水利水電工程地基基礎(chǔ)巖土試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

劉志萍，李金鐘

（紅河州紅禹工程質(zhì)量檢測(cè)有限責(zé)任公司，云南 紅河 661199）

建設(shè)高質(zhì)量的水利工程關(guān)系到國(guó)家發(fā)展、社會(huì)民生。我國(guó)疆域遼闊，地質(zhì)復(fù)雜，不同地區(qū)的地質(zhì)特性差異較大，特殊性巖土地質(zhì)存在的區(qū)域較大，為我國(guó)水利工程建設(shè)帶來(lái)了一定的難度。為進(jìn)一步確保水利工程的穩(wěn)定性及安全性，應(yīng)該在施工前做好巖土質(zhì)量檢測(cè)，使施工環(huán)境更加清晰，對(duì)于劣質(zhì)條件進(jìn)行及時(shí)處理，如此才能夠確保水利工程的質(zhì)量。

1 水利工程中巖土質(zhì)量檢測(cè)工作的重要性

在任何國(guó)家，水利工程的重要性都是不言而喻的，為減小巖土地質(zhì)對(duì)水利工程建設(shè)的影響，保證工程基礎(chǔ)建設(shè)的質(zhì)量及穩(wěn)定性，就必須進(jìn)行巖土工程質(zhì)量檢測(cè)工作。它能夠幫助水利工程施工人員清楚當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件，使施工人員能夠針對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行施工。若當(dāng)?shù)氐鼗患眩軌蛑苯油ㄟ^(guò)檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，第一時(shí)間進(jìn)行有效的處理，避免施工過(guò)程中發(fā)生安全事故。水利工程屬于規(guī)模較大、投入較高的工程建設(shè)之一，它需要消耗大量的人力、物力及時(shí)間。若是在施工過(guò)程中或施工結(jié)束后發(fā)現(xiàn)巖土質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題、地基建設(shè)存在隱患，將需要浪費(fèi)大量的成本進(jìn)行彌補(bǔ)。而巖土質(zhì)量檢測(cè)工作在成本投入上相對(duì)較小，但是卻能避免后期在維護(hù)管理工作中投入大量費(fèi)用，同時(shí)能夠降低工程的安全隱患，增加工程的安全系數(shù)，在水利工程建設(shè)中占據(jù)著不容忽視的地位。

2 水利水電工程地基基礎(chǔ)巖土質(zhì)量檢測(cè)的特點(diǎn)

2.1 具有一定的不確定性

我國(guó)因面積廣闊導(dǎo)致不同地區(qū)地勢(shì)地貌差異較大，整體地貌環(huán)境復(fù)雜。不同地區(qū)的環(huán)境及氣候條件存在著很大的區(qū)別，這對(duì)當(dāng)?shù)貛r土性質(zhì)具有較大的影響。同時(shí)，這些因素也直接決定著巖土工程勘測(cè)結(jié)果不能完全將巖土性質(zhì)進(jìn)行體現(xiàn)，仍需要通過(guò)巖土試驗(yàn)檢測(cè)進(jìn)行分析。另外，當(dāng)?shù)貛r土特性也會(huì)受工程施工情況影響，隨時(shí)發(fā)生變化。這就要求在施工過(guò)程中結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，進(jìn)行嚴(yán)密的巖土實(shí)驗(yàn)檢測(cè)。

2.2 操作的區(qū)域性

同一種檢測(cè)方法在不同地區(qū)實(shí)行，會(huì)得出不同的結(jié)果。因此，在不同地區(qū)進(jìn)行巖土工程試驗(yàn)所采用的方法也應(yīng)有所區(qū)別。對(duì)于水利工程而言，巖土工程試驗(yàn)結(jié)果必須準(zhǔn)確，具有參考價(jià)值。因此，針對(duì)不同區(qū)域的不同巖土性質(zhì)應(yīng)該選擇更具針對(duì)性的檢測(cè)方法。

