關于成都平原地區勘探方法的探討

黃 欣

(中節能建設工程設計院有限公司，四川成都610052)

巖土工程勘察領域中有眾多的勘探方法。在四川地區，經過眾多專家、學者及現場勘探作業人員的多年努力，已經掌握了相對成熟的野外勘探手段，尤其對于成都平原地區的勘探，具有豐富的區域性經驗。

在成都平原地區的勘探中，圓錐動力觸探與植物膠回旋鉆探是最主要的勘探手段。本文將采用結合規范及工程實例的方式對這兩種勘探方法進行探討。

1 兩種勘探方法的作用原理及應用范圍

圓錐動力觸探——利用一定質量的落錘，以一定高度的自由落距將標準規格的圓錐形探頭打入土層中，根據探頭貫入的擊數或貫入度來判定土層的物理力學性質。

在四川省，尤其是成都平原的砂礫卵石地層，該勘探方法有極為廣泛的應用，為最主要的測試手段［1］，其中又以超重型(N120)動力觸探的應用最為廣泛。該勘探方法可客觀綜合反映砂礫卵石地層的物質構成、密實度、風化程度及膠結狀態等，但不能直接觀察其顆粒級配、顆粒形狀、顆粒排列、母巖成分、填充物的性質及填充程度等。不同的地層情況也可能有相同的圓錐動力觸探試驗結果。

植物膠回旋鉆探——采用一定規格的鉆孔管具，在砂礫卵石地層中利用植物膠護壁配合套管跟進，按一定的回尺鉆進取芯。

該勘探方法對于大多數地層皆可應用。其植物膠的作用則是專門針對砂礫卵石地層進行護壁，以保證孔壁的穩定，保障取芯物質的完整性，進而直接觀察其顆粒級配、顆粒形狀、顆粒排列、母巖成分、填充物的性質及填充程度等。對所取芯樣進行顆粒分析試驗后，能依據規范判定其骨架顆粒質量占總重的百分比，定量判定其顆粒構成。該勘探方法不能直接反映某個地層的物理力學性質，只能感觀定性。

2 規范中的相關論述

在我國現行的勘察規范中，對于動力觸探與植物膠回旋鉆探均有論述。以最常見的工業及民用建筑勘察為例，相關規范對于這兩種勘探方法的論述，現總結如下。

2.1 《巖土工程勘察規范》(GB 50021—2001)2009年版

對于碎石土，首先應進行分類。這就需要確定其顆粒形狀及顆粒級配，而這些數據來自于勘探現場所進行的野外編錄及室內試驗。野外編錄對于碎石土能描述顆粒級配、顆粒形狀、顆粒排列、母巖成分、風化程度、填充物的性質和填充程度及密實度等。室內顆粒分析試驗可以定量的反映砂礫卵石層的顆粒級配，而其它的定性分析只有通過植物膠回旋鉆探進行全芯取樣才能準確反映。

其次，應確定其物理力學性質，為工程設計提供其物理力學性質參數。巖土工程勘察報告中所應提供的砂礫卵石層的主要物理力學性能參數有地基承載力特征值、壓縮模量、內聚力、內摩擦角、樁端極限側阻力及端阻力標準值等。這些數據的提供，除了進行現場及室內試驗、參考相似或臨近工程的經驗以外，最重要的就是分析野外勘探的成果數據。對于砂礫卵石地層，植物膠回旋鉆探的全芯取樣僅能定性的反應性狀，并進行取樣分析，而現場原位測試(即本文中的圓錐動力觸探)卻能客觀的反應砂礫卵石地層的密實程度及物理力學性質，故該種勘探手段在成都平原應用極其廣泛。

規范寫明，在詳細勘察中勘探手段宜采用鉆探與觸探相配合［2］，并對取土鑒別孔的數量進行了強制性規定。

2.2 《建筑工程地質鉆探技術標準》(JGJ 87—92)

該規范應用對象為鉆探。其中附錄B中表B—6是對砂礫卵石地層密實度的野外鑒別。由該表可知，在對卵石土密實度的鑒別中。骨架顆粒質量占總重的百分比［3］是唯一定量的鑒別手段，這也是現目前巖土工程勘察報告中成都平原砂礫卵石地層按密實度劃分地層的一個重要依據。

2.3 《成都地區建筑地基基礎設計規范》(DB 51/T 5026—2001)

