水利工程地基基礎巖土試驗檢測要點探索

倪杰 廣州市水務科學研究所（掛廣州市二次供水技術咨詢服務中心牌子）

水利工程建設主要涵蓋地基處理、樁基施工等施工內容，受施工現場地質條件、氣候條件與巖土物理特性等因素的影響，導致巖土質量檢測工作存在隱蔽性、不確定性與區域性特征，要求檢測人員嚴格遵循標準化處理流程、應用專業檢測方法進行巖土樣品處理、開展巖土試驗，為水利工程質量提供保障。

1.地基基礎巖土樣品的處理流程分析

1.1 巖土取樣

在巖土試驗的樣品選擇環節，檢測人員應結合工程現場地基土層條件進行巖土篩選與取樣。在巖土樣品數量控制上，通常在單位建設場地內宜選擇4-5組巖土樣品，還需依據土層結構變化動態進行合理取樣；在季節性氣候因素的作用下，通常干旱季節土層結構的密實度較高、土層蠕變程度可控，因此可直接取樣。

1.2 樣品封存

在巖土樣品封存環節，需注意以下兩項要點：其一是保障采集高質量的巖土樣品，及時將采集到的原狀土、擾動土進行封存，在土筒外部做好標簽記錄，在此過程中需防止筒壁與樣品間出現縫隙，并且優先選取接近天然濕度的擾動土作為土壤樣品，待填寫樣品數據單后送至實驗室進行檢測分析，保障獲取到的樣品數據參數的精確度與可靠性。其二是為保障巖石樣品維持原有濕度，應在完成試件選擇后立即進行封閉處理，針對硅質硬巖樣可直接取樣，對于泥質巖樣需采用紗布包裹在其外部，再利用融蠟完成澆注處理，并做好取樣封存過程的標記，為試驗檢測工作打下基礎。

1.3 樣品運輸

在將巖土樣品送往實驗室環節，需把握以下兩個關鍵點：其一是容器選取。其二是空隙處理，應選取泡沫紙、泡沫塑料等軟質防護材料或谷殼、麥稈等材料填充在樣品、箱子以及車廂內的空隙處，避免樣品間出現磕碰問題。待樣品運輸至指定地點后，還需對箱子裝卸過程進行嚴格把控，借助物流追蹤體系的建設實現對樣品運輸時間、負責人、運輸車輛型號等信息的全過程監管，最大限度提升樣品運輸的安全性與可靠性。

2.地基基礎巖土試驗檢測方法及其具體應用探討

2.1 巖土熱響應試驗

巖土主要由水、固態礦物質、空氣組成，水的導熱系數為0.6W/（m·K）、容積比熱容為4.2×106J/（m3·K），固態礦物質的導熱系數為2-7 W/（m·K）、容積比熱容為0-2×106J/（m3·K），空氣的導熱系數為0.024W/（m·K）、容積比熱容為0.0013×106J/（m3·K）。利用巖土熱響應試驗進行地基基礎巖土的現場檢測，基于傅里葉導熱定律確定巖土的導熱系數、容積比熱容、熱擴散系數等參數，用于表示巖土的基礎物質屬性。由于構成巖土的各組分在比例上存在一定差異，因此不同巖土的導熱系數也存在差異，當巖土中的固態礦物質含量降低時，巖土的導熱系數也將減小。

2.2 地基基礎標準貫入試驗

2.2.1 工程概況

以某水利工程中的獨立樁基巖土工程為例，該工程選取天然地基作為基礎，基底持力層為強風化砂巖層、地基承載力為350kPa。在檢測前的準備環節，依據國家規定將抽檢數量控制為每200m2不少于1個孔，抽檢總數不少于10個孔，基槽每20延米不少于1個孔，各獨立樁基需具備1點以上。選用穿心錘以76cm的自由落距將貫入器打入被測試土層中，記錄土層力學數據，并且針對打入深度為30cm的錘擊數進行記錄，其具體的儀器設備及規格參數如表1所示。