3 樣品采樣、保存及運(yùn)輸

3.1 采樣方式

為保證樣品采集的質(zhì)量，首先，應(yīng)掌握恰當(dāng)?shù)牟蓸臃椒ǎ渲凶钪匾膬煞N方式為巖石采樣與未受干擾土壤采樣。其次，為了確保采樣過(guò)程的順利與科學(xué)，應(yīng)該聘請(qǐng)專業(yè)的技術(shù)人員對(duì)采樣過(guò)程進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)。同時(shí)，詳細(xì)記錄采樣的區(qū)域、時(shí)間及樣品規(guī)格。如此能夠?yàn)闄z測(cè)提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，使檢測(cè)擁有更加全面的依據(jù)，從而保證檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性。最后，為保證樣品的代表性，應(yīng)該對(duì)采樣區(qū)進(jìn)行科學(xué)的劃分，設(shè)置數(shù)量合適、地點(diǎn)恰當(dāng)?shù)牟蓸狱c(diǎn)，確保采樣的數(shù)據(jù)具有高度的參考價(jià)值。另外，為避免樣品的代表性不足，應(yīng)該選擇在同一水平垂直面的采樣點(diǎn)進(jìn)行樣品采集。斜坡與滑坡的土壤作為樣品代表性不足，因其土壤層易受到地底水源及降雨的破壞，還會(huì)受到污染成分的影響，從而導(dǎo)致土壤狀態(tài)發(fā)生變化，會(huì)降低樣品的適用性。

3.2 樣品質(zhì)量

樣品的質(zhì)量決定著檢測(cè)結(jié)果的有效性，在采樣過(guò)程中選擇合理的、恰當(dāng)?shù)臉悠?，保證樣品的品質(zhì)，會(huì)使檢測(cè)結(jié)果更具科學(xué)性。對(duì)于樣品質(zhì)量的要求有以下幾點(diǎn)：

（1）自然性。所有進(jìn)行巖土試驗(yàn)檢測(cè)的樣品都必須保有其最自然、最真實(shí)的模樣，不能在后天因人工因素對(duì)其造成改變。要保證樣品維持在原始狀態(tài)，不能偏離其自然形成的條件。如此才能夠保證測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性及實(shí)用性，保證實(shí)驗(yàn)得出的參數(shù)能夠代表該地區(qū)的巖土土質(zhì)。

（2）代表性。樣品必須能夠代表該片土壤的實(shí)際情況。樣品的代表性強(qiáng)調(diào)，在進(jìn)行樣品采集時(shí)務(wù)必保證該土壤為自然地或是沒(méi)有經(jīng)過(guò)特殊處理的測(cè)試坑、平孔、導(dǎo)孔、軸與鉆孔。既要保證樣品中擁有土壤中最天然的成分，同時(shí)在濕度方面能夠與原土壤盡可能保持一致。只有如此才能夠確定樣品是合格的，利用這份樣品進(jìn)行的檢測(cè)，結(jié)果能夠直接反映實(shí)際巖土狀況。為保證樣品的代表性，在進(jìn)行鉆孔作業(yè)時(shí)，要確保每個(gè)孔徑都超過(guò)12cm。另外，在進(jìn)行樣品開(kāi)采時(shí)，盡量選取薄壁平地機(jī)。這種機(jī)械專門應(yīng)用于特殊作業(yè)，能夠有效地避免因開(kāi)采作業(yè)而造成周圍土壤狀態(tài)變化。在采樣點(diǎn)的選擇上，也應(yīng)遵循不影響土壤狀態(tài)這一原則，經(jīng)常被選擇的采樣點(diǎn)有基巖的露頭部分，基巖坑、井、溝、洞與鉆孔中，施工現(xiàn)場(chǎng)的巖床或鉆孔巖心。

（3）避免因人工因素造成巖土樣品裂縫。在樣品采集與保存中應(yīng)注重對(duì)樣品的保護(hù)，保證樣品不因人為問(wèn)題導(dǎo)致其不符合標(biāo)準(zhǔn)。然而，在樣品中必然會(huì)存在部分粗糙度低于標(biāo)準(zhǔn)尺寸，或不滿足標(biāo)準(zhǔn)尺寸要求的樣品。對(duì)于此類樣品不應(yīng)完全摒棄，應(yīng)肯定其存在性。另外，采集的樣品，其高度與直徑的比率應(yīng)保持在1∶1或2∶1。

