水利工程地基基礎(chǔ)巖土試驗(yàn)檢測要點(diǎn)分析

劉黔

（惠州市大禹工程質(zhì)量檢測中心有限公司，廣東 惠州 516000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與進(jìn)步，越來越多的人開始重視民生環(huán)境項(xiàng)目建設(shè)。水利工程和大眾生活密切相關(guān)，水利工程建設(shè)質(zhì)量直接影響著其建設(shè)效益。我國地形復(fù)雜，存在大量特殊巖土，必須做好基礎(chǔ)巖土質(zhì)量檢測工作，全面勘測水利工程地基地質(zhì)條件，并及時(shí)處理不良地質(zhì)，才能為水利工程地基施工質(zhì)量提供保障。

1 水利地基巖土檢測和特點(diǎn)分析

1.1 水利地基巖土試驗(yàn)檢測

水利工程中的地基基礎(chǔ)對工程主體具有有效的維護(hù)功能，檢測基礎(chǔ)巖土地基，能夠?yàn)樗こ淌┕ぬ峁﹨⒖家罁?jù)。加強(qiáng)地基巖土檢測質(zhì)量、保證精準(zhǔn)檢測結(jié)果的前提在于充分了解地基巖土檢測要點(diǎn)，從而獲取更為準(zhǔn)確的地基巖土信息。檢測工作中，要注重定量與定性分析，對地基巖土樣品進(jìn)行科學(xué)選擇，以達(dá)到精準(zhǔn)檢測結(jié)果；要做好巖土樣品的維護(hù)工作，防止樣品影響試驗(yàn)檢測結(jié)果。若試驗(yàn)結(jié)果存在偏差，會(huì)直接影響到水利工程的后續(xù)施工，帶來難以逆轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)損失[1]。因此，為保證維護(hù)試驗(yàn)檢測準(zhǔn)確性，要對試驗(yàn)檢測區(qū)域科學(xué)規(guī)劃。水利工程基礎(chǔ)巖土檢測區(qū)域多在施工現(xiàn)場與室內(nèi)展開，其中，根據(jù)地基位置現(xiàn)場檢測的重點(diǎn)是對巖土機(jī)械狀態(tài)進(jìn)行探測，主要包括壓力試驗(yàn)、靜態(tài)椎體穿透試驗(yàn)及電源滲透試驗(yàn)。室內(nèi)檢測多是在實(shí)驗(yàn)室開展，根據(jù)國家律法規(guī)定對土壤樣品性能進(jìn)行檢測，檢測中需將外部影響因素排除掉，具有較強(qiáng)實(shí)用性，但同時(shí)要保證巖土樣品的代表性，才能獲取更為可靠、精準(zhǔn)的檢測數(shù)據(jù)。

1.2 水利地基巖土試驗(yàn)特點(diǎn)

1）施工隱蔽性較強(qiáng)。相較于其他工程項(xiàng)目，水利工程的建設(shè)施工較為特殊，這主要體現(xiàn)在其巖土工程的隱蔽性較強(qiáng)，為此，工作人員采取相關(guān)的防護(hù)措施或開展的樁基礎(chǔ)施工作業(yè)都發(fā)生在較為隱蔽的環(huán)境中。若工作人員未對施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，會(huì)造成嚴(yán)重的工程運(yùn)營問題，所以，在水利地基巖土檢測工作中，應(yīng)對施工全過程進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測，防止發(fā)生誤操作行為[2]。

2）工程具有較大不確定性。我國幅員遼闊，地形地貌非常復(fù)雜，不同地區(qū)的環(huán)境因素、氣候條件等會(huì)對巖土性質(zhì)產(chǎn)生影響，巖土勘測報(bào)告往往很難反映出真實(shí)測試結(jié)果。水利工程施工方式會(huì)對地基巖土特性產(chǎn)生影響，這就需要在施工過程中做好巖土檢測工作，對施工現(xiàn)場進(jìn)行精準(zhǔn)分析。

