水利工程地基基础岩土试验检测要点探索

倪杰 广州市水务科学研究所（挂广州市二次供水技术咨询服务中心牌子）

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2-7 W/（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200m2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。

表1 仪器设备的规格参数

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。