3.3 樣品保存

在采樣工作進(jìn)行的過(guò)程中，對(duì)樣品進(jìn)行合理保存是一項(xiàng)重點(diǎn)工作。由于在樣品采集后，無(wú)法在第一時(shí)間投入使用，所以必須通過(guò)良好的保存工作，確保樣品在使用之前毫無(wú)變化。通常情況下會(huì)將樣品放在密封的桶中進(jìn)行保存，這樣可以使樣品與空氣隔絕，避免樣品與空氣之間的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致樣品失去價(jià)值，同時(shí)為了避免樣品混淆，在密封桶上要做好標(biāo)記。密封桶需要用膠帶貼好，確?？p隙得到填補(bǔ)，以免土壤受到污染和水分入侵。

樣品保存的目的是一方面是為了使樣品能夠保持原本的狀態(tài)，另一方面也是為了能夠及時(shí)地將樣品上交到實(shí)驗(yàn)室。樣品需要放在溫度與濕度適宜的儲(chǔ)存庫(kù)內(nèi)，這樣可以保證樣品在含水量上維持原狀，針對(duì)不同的樣品，在保存上也應(yīng)該采取不同的手段，只要保證樣品在質(zhì)量上與采集時(shí)沒(méi)有明顯變化，那么樣品的保存工作就是成功的。以泥制樣品為例，這種樣品想要得到妥善的保存，首先需要采取無(wú)菌紗布進(jìn)行包裹，然后采用容納來(lái)進(jìn)行鑄造，做好標(biāo)記后移交實(shí)驗(yàn)室，后續(xù)的檢測(cè)步驟才能夠得以進(jìn)行。樣品只有具備應(yīng)有的參考條件，才能夠確保檢測(cè)結(jié)果具備價(jià)值，否則如果樣品不能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，那么檢測(cè)結(jié)果之間差異性將會(huì)很大。

3.4 樣品運(yùn)輸安全性和可靠性

樣品采集后需要經(jīng)運(yùn)輸才能夠到達(dá)實(shí)驗(yàn)室，這個(gè)過(guò)程非常重要，稍有不慎也會(huì)對(duì)樣品產(chǎn)生負(fù)面影響。因此在樣品運(yùn)輸時(shí)，需要針對(duì)兩個(gè)關(guān)鍵的要點(diǎn)進(jìn)行妥善處理，這兩個(gè)要點(diǎn)分別是容器和空隙。通常情況下，如果運(yùn)送的樣品是巖石類，那么所采用的容器最好是箱子。以箱子為容器，可以使樣品在攜帶上更加方便，在車廂中，樣品也會(huì)因?yàn)橄渥觾?chǔ)存的方式減少震動(dòng)和顛簸，這樣外部環(huán)境的影響對(duì)于樣品就會(huì)降到最低，樣品的參考性也能夠有所保障。從縫隙處理角度來(lái)看，樣品在車廂中，經(jīng)運(yùn)輸?shù)念嶔?，難免會(huì)產(chǎn)生磕碰，所以采用一些軟質(zhì)的防護(hù)材料進(jìn)行填充，使樣品之間沒(méi)有空隙，就會(huì)減少很多摩擦，例如泡沫塑料泡沫紙等都是比較常見(jiàn)的軟質(zhì)填充材料，如果沒(méi)有，也可以利用軟紙、谷殼、麥稈等進(jìn)行替代。

樣品到達(dá)實(shí)驗(yàn)室后，相關(guān)搬運(yùn)人員需要對(duì)箱子進(jìn)行裝卸，在中線時(shí)做到輕拿輕放，減少箱子之間的磕碰，確保樣品能夠安然無(wú)恙的完成運(yùn)輸。樣品的運(yùn)輸過(guò)程中存在很多不確定因素，應(yīng)竭盡全力排除運(yùn)輸中所存在的風(fēng)險(xiǎn)，避免運(yùn)輸中一些不利于問(wèn)題的影響，才能夠?yàn)闃悠返倪\(yùn)輸提供更安全的環(huán)境。信息時(shí)代的迅速發(fā)展，讓樣品運(yùn)輸在管理上有了更有效的依據(jù)，物流追蹤體系的建立使運(yùn)輸工作在整個(gè)過(guò)程中都能夠受到監(jiān)督，這不但對(duì)于樣品來(lái)說(shuō)能夠更有保障，也使得整個(gè)運(yùn)送過(guò)程的管理更加井井有條。

