关于成都平原地区勘探方法的探讨

黄 欣

(中节能建设工程设计院有限公司，四川成都610052)

岩土工程勘察领域中有众多的勘探方法。在四川地区，经过众多专家、学者及现场勘探作业人员的多年努力，已经掌握了相对成熟的野外勘探手段，尤其对于成都平原地区的勘探，具有丰富的区域性经验。

在成都平原地区的勘探中，圆锥动力触探与植物胶回旋钻探是最主要的勘探手段。本文将采用结合规范及工程实例的方式对这两种勘探方法进行探讨。

1 两种勘探方法的作用原理及应用范围

圆锥动力触探——利用一定质量的落锤，以一定高度的自由落距将标准规格的圆锥形探头打入土层中，根据探头贯入的击数或贯入度来判定土层的物理力学性质。

在四川省，尤其是成都平原的砂砾卵石地层，该勘探方法有极为广泛的应用，为最主要的测试手段［1］，其中又以超重型(N120)动力触探的应用最为广泛。该勘探方法可客观综合反映砂砾卵石地层的物质构成、密实度、风化程度及胶结状态等，但不能直接观察其颗粒级配、颗粒形状、颗粒排列、母岩成分、填充物的性质及填充程度等。不同的地层情况也可能有相同的圆锥动力触探试验结果。

植物胶回旋钻探——采用一定规格的钻孔管具，在砂砾卵石地层中利用植物胶护壁配合套管跟进，按一定的回尺钻进取芯。

该勘探方法对于大多数地层皆可应用。其植物胶的作用则是专门针对砂砾卵石地层进行护壁，以保证孔壁的稳定，保障取芯物质的完整性，进而直接观察其颗粒级配、颗粒形状、颗粒排列、母岩成分、填充物的性质及填充程度等。对所取芯样进行颗粒分析试验后，能依据规范判定其骨架颗粒质量占总重的百分比，定量判定其颗粒构成。该勘探方法不能直接反映某个地层的物理力学性质，只能感观定性。

2 规范中的相关论述

在我国现行的勘察规范中，对于动力触探与植物胶回旋钻探均有论述。以最常见的工业及民用建筑勘察为例，相关规范对于这两种勘探方法的论述，现总结如下。

2.1 《岩土工程勘察规范》(GB 50021—2001)2009年版

对于碎石土，首先应进行分类。这就需要确定其颗粒形状及颗粒级配，而这些数据来自于勘探现场所进行的野外编录及室内试验。野外编录对于碎石土能描述颗粒级配、颗粒形状、颗粒排列、母岩成分、风化程度、填充物的性质和填充程度及密实度等。室内颗粒分析试验可以定量的反映砂砾卵石层的颗粒级配，而其它的定性分析只有通过植物胶回旋钻探进行全芯取样才能准确反映。

其次，应确定其物理力学性质，为工程设计提供其物理力学性质参数。岩土工程勘察报告中所应提供的砂砾卵石层的主要物理力学性能参数有地基承载力特征值、压缩模量、内聚力、内摩擦角、桩端极限侧阻力及端阻力标准值等。这些数据的提供，除了进行现场及室内试验、参考相似或临近工程的经验以外，最重要的就是分析野外勘探的成果数据。对于砂砾卵石地层，植物胶回旋钻探的全芯取样仅能定性的反应性状，并进行取样分析，而现场原位测试(即本文中的圆锥动力触探)却能客观的反应砂砾卵石地层的密实程度及物理力学性质，故该种勘探手段在成都平原应用极其广泛。

规范写明，在详细勘察中勘探手段宜采用钻探与触探相配合［2］，并对取土鉴别孔的数量进行了强制性规定。

2.2 《建筑工程地质钻探技术标准》(JGJ 87—92)

该规范应用对象为钻探。其中附录B中表B—6是对砂砾卵石地层密实度的野外鉴别。由该表可知，在对卵石土密实度的鉴别中。骨架颗粒质量占总重的百分比［3］是唯一定量的鉴别手段，这也是现目前岩土工程勘察报告中成都平原砂砾卵石地层按密实度划分地层的一个重要依据。

2.3 《成都地区建筑地基基础设计规范》(DB 51/T 5026—2001)

