本文介紹的特殊反力裝置，巧妙利用道路的結(jié)構(gòu)層，分別為柔性路面和剛性路面的靜力觸探試驗(yàn)提供必要的反力，可以有效克服城市道路勘探中下地錨困難，甚至無(wú)法直接下地錨的難題，快速、高效、經(jīng)濟(jì)地完成靜力觸探試驗(yàn)。通過(guò)常州地鐵一號(hào)線地質(zhì)勘察三標(biāo)段的地質(zhì)勘察實(shí)踐，證明了本文所介紹的特殊反力裝置的有效性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，可以為同類工程提供一定參考。

[1]中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).靜力觸探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：CECS 04∶88[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，1989.

[2]中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì).靜力觸探試驗(yàn)規(guī)程：YS 5223—2000[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2001.

[3]《工程地質(zhì)手冊(cè)》編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)[M].4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014.

責(zé)任編輯：唐海燕

Two Special Counterforce Devices for Cone Penetration Test

WANG Xiaobin

(Changzhou Donghua Geotechnical Engineering Co.,Ltd,Changzhou 213002)

Cone penetration test (CPT) is an in-situ testing method as well as an exploration method.The traditional practice of CPT uses anchor as a counterforce device.However,in urban road exploration,asphalt concrete pavement or concrete pavement is common,and there are pipelines distributed under the road,resulting in anchoring difficulties.Two special counterforce devices,simple and economical,are introduced,making clever use of the structural layer of roads.The two devices are suitable for flexible pavement and rigid pavement and can provide necessary counterforce for cone penetration test,which will be the references for similar projects.

cone penetration test;pavement structural layer;special counterforce device

10．3969/j．issn．1671-0436．2016．05．005

2016- 05- 05

王曉斌(1971— )，男，高級(jí)工程師。

U412.2

A

1671- 0436(2016)05- 0023- 03