多重套管技術在水域靜探試驗中的應用

楊永波

靜力觸探試驗在巖土勘察中發揮重要作用，但水域靜力觸探試驗面臨眾多技術困難。本文以孟加拉國帕德瑪大橋勘察為例，研發了多重套管技術，在該技術配合下順利完成超深水域靜力觸探試驗，對提高靜力觸探試驗和勘察能力有重大促進意義。

一、引言

靜力觸探（PCPT）作為一種快速獲得巖土層參數的原位測試方法，是通過將帶有探頭的探桿勻速貫入土中，利用傳感器來探測錐尖阻力Qc，側摩阻力Fs等參數來間接判定圖的物理力學性質的原位試驗，對土體擾動肖，試驗精度高，在巖土工程中得到了廣泛的應用。陸地靜力觸探試驗技術已經比較成熟，在巖土工程勘察中廣泛使用。在超深水域進行靜力觸探試驗，需要穩定的試驗平臺，同時要解決好懸空段探桿約束問題。

孟加拉帕德瑪公鐵兩用大橋橫跨南亞大陸最大河流帕德瑪河，位于孟加拉首都達卡西南側約30km，這是迄今中國企業中標最大國際橋梁項目,作為項目參建單位之一，我公司承擔了北岸Mawa側主橋及引橋的巖土勘察工作。管技術，取得了密實砂土層試驗深度新的紀錄，并登上《湖北日報》頭版頭條新聞。

圖1 項目地理位置示意圖

二、靜探試驗多層套管技術

項目地處恒河三角洲，地層主要為沖洪積覆蓋層：上部40m為松散粉細砂；中部40～75m為中密砂土層，局部間夾粘性土；75m以下為密實中、粗砂層，局部含粒徑2～5cm的卵礫石。帕德瑪河水深20～30m，流塑2～4m/s,大橋主橋為鋼管樁，斜度1∶6，設計樁長120～130m。

按照技術要求，靜力觸探試驗要到達120～130m。項目通過架設固定平臺，以保證靜探試驗對穩定性的要求，在施工過程中發揮了重要作用。

圖2 靜力觸探試驗固定平臺

水域靜探試驗面臨的最大困難就是靜探試驗探桿的約束問題。河水水深加上平臺懸空段，探桿自由段長度約30m。我公司為了滿足項目技術要求，結合現場所有材料，研發出多重套管技術。多重套管主要由一系列不同直徑的套管組成，主要套管直徑如下：φ180，φ146，φ127，φ108，φ63.5，探桿直徑φ36，形成“階梯”狀多重套管，相互配合和保護，最終實現對靜探探桿自由段的約束，完成水域靜探試驗。試驗過程中，先將多重套管分別打入河床，以期在深層靜探試驗時，增加探桿四周約束，提高探桿抗彎能力，定位導向之作用。然后在套管內下入靜探試驗的探桿和探頭，分段逐漸增加試驗深度。

圖3 多重套管結構示意圖

在試驗過程中，多重套管技術很好地解決了自由段探桿的約束問題。同時，隨著試驗深度的加深以及地層逐漸變得密實，探桿和套管壁之間的摩擦力越積越大，探桿側阻力、錐頭阻力也逐漸增大，超過固定平臺所能提供的反力，一個超深孔靜探試驗往往無法一次完成。為了保證試驗平臺和探桿的安全，我們采取分段試驗辦法，不斷加深試驗深度：每次靜探試驗到一定深度（不能繼續貫入為止），起拔探桿和多重套管，鉆機鉆探至上次試驗深度位置，再下入多重套管和探桿，接著進行下一次靜探試驗，如此循環，直到達到預定試驗深度。

經對比，靜探試驗成果曲線與鉆探、旁壓試驗、扁鏟試驗的成果有良好的匹配性，各種方法相互印證，為本勘察項目巖土參數提取提供了準確依據。基于準確的靜力觸探試驗成果，我們取得了令人欣喜的巖土技術參數，并且在施工單位的試樁過程中得到驗證，說明這些提出的技術參數在生產實踐過程中是可以實現的，是對所提供參數正確性的有力佐證。

三、 結論及建議

經過不斷摸索和改進，我公司自制的這套多重套管在深水靜探試驗過程中發揮了重要作用，技術方案也越來越成熟，顯著提升了我公司巖土勘察技術水平，對水域靜探試驗技術進步起到了重要推動作用。

這套靜力觸探試驗多重套管，還有更進一步提升的空間：

1.如何選擇級配更加優良的各個口徑級別的套管，還有進一步研究的必要。

2.靜探試驗過程中，多重套管和靜探探桿的下放、安裝、拆卸、起拔等輔助工序花費大量時間，時間要占到整個試驗時間的90%，如何優化工藝、減少輔助工序花費的時間，這將大大提高水域靜探試驗的效率。