静力触探在工程勘察中的综合应用探讨

苏德垠（福建岩土工程勘察研究院，福建福州350001）

静力触探在工程勘察中的综合应用探讨

苏德垠（福建岩土工程勘察研究院，福建福州350001）

本文对静力触探进行简要概述，归纳其成果的应用；论述静力触探在工程勘察中使用的基本现况，初步分析其未能得到广泛使用的主要原因；通过工程实例，初步探讨静力触探综合应用的方法和意义。

静力触探；岩土工程勘察；综合应用

1　前言

静力触探既是一种原位测试手段，也是一种勘探手段，其成果应用范围广，然而却未能广泛应用。深入了解静力触探、分析其不能得到广泛使用的原因，探讨其综合应用的方法，具有不可忽视的价值和意义。

2　静力触探概述

2.1基本情况概述

静力触探是用静力将探头以一定的速率压入土中，利用探头内的力传感器，通过电子量测器将探头受到的贯入阻力记录下来。由于贯入阻力的大小与土层的性质有关，因此通过贯入阻力的变化情况，可以达到了解土层工程性质的目的。静力触探试验适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土，具有勘探和测试双重功能，作为勘察手段，相对于常规的钻探——取样——试验（室内试验和标准贯入、动力触探等常规原位测试试验）勘探程序相比，通常具有快速、精确、经济和节省人力等特点。作为原位测试方法，辅助运用于常规勘探中，可以修正、复核地层划分与相关物理力学参数，提高勘察成果的准确性和科学性。

静力触探试验设备由加压装置、反力装置、探头及量测记录仪器等四部分组成。探头主要可分为单桥探头、双桥探头或带孔隙水压力量测的单、双桥探头，可测定比贯入阻力（ps）、锥尖阻力（qc）侧壁阻力（fs）和贯入时的孔隙水压力（u）。

2.2成果的应用概述

静力触探试验的应用范围有：①查明地基土在水平方向和垂直方向的变化，划分土层．确定土的类别；②确定建筑物地基土的承载力和变形模量以及其他物理力学指标；③选择桩基持力层，预估单桩承载力，判别桩基沉入的可能性；④检查填土及其他人工加固地基的密实程度和均匀性，判别砂土的密度及其在地震作用下的液化可能性；⑤湿陷性黄土地区用来查找浸水湿陷事故的范围和界线。

静力触探试验成果具体应用为：①利用静力触探进行土层分类；②判定地震时饱和砂（粉）土液化的可能；③判别粘性土的塑性状态；④检测压实填土的密度度和均匀程度；⑤用以估算物理力学参数：地基土或单桩承载力、土的变形性质指标、不排水抗剪强度Cu值、砂土的内摩擦角、饱和粘性土的天然重度、砂土的相对密度和砂土密实度的界限。以上应用主要是通过工程类比或试验研究，建立经验关系（公式）来实现，目前有些应用较缺乏研究，经验关系（公式）较少；部分应用相对成熟，有较多的经验关系，但经验关系的来源与适用范围各异，差异较明显，未能达到较好的统一。

3　静力触探在工程勘察中使用的现状

3.1国家和行业规范对采用静力触探的要求

目前相关规范对静力触探的具体操作方法和设备技术要求等有较详尽的专门规定，对静力触探在什么条件应该采用极少做明确规定，有要求的也未做强制性要求，如《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009年版）和《软土地区岩土工程勘察规程》（JGJ83-2011）仅规定“软土地区勘察宜采用钻探取样与静力触探结合的手段”，规定是“宜采用”，允许稍有选择。静力触探属于间接的勘探手段，其成果应用需借助经验公式或方法转换。由于经验关系有地区局限性，加之经验关系发有待进一步研究，规范对静力触探在工程勘察中的应用很难做出统一要求。

3.2静力触探在工程实际中使用的基本情况

我国地域广阔，各地地质条件差异大，各省市勘察技术水平发展也有所差异，但现阶段工程勘察多采用常规的钻探——取样——试验（室内试验和标准贯入、动力触探等常规原位测试试验）勘探手段，静力触探在常规勘察中（初步设计与施工图设计阶段对应的初步勘察和详细勘察，查明、评价地基土物理力学性质）较少主动采用，多在重要性工程或特殊性工程中当设计单位有明确提出任务要求时才采用，此外在一些特定条件下的施工勘察或专项勘察中采用。总体而言静力触探在工程勘察中尚未得到广泛的使用。

3.3未能广泛使用的主要原因

3.3.1经验关系不成熟，成果应用不便

静力触探是一种间接的勘探方法，不能直接划分地层及获得物理力学参数，有时贯入曲线具有多解性，需利用地区经验或与钻探结合使用，而各地地区经验较欠缺，无较成熟的经验方法或经验公式对照，导致静力触探成果应用的可靠性和准确性不强，成果应用不便。

3.3.2适用条件受限，充当勘察手段使用的条件较苛刻

静力触探适用地层主要为软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土，对硬杂质含量较高填土层、碎石土、强度较高的基岩风化层等难以贯入。而大多建筑场地岩土层结构复杂，往往分布有这些难以贯入岩土层，使得静力触探无法连续全孔贯入。此外，端承桩对持力层的强度要求高，较理想的桩端持力层静力触探大多难以贯入，使得静力触探孔无法满足规范对勘探孔的深度要求。静力触探的适用条件限制了静力触探的使用，在工程应用中难以作为一种勘察手段代替钻探孔，具有不通用的缺点。