该规范的附录B中表B.0.1对于碎石土的野外鉴别方法与《建筑工程地质钻探技术标准》(JGJ 87—92)基本相同。

规范写明，成都地区(这里指的是成都平原)的碎石土中，无角砾状碎石，故分类表中仅有漂石、卵石、圆砾。重型(N63.5)及超重型(N120)动力触探是地基土对探头阻力和探杆的侧壁摩擦阻力的综合表征，还与地基土的颗粒级配及磨圆度有关，故在低击数时或探遇大粒径卵石、漂石锤击数很高且试验困难时，则不能仅以试验表述地基岩性特征，必须配合抽取土样进行岩性鉴别。圆锥动力触探对漂石土的适宜性差，勘察应配合旋转取芯钻进等手段综合进行［4］。

3 工程实例一

3.1 工程概况

某工程位于四川省德阳市旌阳区青衣江大桥附近，其占地面积约120 000 m2。

为了取得真实完整的野外资料，全面反映地质情况［5］，该工程同时采用了超重型(N120)动力触探和植物胶回旋钻探对地基土层进行了原位测试及全芯取样鉴别。

勘察深度范围内地基土层由上至下划分为4个工程地质大层。其中第三大层砂砾卵石层③由③1粗砾砂、③2圆砾、③3稍密卵石、③4中密卵石4个工程地质亚层组成，第四大层为密实卵石层④。这两个大层主要呈松散～密实状态，为成都平原地区具有代表性的砂砾卵石地层。

3.2 对比孔分析

现对该工程中3个具有代表性的勘探对比孔(4#、6#及13#孔)进行分析，并引用该工程的超重型(N120)动力触探统计结果，见表1。

表1 超重型(N120)动力触探统计结果

(1)对于4#孔:在4.4～5.3 m深度段圆锥动力触探试验修正后的锤击数为1.5～2.5击，若按统计数据看，根据其圆锥动力触探的贯入能力，应划分为粗砾砂。在5.3～6.3 m深度段圆锥动力触探试验修正后的锤击数为3.5～5.0击，若按统计数据看，根据其圆锥动力触探的贯入能力，应划分为稍密卵石。

在对砂砾卵石地层进行了植物胶全芯取样鉴别并进行颗粒分析试验后可以直接鉴别出4.4～6.3 m深度段均为圆砾。仅在颗粒粒径及密实度上有所差异。

由此可见，仅仅用圆锥动力触探试验无法准确的对地层进行定名，相同的地层情况也可能有不同的圆锥动力触探试验结果。

(2)对于6#孔:其卵石土部分芯样见图1。

由图1可见，左下角矩形框区域内卵石粒径为8～12 cm，卵石含量为75% ～80%之间，从表观上可初步判定为密实卵石。

从圆锥动力触探试验修正后的锤击数来看，该层段为4.0～5.5击，与以往勘察经验不符合。用小刀戳开可见其风化强烈(白色颗粒部分)，显然，圆锥动力触探试验击数低是由于卵石风化程度高而降低了其力学强度。考虑其风化程度等对力学性质有影响的因素，并结合该工程整个场地的勘探数据，将该层段按稍密卵石层处理。

图1 6#孔卵石土部分芯样

由此可见，仅仅用植物胶回旋钻探虽然可以对地层进行定名，但无法直观的反映某个地层的物理力学性质，对于砂砾卵石地层，野外鉴别受人为的因素影响较大［6］，且相同的地层情况也可能由于其风化程度或密实度等的不同，有不同的物理力学性质。

(3)对于13#孔:在21.3～23.6 m深度段圆锥动力触探试验修正后的锤击数大部分为4.2～6.6击，其中21.8～22.3 m深度段圆锥动力触探试验修正后的锤击数为8.5～22.0击，平均为13.0击，若按统计数据看，根据其圆锥动力触探的贯入能力，应将21.3～23.6 m深度段划分为稍密卵石，其中21.8～22.3 m深度段可划分为中密卵石夹层。

在对砂砾卵石地层进行了植物胶全芯取样鉴别可以看出，21.8～22.1 m深度段有两颗粒径为11～14 cm的卵石，由于这两颗相对较大粒径骨架颗粒的影响，使该层段圆锥动力触探试验修正后的锤击数相对偏高，并产生了一定的滞后效应，结合相邻勘探孔数据，将该层段按稍密卵石层处理。