該規范的附錄B中表B.0.1對于碎石土的野外鑒別方法與《建筑工程地質鉆探技術標準》(JGJ 87—92)基本相同。

規范寫明，成都地區(這里指的是成都平原)的碎石土中，無角礫狀碎石，故分類表中僅有漂石、卵石、圓礫。重型(N63.5)及超重型(N120)動力觸探是地基土對探頭阻力和探桿的側壁摩擦阻力的綜合表征，還與地基土的顆粒級配及磨圓度有關，故在低擊數時或探遇大粒徑卵石、漂石錘擊數很高且試驗困難時，則不能僅以試驗表述地基巖性特征，必須配合抽取土樣進行巖性鑒別。圓錐動力觸探對漂石土的適宜性差，勘察應配合旋轉取芯鉆進等手段綜合進行［4］。

3 工程實例一

3.1 工程概況

某工程位于四川省德陽市旌陽區青衣江大橋附近，其占地面積約120 000 m2。

為了取得真實完整的野外資料，全面反映地質情況［5］，該工程同時采用了超重型(N120)動力觸探和植物膠回旋鉆探對地基土層進行了原位測試及全芯取樣鑒別。

勘察深度范圍內地基土層由上至下劃分為4個工程地質大層。其中第三大層砂礫卵石層③由③1粗礫砂、③2圓礫、③3稍密卵石、③4中密卵石4個工程地質亞層組成，第四大層為密實卵石層④。這兩個大層主要呈松散～密實狀態，為成都平原地區具有代表性的砂礫卵石地層。

3.2 對比孔分析

現對該工程中3個具有代表性的勘探對比孔(4#、6#及13#孔)進行分析，并引用該工程的超重型(N120)動力觸探統計結果，見表1。

表1 超重型(N120)動力觸探統計結果

(1)對于4#孔:在4.4～5.3 m深度段圓錐動力觸探試驗修正后的錘擊數為1.5～2.5擊，若按統計數據看，根據其圓錐動力觸探的貫入能力，應劃分為粗礫砂。在5.3～6.3 m深度段圓錐動力觸探試驗修正后的錘擊數為3.5～5.0擊，若按統計數據看，根據其圓錐動力觸探的貫入能力，應劃分為稍密卵石。

在對砂礫卵石地層進行了植物膠全芯取樣鑒別并進行顆粒分析試驗后可以直接鑒別出4.4～6.3 m深度段均為圓礫。僅在顆粒粒徑及密實度上有所差異。

由此可見，僅僅用圓錐動力觸探試驗無法準確的對地層進行定名，相同的地層情況也可能有不同的圓錐動力觸探試驗結果。

(2)對于6#孔:其卵石土部分芯樣見圖1。

由圖1可見，左下角矩形框區域內卵石粒徑為8～12 cm，卵石含量為75% ～80%之間，從表觀上可初步判定為密實卵石。

從圓錐動力觸探試驗修正后的錘擊數來看，該層段為4.0～5.5擊，與以往勘察經驗不符合。用小刀戳開可見其風化強烈(白色顆粒部分)，顯然，圓錐動力觸探試驗擊數低是由于卵石風化程度高而降低了其力學強度?？紤]其風化程度等對力學性質有影響的因素，并結合該工程整個場地的勘探數據，將該層段按稍密卵石層處理。

圖1 6#孔卵石土部分芯樣

由此可見，僅僅用植物膠回旋鉆探雖然可以對地層進行定名，但無法直觀的反映某個地層的物理力學性質，對于砂礫卵石地層，野外鑒別受人為的因素影響較大［6］，且相同的地層情況也可能由于其風化程度或密實度等的不同，有不同的物理力學性質。

(3)對于13#孔:在21.3～23.6 m深度段圓錐動力觸探試驗修正后的錘擊數大部分為4.2～6.6擊，其中21.8～22.3 m深度段圓錐動力觸探試驗修正后的錘擊數為8.5～22.0擊，平均為13.0擊，若按統計數據看，根據其圓錐動力觸探的貫入能力，應將21.3～23.6 m深度段劃分為稍密卵石，其中21.8～22.3 m深度段可劃分為中密卵石夾層。

在對砂礫卵石地層進行了植物膠全芯取樣鑒別可以看出，21.8～22.1 m深度段有兩顆粒徑為11～14 cm的卵石，由于這兩顆相對較大粒徑骨架顆粒的影響，使該層段圓錐動力觸探試驗修正后的錘擊數相對偏高，并產生了一定的滯后效應，結合相鄰勘探孔數據，將該層段按稍密卵石層處理。