4 地基基礎(chǔ)巖土試驗(yàn)檢測(cè)方法

4.1 瑞利波法

顧名思義，這種方法在巖土的試驗(yàn)檢測(cè)中采用的就是瑞利波傳遞，只不過(guò)這種方法由于在傳遞過(guò)程中會(huì)受到介質(zhì)和頻率的影響，所以在速度上會(huì)存在一定的差別。與當(dāng)前比較常用的檢測(cè)方法相比，瑞利波法的優(yōu)勢(shì)在于在操作過(guò)程中它能夠波及更大的范圍，使用起來(lái)相對(duì)方便，經(jīng)濟(jì)性比較強(qiáng)，在面對(duì)巖土工程地基特性時(shí)反應(yīng)也比較強(qiáng)烈，可以說(shuō)在很大程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)檢測(cè)方法的缺陷。但這種方法也無(wú)法做到盡善盡美，因?yàn)樵趹?yīng)用過(guò)程中，這種試驗(yàn)檢測(cè)方法的限制性較強(qiáng)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)巖土的全面檢測(cè)和試驗(yàn)，相關(guān)人員還需要深入的進(jìn)行研究和分析。

4.2 探地雷達(dá)技術(shù)

這種技術(shù)最早源于國(guó)外，其優(yōu)勢(shì)在于應(yīng)用范圍相對(duì)廣泛，無(wú)論是冰山、冰川，還是地基道路，都可以采用探地雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，更重要的是這種技術(shù)在隧道及堤壩工程項(xiàng)目中也得到了廣泛的使用，可見(jiàn)該技術(shù)的優(yōu)越性。但這種技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用的相對(duì)較晚，想要在具體的工程項(xiàng)目實(shí)施中發(fā)揮出效果比較困難。堤壩檢測(cè)等屬于探地雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用的初始階段，若想在地基基礎(chǔ)檢測(cè)中讓探地雷達(dá)技術(shù)發(fā)揮出價(jià)值，還需要很長(zhǎng)時(shí)間的研究和推廣。

4.3 靜載試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

在工程地基基礎(chǔ)測(cè)算分析中，利用靜載實(shí)驗(yàn)對(duì)樁體水平承載力和豎直承載力進(jìn)行檢測(cè)非常重要，這種檢測(cè)方法在地基基礎(chǔ)質(zhì)量中的應(yīng)用，可以使地基基礎(chǔ)檢測(cè)的精度得到提升，使檢測(cè)中的誤差情況得到有效控制。

4.4 鉆孔取芯檢測(cè)技術(shù)

鉆孔取芯檢測(cè)方法的目的是為了對(duì)樁基礎(chǔ)相應(yīng)技術(shù)的分析方法進(jìn)行檢測(cè)測(cè)量，不過(guò)這種方法在比例速度的測(cè)算上相對(duì)較慢，而且測(cè)算成本較高。若采用鉆孔取芯檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)，需要增強(qiáng)構(gòu)件布局的合理性控制，加強(qiáng)裝基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的綜合性分析，從而避免在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)生一些不合理的問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

作為水利水電工程施工中的重要環(huán)節(jié)，地基基礎(chǔ)巖土試驗(yàn)檢測(cè)非常關(guān)鍵，其檢測(cè)數(shù)據(jù)不但是水利水電工程設(shè)計(jì)和施工方案制定的重要依據(jù)，同時(shí)也對(duì)整體施工質(zhì)量產(chǎn)生了直接影響，通過(guò)對(duì)水利水電工程地基基礎(chǔ)巖土試驗(yàn)檢測(cè)特點(diǎn)的闡述，探討水利水電工程地基基礎(chǔ)巖土試驗(yàn)檢測(cè)的有效方法。