由此可见，对于砂砾卵石地层，在密实度相对较低的层段，受个别大粒径骨架颗粒的影响，其圆锥动力触探试验击数会陡然增大，并产生一定的滞后效应，使得在按密实度划分地层时容易产生误判，仅仅用圆锥动力触探试验无法对这种差错进行剔除。

4 工程实例二

4.1 工程概况

某工程位于四川省成都市双流县，主要由25栋1～5层建筑组成。

该工程原拟采用天然地基基础，在详细勘察阶段主要采用了超重型(N120)动力触探并辅以少量植物胶回旋钻探对地基岩土层进行了原位测试及全芯取样鉴别。设计变更后拟采用高强度预应力管桩基础，在施工勘察时对全场地进行了植物胶回旋钻探的全芯取样鉴别工作。

勘察深度范围内地基岩土层由上至下划分为4个工程地质大层。其中第三大层砂卵石层③由③1中砂、③2松散卵石、③3稍密卵石、③4中密卵石4个工程地质亚层组成，第四大层泥岩层④由④1强风化泥岩及④2中风化泥岩组成，为成都平原地区具有代表性的砂卵石层下卧基岩层的地层。

4.2 对比孔分析

现对该工程中2个具有代表性的勘探对比孔(15#及18#孔)进行分析，并引用该工程详细勘察阶段的超重型(N120)动力触探统计结果，见表2。

表2 超重型(N120)动力触探统计结果

(1)对于15#孔:在3.2～5.0 m深度段圆锥动力触探试验修正后的锤击数为1.0～2.5击，若按统计数据看，根据其圆锥动力触探的贯入能力，应划分为中砂。

在施工勘察阶段，对全场地地层进行了植物胶全芯取样鉴别并对砂卵石层进行颗粒分析试验，该层段卵石粒径一般为2～3 cm，骨架颗粒质量占总重的百分比为55%，可以直接鉴别出该层段为松散卵石。

由此可见，仅仅用圆锥动力触探试验无法准确的对地层进行定名，不同的地层情况也可能有相同的圆锥动力触探试验结果。

(2)对于18#孔:在6.6～8.0 m深度段圆锥动力触探试验修正后的锤击数为9.0～23.0击。该层段在详细勘察阶段，根据其圆锥动力触探的贯入能力，划分为中密卵石。

在施工勘察阶段，对全场地地层进行了植物胶全芯取样鉴别后可以直接鉴别出该层段实际为强风化泥岩。

由此可见，仅仅用圆锥动力触探试验无法准确的对地层进行定名，不同的地层情况也可能有相同的圆锥动力触探试验结果。在砂卵石层下卧基岩层的地层，该现象尤其明显。

5 分析及结论

随着社会经济的发展，岩土工程勘察技术日趋成熟，在区域性经验较为成熟的成都平原地区，勘察的手段也显得越来越依赖经验，在节约工程造价的同时，也应该保证对于岩土工程勘察资料的足够严谨性。

在划分成都地区砂砾卵石地层的亚层时，不仅需要依据圆锥动力触探试验的数据判定其密实度、风化程度及胶结状态等，更需要植物胶回旋钻探等能够全芯取样鉴别来查明其颗粒级配、颗粒形状、颗粒排列、母岩成分、填充物的性质及填充程度等的勘探手段。单独某种勘探方法较为片面，也容易出现差错(例如地层定名不准，力学性质无法查明等)，两者结合才能满足工程的需要。对于砂卵石层下卧基岩层的地层，更加需要植物胶回旋钻探来进行地层定名。

在成都西部、绵阳等地区，有着漂石地层，在这些地区圆锥动力触探实验有着局限性，更加需要重视对于植物胶回旋钻探等的应用，才能保证提供合乎要求的岩土工程勘察资料。

［1］王煜.成都地区砂卵石层超重型动力触探击数规律［J］.四川地质学报，2000(2):118－120

［2］GB 50021—2001岩土工程勘察规范(2009年版)［S］

［3］JGJ 87—92建筑工程地质钻探技术标准［S］

［4］DB 51/T 5026—2001成都地区建筑地基基础设计规范［S］

［5］宋战旺.浅析卵石土场地地层划分［J］.山西建筑，2010(15):103－105

［6］黄文治.西昌地区卵石层应用N120超重型动力触探的评价［J］.四川建筑，1994(1):59－60