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水利工程地基岩土试验检测要点探讨

作者::倪杰 | 字数:0 时间:2020-06-18 来源:

摘要:本文针对地基基础岩土样品的处理流程进行大体分析,围绕岩土热响应试验、标准贯入试验、探地雷达技术、地基承载力静载试验四个层面,探讨了地基基础岩土试验检测方法及具体应用,以期为水利工程检测工作提供参考。

关键词:水利工程;地基基础;岩土试验

水利工程建设主要涵盖地基处理、桩基施工等施工内容,受施工现场地质条件、气候条件与岩土物理特性等因素的影响,导致岩土质量检测工作存在隐蔽性、不确定性与区域性特征,要求检测人员严格遵循标准化处理流程、应用专业检测方法进行岩土样品处理、开展岩土试验,为水利工程质量提供保障。

1.地基基础岩土样品的处理流程分析

1.1岩土取样

在岩土试验的样品选择环节,检测人员应结合工程现场地基土层条件进行岩土筛选与取样。在岩土样品数量控制上,通常在单位建设场地内宜选择4-5组岩土样品,还需依据土层结构变化动态进行合理取样;在季节性气候因素的作用下,通常干旱季节土层结构的密实度较高、土层蠕变程度可控,因此可直接取样。

1.2样品封存

在岩土样品封存环节,需注意以下两项要点:其一是保障采集高质量的岩土样品,及时将采集到的原状土、扰动土进行封存,在土筒外部做好标签记录,在此过程中需防止筒壁与样品间出现缝隙,并且优先选取接近天然湿度的扰动土作为土壤样品,待填写样品数据单后送至实验室进行检测分析,保障获取到的样品数据参数的精确度与可靠性。其二是为保障岩石样品维持原有湿度,应在完成试件选择后立即进行封闭处理,针对硅质硬岩样可直接取样,对于泥质岩样需采用纱布包裹在其外部,再利用融蜡完成浇注处理,并做好取样封存过程的标记,为试验检测工作打下基础。

1.3样品运输

在将岩土样品送往实验室环节,需把握以下两个关键点:其一是容器选取。其二是空隙处理,应选取泡沫纸、泡沫塑料等软质防护材料或谷壳、麦秆等材料填充在样品、箱子以及车厢内的空隙处,避免样品间出现磕碰问题。待样品运输至指定地点后,还需对箱子装卸过程进行严格把控,借助物流追踪体系的建设实现对样品运输时间、负责人、运输车辆型号等信息的全过程监管,最大限度提升样品运输的安全性与可靠性。

2.地基基础岩土试验检测方法及其具体应用探讨

2.1岩土热响应试验

岩土主要由水、固态矿物质、空气组成,水的导热系数为0.6W/(m•K)、容积比热容为4.2×106J/(m³•K),固态矿物质的导热系数为2-7W/(m•K)、容积比热容为0-2×106J/(m³•K),空气的导热系数为0.024W/(m•K)、容积比热容为0.0013×106J/(m³•K)。利用岩土热响应试验进行地基基础岩土的现场检测,基于傅里叶导热定律确定岩土的导热系数、容积比热容、热扩散系数等参数,用于表示岩土的基础物质属性。由于构成岩土的各组分在比例上存在一定差异,因此不同岩土的导热系数也存在差异,当岩土中的固态矿物质含量降低时,岩土的导热系数也将减小。

2.2地基基础标准贯入试验

2.2.1工程概况以某水利工程中的独立桩基岩土工程为例,该工程选取天然地基作为基础,基底持力层为强风化砂岩层、地基承载力为350kPa。在检测前的准备环节,依据国家规定将抽检数量控制为每200㎡不少于1个孔,抽检总数不少于10个孔,基槽每20延米不少于1个孔,各独立桩基需具备1点以上。选用穿心锤以76cm的自由落距将贯入器打入被测试土层中,记录土层力学数据,并且针对打入深度为30cm的锤击数进行记录,其具体的仪器设备及规格参数如表1所示。