由此可見，對于砂礫卵石地層，在密實度相對較低的層段，受個別大粒徑骨架顆粒的影響，其圓錐動力觸探試驗擊數會陡然增大，并產生一定的滯后效應，使得在按密實度劃分地層時容易產生誤判，僅僅用圓錐動力觸探試驗無法對這種差錯進行剔除。

4 工程實例二

4.1 工程概況

某工程位于四川省成都市雙流縣，主要由25棟1～5層建筑組成。

該工程原擬采用天然地基基礎，在詳細勘察階段主要采用了超重型(N120)動力觸探并輔以少量植物膠回旋鉆探對地基巖土層進行了原位測試及全芯取樣鑒別。設計變更后擬采用高強度預應力管樁基礎，在施工勘察時對全場地進行了植物膠回旋鉆探的全芯取樣鑒別工作。

勘察深度范圍內地基巖土層由上至下劃分為4個工程地質大層。其中第三大層砂卵石層③由③1中砂、③2松散卵石、③3稍密卵石、③4中密卵石4個工程地質亞層組成，第四大層泥巖層④由④1強風化泥巖及④2中風化泥巖組成，為成都平原地區具有代表性的砂卵石層下臥基巖層的地層。

4.2 對比孔分析

現對該工程中2個具有代表性的勘探對比孔(15#及18#孔)進行分析，并引用該工程詳細勘察階段的超重型(N120)動力觸探統計結果，見表2。

表2 超重型(N120)動力觸探統計結果

(1)對于15#孔:在3.2～5.0 m深度段圓錐動力觸探試驗修正后的錘擊數為1.0～2.5擊，若按統計數據看，根據其圓錐動力觸探的貫入能力，應劃分為中砂。

在施工勘察階段，對全場地地層進行了植物膠全芯取樣鑒別并對砂卵石層進行顆粒分析試驗，該層段卵石粒徑一般為2～3 cm，骨架顆粒質量占總重的百分比為55%，可以直接鑒別出該層段為松散卵石。

由此可見，僅僅用圓錐動力觸探試驗無法準確的對地層進行定名，不同的地層情況也可能有相同的圓錐動力觸探試驗結果。

(2)對于18#孔:在6.6～8.0 m深度段圓錐動力觸探試驗修正后的錘擊數為9.0～23.0擊。該層段在詳細勘察階段，根據其圓錐動力觸探的貫入能力，劃分為中密卵石。

在施工勘察階段，對全場地地層進行了植物膠全芯取樣鑒別后可以直接鑒別出該層段實際為強風化泥巖。

由此可見，僅僅用圓錐動力觸探試驗無法準確的對地層進行定名，不同的地層情況也可能有相同的圓錐動力觸探試驗結果。在砂卵石層下臥基巖層的地層，該現象尤其明顯。

5 分析及結論

隨著社會經濟的發展，巖土工程勘察技術日趨成熟，在區域性經驗較為成熟的成都平原地區，勘察的手段也顯得越來越依賴經驗，在節約工程造價的同時，也應該保證對于巖土工程勘察資料的足夠嚴謹性。

在劃分成都地區砂礫卵石地層的亞層時，不僅需要依據圓錐動力觸探試驗的數據判定其密實度、風化程度及膠結狀態等，更需要植物膠回旋鉆探等能夠全芯取樣鑒別來查明其顆粒級配、顆粒形狀、顆粒排列、母巖成分、填充物的性質及填充程度等的勘探手段。單獨某種勘探方法較為片面，也容易出現差錯(例如地層定名不準，力學性質無法查明等)，兩者結合才能滿足工程的需要。對于砂卵石層下臥基巖層的地層，更加需要植物膠回旋鉆探來進行地層定名。

在成都西部、綿陽等地區，有著漂石地層，在這些地區圓錐動力觸探實驗有著局限性，更加需要重視對于植物膠回旋鉆探等的應用，才能保證提供合乎要求的巖土工程勘察資料。

［1］王煜.成都地區砂卵石層超重型動力觸探擊數規律［J］.四川地質學報，2000(2):118－120

［2］GB 50021—2001巖土工程勘察規范(2009年版)［S］

［3］JGJ 87—92建筑工程地質鉆探技術標準［S］

［4］DB 51/T 5026—2001成都地區建筑地基基礎設計規范［S］

［5］宋戰旺.淺析卵石土場地地層劃分［J］.山西建筑，2010(15):103－105

［6］黃文治.西昌地區卵石層應用N120超重型動力觸探的評價［J］.四川建筑，1994(1):59－60