輕型靜力觸探技術在縣級小型水利工程中的應用

張國慶

靜力觸探是地基土勘察技術中的一種原位測試方法，兼具勘探和測試雙重功能，能比較直觀地了解所測試土層的性狀，20世紀60年代以來在國內外工程實踐中應用越來越廣泛，并由機械化進入到自動化程度很高的電子量測階段，其快速、準確、輕便的特點深受國內外勘察、設計和施工單位的歡迎。

一、靜力觸探的原理與特點

1.靜力觸探的原理

靜力觸探是通過靜壓力裝置將裝有傳感器的觸探頭以一定的速率壓入土中，利用探頭內的力傳感器，通過電子量測儀器將探頭在土層中受到的貫入阻力記錄下來，并將該阻力與土的物理力學性質指標建立地區(qū)性的相關關系，利用這些相關關系便可確定該地區(qū)土的某些物理力學性質或承載力，以此來了解土層的工程性質。靜力觸探技術主要用于查明地基土特性、劃分土層、確定地基土的變形模量和天然地基承載力以及地基土的其他物理力學指標、檢驗地基處理和地基加固的質量、判別砂土的液化、選擇樁基持力層等方面。

2.靜力觸探技術的特點

靜力觸探與常規(guī)的鉆探相比有著很大的優(yōu)點，表現(xiàn)在：①采用電測探頭，靈敏度高，能反映土層在垂直方向的細微變化，也能連續(xù)測出土層的貫入阻力，從而可了解整孔的土層狀況，得到完整的柱狀圖；②由于靜力觸探創(chuàng)造性地改變了常規(guī)勘察方法中必須進行的鉆孔、取樣、土工試驗三道工序，直接以觸探指標來提供地基參數(shù)，因而可縮短勘探周期；③改變了以往原位測試取樣困難或土樣的擾動、失水等對勘察質量的影響，使勘察質量大為提高；④可直接測出樁基設計必需的基本參數(shù)，靜力觸探的觸探頭入土時與預制樁打入時的工況較為接近，可看作是一小直徑樁的現(xiàn)場載荷試驗，可以為樁基設計解決關鍵問題；⑤省力、方便，能提高工效，降低勞動強度。除上述優(yōu)點外，因探頭材料等問題，靜力觸探尚不適用于卵石層及特別硬的土層，也不能查明地下水位埋深。

二、各種勘探手段的比較

1.靜力觸探與其他勘探手段的比較

地基勘探的手段較多，除靜力觸探外，還有螺紋鉆及其他類型的鉆機等，相比而言各有特點（如表1）。靜力觸探特別適合于時間要求緊，需當場了解土層力學性狀的工程項目。

2.各種類型靜力觸探設備的比較

由于靜力觸探設備種類、記錄方式較多，目前工程中常用的靜力觸探測試設備情況見表2。

三、輕型靜力觸探及其應用

1.輕型靜力觸探的特點

表1 各種勘探手段比較

表2 靜力觸探設備比較

表3 靜力觸探在濱海縣中小型水利工程中的應用

輕型靜力觸探通常指3T、2T的靜力觸探測試儀，均采用手工搖動，不用電源，以鏈條傳動上下靜探桿，操作簡單。設備總高1.3m左右，占地僅0.5m2，整機可拆卸，搬移方便。

2.輕型靜力觸探在濱海縣中小型水利工程中的應用

（1）濱海縣中小型水利工程的特點

濱海縣中小型的水利工程主要包括一些橋梁、泵站、涵閘、駁岸等，其特點是投資規(guī)模較小，時間要求很緊，建設位置偏僻，交通運輸不便等，而且測試基地范圍小，并且有些地段不適合大型設備的進出及施工。根據(jù)各種測試手段的分析，認為輕型靜力觸探在中小型水利工程的前期勘探中能發(fā)揮重要作用，更顯其靈活、快速、準確的優(yōu)點。

（2）輕型靜力觸探的應用情況

濱海縣早在20世紀90年代就在水利工程中應用靜力觸探，根據(jù)中小型水利工程特點，經(jīng)過仔細研究各種勘探設備的特點及適合范圍后，認為縣市一級的小型勘測單位，配備輕型靜力觸探測試儀，輔以螺紋鉆了解淺部土層，加上不斷積累的工程經(jīng)驗，可以滿足正常的前期工作需要。通常的控制深度基本可按下列原則掌握：農橋20～25m；小型涵閘15～20m；小型泵站15～20m；河道擋墻5～10m。根據(jù)靜探測試曲線的線型特點，結合區(qū)域土層資料進行綜合分析，可以獲取滿足設計的各項指標。

①2007年濱海縣灘涂圍墾項目基礎設施配套中有幾座橋梁，因方案選擇及總投資估算需及時了解基地的土質情況，由于線路長且沿線又缺乏電源，故選用了配備有多功能測量儀的輕型靜力觸探設備，達到了及時、直觀、準確的效果。

②翻身河交通橋位于濱海縣濱海港鎮(zhèn)，橋址離最近的機耕路1km以上，交通不便，一般勘探設備很難運輸?shù)轿唬什捎幂p型靜力觸探作為主要勘探手段，輔以螺紋鉆等了解土質情況，為橋梁設計提供了基礎資料，滿足了設計要求，達到了預期目的。

③淮河入海水道渠北排灌處理工程中的天場排澇站位于淮河入海水道北側淤土段，原老站位于入海水道堤線以內，擬拆除后在堤外新建低洼地排澇站。工程建設前期正值入海水道河道開挖高峰期，區(qū)域內交通不便，新建站址位于待拆遷民房下，尚未拆除就要進行前期勘探，也選用了輕型靜力觸探，既保證了民房的安全，又提前做好了前期工作，為泵站的設計、新建發(fā)揮了作用。

④濱海縣城新城區(qū)建設南湖整治中，南湖為建設縣行政辦公中心取土剩下了大水坑，設計人員根據(jù)沿湖面雜亂、尚不成岸線、勘探作業(yè)區(qū)狹小、移位搬點頻繁、駁岸線較長、電源較難保證等特點，利用輕型靜力觸探解決了各種矛盾，滿足了建設需要。

近年來，濱海縣縣級水利工程面廣量大，大量的小型水利工程開工建設，時間緊，要求高，使靜力觸探技術得到了全面運用，參與了新城區(qū)、開發(fā)區(qū)、灘涂圍墾及農水配套的橋梁工程，小型泵站改建的小型泵站、涵閘工程，河道兩側的擋墻護岸等工程的建設。設備的應用情況見表3。

2003年，3T靜探測試儀進行局部改裝，一側安裝了電動機，以電傳動，使之可電動、手搖兩用，并將測試儀與筆記本式電腦相聯(lián)通，實現(xiàn)了測試、記錄、儲存、整理同步，使野外測試做到快速、準確、高效，為濱海縣的中小型水利工程設計提供了可靠保證。

四、結語

輕型靜力探觸能快速、精確獲得測試數(shù)據(jù)，十分適合縣級基層小型工程的特點，能迅速為領導決策、設計前期工作提供科學依據(jù)。輕型靜力觸探適應性強，不僅能很好地為水利工程服務，同樣也適合于其他行業(yè)，為地方經(jīng)濟建設服務，應用前景廣闊■