3）操作具有區(qū)域性。由于水利工程地基巖土檢測存在特殊性，不同區(qū)域選擇同一試驗(yàn)方法會(huì)有不同檢測結(jié)果，因此，巖土試驗(yàn)檢測應(yīng)保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性，同時(shí)，選擇針對性的施工技術(shù)，并重點(diǎn)關(guān)注設(shè)計(jì)參數(shù)合理性與施工抗剪強(qiáng)度[3]。

2 試驗(yàn)檢測方法

2.1 巖土熱物性參數(shù)

巖土熱物性參數(shù)包括容積比熱容、熱擴(kuò)散系數(shù)及巖土導(dǎo)熱系數(shù)等，通常采用傅里葉導(dǎo)熱定律對導(dǎo)熱系數(shù)γ進(jìn)行計(jì)算：

式中：q為法線方向熱流密度；T為溫度；n為巖土導(dǎo)熱系數(shù)。表1 為巖土熱物性參數(shù)。

表1 地基巖土熱物性參數(shù)

通常來說，如果巖土組分比例有所差異，其綜合導(dǎo)熱系數(shù)也有所不同。由表1 可知，巖土空氣導(dǎo)熱系數(shù)比固態(tài)礦物質(zhì)小，增加巖土孔隙率或者減少巖土內(nèi)所含固態(tài)礦物質(zhì)，都會(huì)導(dǎo)致其綜合導(dǎo)熱系數(shù)下降[4]。

2.2 地基基礎(chǔ)巖土試驗(yàn)

首先，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)檢測，即根據(jù)地基巖土檢測項(xiàng)目，將巖土樣品加工為一定形狀，再通過各種方式展開系統(tǒng)、全面的地基巖土試驗(yàn)，但試驗(yàn)檢測結(jié)果通常很難將現(xiàn)場情況真實(shí)反映出來；其次，進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)檢測[5]，該方式包括荷載與靜力觸探等，即在水利工程現(xiàn)場對天然巖土進(jìn)行直接檢測，以明確巖土力學(xué)性能與相關(guān)參數(shù)，也叫作原位檢測。荷載是比較常見的現(xiàn)場試驗(yàn)檢測方法，該方法對地基受力狀態(tài)做出現(xiàn)場模擬，有助于提升測試精度?，F(xiàn)場檢測會(huì)消耗掉大量的時(shí)間、人力及物力，且檢測過程中還極易受到外界因素影響。為保證檢測精度及所選試驗(yàn)場地的合理性，在檢測過程中應(yīng)確保巖土樣品量充足。

2.3 地基巖土初始低溫測試

水利工程施工中，回填材料通常會(huì)散發(fā)出熱量，在測試前應(yīng)將巖土溫度恢復(fù)至正常狀態(tài)。因?yàn)椴煌@孔的地質(zhì)差異性較為顯著，所以恢復(fù)時(shí)間也不同，一般會(huì)采用加熱循環(huán)法、外置與內(nèi)置溫度傳感法檢測巖土初始溫度[6]。通過加熱循環(huán)法測試巖土初始低溫時(shí)，巖土初始溫度的穩(wěn)定時(shí)間在24 h 以上，控制溫度在0.5 ℃以下，隨著時(shí)間變化，初始低溫也會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變。設(shè)置檢測時(shí)間為50 h，在達(dá)到規(guī)定測試時(shí)間后，保持穩(wěn)定的進(jìn)、出口水溫，該情況下的回水溫度為29.0 ℃，交換熱量為3 740 J/s，流速為0.45 m/s。

2.4 靜載試驗(yàn)檢測

靜載試驗(yàn)可以將樁體水平和豎向承載力檢測出來，能夠?yàn)闇y算分析樁體數(shù)據(jù)提供試驗(yàn)依據(jù)。對地基基礎(chǔ)質(zhì)量進(jìn)行檢測時(shí)，靜載試驗(yàn)檢測法能夠提高地基檢測精度，還能嚴(yán)格控制檢測誤差。靜載試驗(yàn)荷載數(shù)據(jù)能夠優(yōu)化樁體的整體受力，為控制樁受力條件提供保障。因此，對于綜合控制比例而言，靜載試驗(yàn)檢測技術(shù)發(fā)揮著重要作用。