2.2.2检测方法在检测方法的实际应用上,采用回旋钻进方式开展试验孔的检测作业,确保孔内水位高于地下水位高度,针对孔壁稳定性较差的情况可选用泥浆护壁法进行施工,并且在向标高15cm以上位置钻进时注重及时清理孔底残渣,随后进入下道工序。通常采用自动脱钩自由落锤法进行锤击作业,借此降低导向管与锤子间的摩擦阻力,避免在锤击过程中出现偏心、侧向摇晃问题。在实际检测过程中,应确保贯入器、触探杆、穿心锤处于垂直状态,以30击/min的速率进行锤击,将贯入器打入深度控制在15cm左右,每打入10cm时做好锤击数的记录。倘若锤击数为50击时仍未达到30cm的贯入深度,则需记录好50击的实际贯入深度,并将其与30cm标准贯入深度下的锤击数进行换算,待锤击数达到一致后即可停止试验。

2.3探地雷达技术

探地雷达技术利用发射天线发射高频宽频带电磁波,利用接收天线接受来自地下介质界面的反射波,用于确定地下介质分布的广谱。以广州某水利工程为例,采用探地雷达技术针对其完工后的地基基础进行检测,为工程安全评估提供参考依据。选用RIS-K2型探地雷达系统、配合连续剖面法进行试验探测,将天线中心频率设为200MHz、时窗为200ns、单次扫描采样点数为300个、地层电磁波速度为14cm/ns、光栅间隔为0.005m,基于网格化形式进行测线布置。通过测线解释结果可以发现,其闸室基础混凝土厚度为3m,其中某段的电磁波反射信号较差、反射波同向轴连续性较差,由此可推断出其混凝土底板地基较为松散。结合施工现场资料可知,该工程在施工过程中布置了减压导流孔,用于防止地基渗漏破坏基础,因此受细颗粒沙土流失的影响造成地基松散问题,可为安全分析评估与工程病害处理提供参考依据。

2.4地基承载力静载试验

以某水利工程为例,该工程因其地基承载力未达到设计标准而采用粉喷桩加固施工方法,将桩径设为500mm、掺入水泥比为15%,桩端向持力层进入,保障在加固处理后单桩复合地基的最小承载力为175kPa,并且待施工结束后进行竖向抗压静荷试验,用于判断单桩复合地基承载力是否符合标准值要求。具体来说,首先依照设计要求选取50#、74#、98#三个桩位进行试验,选用厚度为50mm的正方形钢板作为承压板,向设计标高位置开挖试验点、凿除虚桩头散落位置、修平桩顶,待密实度达标后放置承压板,确保板中心与桩位中心保持对应,并在钢板上添加带肋钢板,保障刚度达到试验要求。随后依照设计荷载的2倍值施加最大荷载,控制好各级加荷载量与卸荷载量;待完成各级加荷后确定观测时间,通常在前1h内应每30min间隔10min进行一次观测,后30min每间隔15min进行一次观测,其后将观测时间间隔设为30min一次,并确定好沉降稳定标准。最后观察静载荷试验的p-s关系曲线,各试验点承载力基本值均达到175kPa,三个桩位地基的沉降量分别为3mm、3.47mm和6.28mm,符合检测要求。

3.结论

水利工程是一项社会影响力较大的重要民生工程,地基基础成为工程主体结构的关键组成部分,因此务必要把好地基基础岩土试验检测关卡,针对岩土取样、样品封存、样品运输等环节落实全过程管理,并综合运用热响应试验、标准贯入试验、探地雷达、静载试验等检测手段,进一步提升岩土检测质量。

参考文献:

[1]王育杰,吴洪兄,杨凯,等.谈水利工程中岩土质量检测的重要性[J].工程建设与设计,2017,(19):101-103.

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[3]武鹏.建设工程地基基础岩土试验检测的技术途径探究[J].建材与装饰,2019,(27):228-229.

作者:倪杰 单位:广州市水务科学研究所

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