2.2.2 檢測方法

在檢測方法的實際應用上，采用回旋鉆進方式開展試驗孔的檢測作業，確保孔內水位高于地下水位高度，針對孔壁穩定性較差的情況可選用泥漿護壁法進行施工，并且在向標高15cm以上位置鉆進時注重及時清理孔底殘渣，隨后進入下道工序。通常采用自動脫鉤自由落錘法進行錘擊作業，借此降低導向管與錘子間的摩擦阻力，避免在錘擊過程中出現偏心、側向搖晃問題。在實際檢測過程中，應確保貫入器、觸探桿、穿心錘處于垂直狀態，以30擊/min的速率進行錘擊，將貫入器打入深度控制在15cm左右，每打入10cm時做好錘擊數的記錄。倘若錘擊數為50擊時仍未達到30cm的貫入深度，則需記錄好50擊的實際貫入深度，并將其與30cm標準貫入深度下的錘擊數進行換算，待錘擊數達到一致后即可停止試驗。

2.3 探地雷達技術

探地雷達技術利用發射天線發射高頻寬頻帶電磁波，利用接收天線接受來自地下介質界面的反射波，用于確定地下介質分布的廣譜。

以廣州某水利工程為例，采用探地雷達技術針對其完工后的地基基礎進行檢測，為工程安全評估提供參考依據。選用RIS-K2型探地雷達系統、配合連續剖面法進行試驗探測，將天線中心頻率設為200MHz、時窗為200ns、單次掃描采樣點數為300個、地層電磁波速度為14cm/ns、光柵間隔為0.005m，基于網格化形式進行測線布置。通過測線解釋結果可以發現，其閘室基礎混凝土厚度為3m，其中某段的電磁波反射信號較差、反射波同向軸連續性較差，由此可推斷出其混凝土底板地基較為松散。結合施工現場資料可知，該工程在施工過程中布置了減壓導流孔，用于防止地基滲漏破壞基礎，因此受細顆粒沙土流失的影響造成地基松散問題，可為安全分析評估與工程病害處理提供參考依據。

表1 儀器設備的規格參數

2.4 地基承載力靜載試驗

以某水利工程為例，該工程因其地基承載力未達到設計標準而采用粉噴樁加固施工方法，將樁徑設為500mm、摻入水泥比為15%，樁端向持力層進入，保障在加固處理后單樁復合地基的最小承載力為175kPa，并且待施工結束后進行豎向抗壓靜荷試驗，用于判斷單樁復合地基承載力是否符合標準值要求。具體來說，首先依照設計要求選取50#、74#、98#三個樁位進行試驗，選用厚度為50mm的正方形鋼板作為承壓板，向設計標高位置開挖試驗點、鑿除虛樁頭散落位置、修平樁頂，待密實度達標后放置承壓板，確保板中心與樁位中心保持對應，并在鋼板上添加帶肋鋼板，保障剛度達到試驗要求。隨后依照設計荷載的2倍值施加最大荷載，控制好各級加荷載量與卸荷載量；待完成各級加荷后確定觀測時間，通常在前1h內應每30min間隔10min進行一次觀測，后30min每間隔15min進行一次觀測，其后將觀測時間間隔設為30min一次，并確定好沉降穩定標準。最后觀察靜載荷試驗的p-s關系曲線，各試驗點承載力基本值均達到175kPa，三個樁位地基的沉降量分別為3mm、3.47mm和6.28mm，符合檢測要求。

3.結論

水利工程是一項社會影響力較大的重要民生工程，地基基礎成為工程主體結構的關鍵組成部分，因此務必要把好地基基礎巖土試驗檢測關卡，針對巖土取樣、樣品封存、樣品運輸等環節落實全過程管理，并綜合運用熱響應試驗、標準貫入試驗、探地雷達、靜載試驗等檢測手段，進一步提升巖土檢測質量。