3.3.3不能有效综合应用，优势不能充分发挥

在工程实践中经常因地质条件受限或人为的勘察工作量布置不合理，导致静力触探不能有效的得到综合运用，勘探和测试的双重作用不能有效发挥，优势得不到充分体现。主要表现在静力触探往往仅作为测试方法辅助采用于钻探取样勘察手段中，没有将静力触探孔合理地取代部分钻探孔，增加了勘探工作量，从而使得勘察费用、勘察外业时间不降反升，不能达到不增加或减少勘察工作量的前提下提高勘察准确性的目的。

3.3.4国家规范无明确的相关强制规定，使用多为主观性选择

国家主要相关规范对静力触探无明确的相关强制规定，除参照执行地方规范的少量相关规定外，静力触探的选用多取决于勘察技术人员的主观意愿。然而因上述“不便于使用、不通用、不经济省时”等因素，在规范不强制使用的条件下，勘察时对静力触探的选择大多是“尽量不用”。

4　静力触探综合应用的工程实例及分析

4.1工程概况

拟建福州某交易中心，拟建物为11幢4层交易楼，最大单柱荷重约3600kN。场地岩土层自上而下为①素填土，厚度约2m；②中砂，呈松散～稍密状态，层厚约3m；③淤泥，局部夹少量薄层粉砂，层厚约5m；④粉砂，多呈稍密状态，普遍不均匀夹有厚度1～20mm薄层状淤泥 （局部呈粉砂与淤泥互层），层厚约3m；⑤淤泥，普遍夹有层状粉砂（厚度多为2～30mm，局部大于100mm），层厚约5m；⑥中砂，多呈稍密～中密状态，普遍夹有厚度约1～10mm淤泥，该层层厚约2m；⑦淤泥质土，普遍夹有薄层状粉砂（局部较厚，呈透镜体分布），层厚约18m；⑧中砂，呈中密～密实状态，层厚约15m；⑨卵石，呈密实状态，层厚约10m；其下为强风化-中风化花岗岩。各拟建物拟采用预应力管桩基础，以⑧中砂作桩端持力层。

本工程详细勘察共布设勘探孔148个，孔间距约20～24m，其中钻探孔110个，静力触探孔38个。静力触探孔在平面上均匀布设，穿插布置在钻探孔间。

4.2静力触探的综合应用说明

本工程中静力触探的有效综合应用主要体现在通过合理使用，将勘探和测试两种功能有效、充分发挥，使勘察提高质量、增加效益，达到经济、省时、精确的综合效果。

4.2.1通过合理布置取代钻探孔，发挥其省时、经济的优势

根据工程特性和场地地质条件，在满足相关技术要求的前提下，将静力触探作为勘探孔布置，取代部分钻探孔，而不是单纯的原位测试在钻孔上辅助采用，勘察工作量没有增加。相对于钻探孔，静力触探的施工速度更快、效率更高，本工程中完成1个钻探孔平均约需要1.5个工作日，而完成1个静力触探孔仅需约0.3～0.5个工作日，单孔效率提高显著。此外，静力触探对比钻探费用也更低。静力触探的使用，有效得缩短了工期，节约了勘察费用，做到了“增效”。

4.2.2结合地质条件特点，发挥其测试手段性能优势

本工程场地属海陆交互相冲淤积平原地貌，上覆土层以砂和淤泥为主，滨海地区该地貌的砂层多夹有厚度不等的淤泥或表现为含泥砂，淤泥层同样多夹有厚度不等的砂层或表现为含砂淤泥，因此普遍具有成分与力学性能均匀性较差的特点。传统的钻探——取样——试验勘察方法，因钻探取芯率有限及工艺受限，对该场地的地层划分精准度不高，而对不均匀地层，为体现代表性、提高成果准确性，取样和试验的数量要比较大。

本工程应用静力触探，提高了工程勘察质量：①对照钻探资料，提高了地层划分的精准度；②合理减少了取样和测试的数量，通过静力触探成果与土工试验、原位测试试验成果对比分析、校核修正，提高了承载力和变形模量等物理力学参数的可靠性和准确性；③对预应力管桩的成桩可行性进行了较科学、较准确的分析评价；④对含泥砂土进行液化判定，通过综合对比分析，弥补常规标准贯入试验判定法对含泥砂判定不够准确的缺陷。

5　结语

现阶段静力触探在工程勘察中的应用，地区经验不足和不能广泛使用互为因果又互相制约。探讨研究静力触探的综合应用意义重大，合理、有效的应用有助于工程勘察提质增效，促进静力触探的推广使用，从而形成地区经验不断完善和应用范围不断扩大的良性循环发展。

［1］国家标准.《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009年版）.

［2］《工程地质手册》（第四版）.工程地质手册编委会，2007.

［3］国家行业标准.《软土地区岩土工程勘察规程》（JGJ83-2011）.

TU195

A

2095-2066（2016）21-0085-02

2016-7-2

苏德垠（1981-），男，工程师，2003年毕业于福州大学环境与资源学院，主要从事岩土工程勘察技术和管理工作。