2.5 鉆孔取芯檢測

鉆孔取芯檢測可對水利工程地基基礎(chǔ)質(zhì)量進(jìn)行有效控制，能夠檢測基礎(chǔ)樁中的混凝土強(qiáng)度，控制混凝土膠結(jié)離析問題。但是，鉆孔取芯測算比例速度慢、成本高，會(huì)在某種程度上影響到樁基工程檢測的發(fā)展。為避免出現(xiàn)地基檢測不合格問題，選擇鉆孔取芯檢測過程中，應(yīng)對構(gòu)件布局進(jìn)行嚴(yán)格控制，綜合分析水利工程樁基結(jié)構(gòu)。鉆孔取芯聯(lián)合其他檢測技術(shù)，能夠精準(zhǔn)測算與評估檢測全過程，有效控制水利工程地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

3 試驗(yàn)檢測要點(diǎn)

3.1 選擇巖土樣品

1）嚴(yán)格控制水利地基巖土數(shù)量。選擇相同區(qū)域的巖土樣品時(shí)，必須保證所選樣品具有代表性。如果地基厚度有所差異，所選巖土樣品應(yīng)遵循均衡性原則，為地基巖土物理性質(zhì)提供保障。因此，在選巖土樣品時(shí)，要對土壤結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行嚴(yán)格控制[7]。

2）注重季節(jié)變化。干旱季的巖土較為密集，而陰雨天氣的巖土則較為松散，所以，在土地承受能力有所改變的情況下，也會(huì)改變土地結(jié)構(gòu)，繼而破壞土地結(jié)構(gòu)。對該類問題，現(xiàn)場試驗(yàn)過程中，要保證所選巖土樣品具有代表性。

3）優(yōu)化選樣流程。根據(jù)巖土樣品與原狀土樣，可區(qū)分為不同流程。采集巖土主要選擇原狀土采集的方式，鉆孔與取土器聯(lián)合取樣。巖土樣品選擇期間，技術(shù)人員要根據(jù)水利工程實(shí)際情況，科學(xué)指導(dǎo)和優(yōu)化采樣流程，對巖土取樣地點(diǎn)、取樣時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格控制。

4）樣品質(zhì)量信息化標(biāo)準(zhǔn)。信息化標(biāo)準(zhǔn)主要包括樣品采集手段、項(xiàng)目檢測質(zhì)量及檢測數(shù)量等，應(yīng)嚴(yán)格按照信息化標(biāo)準(zhǔn)，保證所采巖土樣品能達(dá)到最佳效果，并使其具有檢測代表性，有效提升水利工程施工安全和質(zhì)量。

3.2 巖土樣品采集方式

水利工程地基巖土試驗(yàn)檢測前，需要選用具有代表性的巖土樣品，從而為測試結(jié)果的精準(zhǔn)性提供保障。巖土采樣是取得樣品的關(guān)鍵，在采集過程中，要明確最佳巖土采樣方式，采樣包括巖土采樣、無干擾土壤采樣，使巖土樣品具有代表性。為能順利采集樣品，應(yīng)派遣專業(yè)團(tuán)隊(duì)做好采樣引導(dǎo)工作，對采樣區(qū)域的信息、規(guī)格等進(jìn)行詳細(xì)記錄，保證巖土試驗(yàn)檢測精準(zhǔn)性、可靠性。采樣期間，要對采樣區(qū)域進(jìn)行合理劃分，有效控制采樣點(diǎn)數(shù)量，保證所設(shè)采樣點(diǎn)的合理性，提升采樣信息的參考價(jià)值。巖土試驗(yàn)檢測期間，要保證同一水平面與垂直面均勻采樣。但對斜坡、滑坡部位，水源會(huì)對土壤層產(chǎn)生影響，造成土壤狀態(tài)出現(xiàn)變化，直接影響到樣品的適用性，此時(shí)，樣品就很難代表整體的巖土性質(zhì)。

3.3 巖土樣品質(zhì)量

水利工程中，樣品質(zhì)量會(huì)對采樣的有效性產(chǎn)生直接影響，為保證巖土樣品質(zhì)量，巖土樣品應(yīng)具備：1）自然性。巖土樣品采集過程中，必須遵循自然條件，禁止采用已被人工污染或影響的巖土樣品。2）代表性。確定采樣位置要優(yōu)選自然區(qū)域，盡可能保留土壤的原始成分與濕度，確保測試結(jié)果符合巖土情況。水利工程鉆孔施工過程中，要保證孔徑在12 cm 以上。為避免對土壤生態(tài)造成破壞或更改土壤形態(tài)，要選擇薄壁平地機(jī)采樣，以減輕對土壤的影響程度[8]。此外，設(shè)置巖土采樣點(diǎn)時(shí)，應(yīng)選擇坑井、鉆孔或者基巖部位。3）在樣品制備時(shí)，要防止因人工誤操作而導(dǎo)致的裂縫。如果巖土樣品粗糙度比標(biāo)準(zhǔn)尺寸略小，可用于試驗(yàn)檢測。巖土樣品直徑和高度比必須保證在1∶2。

3.4 巖土樣品存儲

水利工程巖土檢測中，正確存放巖土樣品可保證取樣效率。由于樣品收集后并不立即用于試驗(yàn)，所以，要保證樣品的利用價(jià)值，就一定要做好樣品的儲存工作，這樣才可以保證其有效性。存放樣品時(shí)，應(yīng)將樣品放入密閉的圓筒內(nèi)，在圓筒外做好標(biāo)記。同時(shí)，還需將圓筒的空隙填滿，以防止被泥土所污染，并采用膠布做好封口，避免濕氣及氣體滲入，在做樣品時(shí)，不但要保持原來的狀況，還要進(jìn)行測試。為防止試樣水分含量的改變，應(yīng)將試樣存放于適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸葪l件下。為保證試樣的品質(zhì)，應(yīng)根據(jù)試樣的種類，采取相應(yīng)的儲存方式。如泥土樣品，就必須要用無菌紗將其包裹起來，然后將其融化，貼上標(biāo)簽。在保存樣品時(shí)，為了保證測試的精度，需要保證保存的環(huán)境是合適的，從而防止因環(huán)境變化而引起的測試誤差。

3.5 巖土樣品運(yùn)輸

巖土樣品收集完畢后，應(yīng)立即送往化驗(yàn)室做檢驗(yàn)。試樣送往化驗(yàn)室時(shí)，要做好試樣與試樣之間的間隙處置。例如，在采集巖石和土壤樣品時(shí)，為了方便搬運(yùn)，必須將樣品裝在一個(gè)盒子里，才能安全地保存在列車上。采用盒式貯藏方法，應(yīng)該采用保護(hù)層，將試樣與箱體間的間隙填滿，可以避免因試樣的撞擊而產(chǎn)生裂縫，可解決因顛簸引起的震動(dòng)問題。在填料的選用上，可選用麥稈、軟紙等。在送樣時(shí)，還需要對行車速度進(jìn)行控制。

4 結(jié)語

總而言之，水利工程是對我國社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生很大影響的一類基礎(chǔ)性工程，巖土地基工程又是水利工程的關(guān)鍵主體，因此，強(qiáng)化管控地基基礎(chǔ)巖土檢測工作，確保后續(xù)施工能夠具備有效、可靠的檢測依據(jù)，這就需要深入研究地基巖土試驗(yàn)檢測要點(diǎn)，是下一步試驗(yàn)檢測的一個(gè)必要條件。