鉆孔取樣及靜力觸探試驗法在洪澤湖大堤堤身隱患探測中的應用

摘 要：洪澤湖大堤為1級建筑物，也是千年老堤，在長期擋水過程中歷經損毀，決而復堵、毀而重建，在堤身內部留下很多亂石堆、埽工、淤泥等隱患。運用鉆孔取樣及靜力觸探試驗法進一步查明洪澤湖大堤堤身內的隱患。

關鍵詞：隱患探測；靜力觸探；鉆孔取樣；洪澤湖大堤

中圖分類號：TV871 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）29-0162-02

1 工程概況

洪澤湖大堤位于洪澤湖東岸，北起淮陰區碼頭鎮，南至盱眙張莊高地，全長67.25km，另加北端碼頭鎮以北至廢黃河高地3.38km，總長70.63km。在2012年洪澤湖大堤除險加固過程中，采用壓密注漿的方法對洪澤湖大堤全線進行了加固處理，并在大堤迎水側埋設了防滲墻，有效的解決了洪澤湖大堤滲流、穩定的問題。為了進一步查明洪澤湖大堤堤身內是否還存在一些其他隱患問題，本次選取了樁號45k+500-46k+000、50k+200-50k+700、53k+800-54k+300三段堤防對堤身范圍內的隱患進行探查。

2 工作方法及技術

2.1 鉆孔取樣

鉆孔取樣試驗法主要包括鉆孔取樣、注水試驗、標準貫入試驗，并通過取土試驗做天然干密度試驗和擊實試驗等室內土工試驗，從定量的角度來分析堤身土是否存在松散、軟弱、空洞等隱患。

（1）勘探點定位及高程接測

根據堤防的里程樁號來布置斷面位置，現場勘探孔完成后，采用JSCORS RTK測量系統進行勘探點定位及接測勘探點孔口高程，并利用地物進行復核。

（2）鉆探取樣

鉆探設備：GXY1型工程鉆機；鉆進方式：回轉鉆進，全孔泥漿護壁；取土器與取樣方式：采用貫入式薄壁取土器和厚壁敞口取土器，取樣采用靜壓式和重錘少擊式；樣品質量：原狀試樣等級為I～Ⅱ級；取樣間距一般為1.5m，可根據土層分布情況及現場條件調整。原狀土樣取出后用膠布包裹并蠟封，豎置于陰涼處，防凍防曬，搬運過程中做好防壓、防振措施，及時送土工試驗室進行試驗。

（3）注水試驗

現場鉆孔注水試驗可以測定堤身堆土的滲漏情況。利用現場鉆孔注水試驗測的滲透系數可以直接反映堤身堆土內是否存在隱患。

（4）標準貫入試驗

準貫入試驗是采用球閥式自動落錘，用重63.5kg的穿心錘自由下落，落距為76cm，將貫入器垂直打入土層15cm后，開始記讀，每擊入10cm記讀一次，合計打入30cm記讀的錘擊數即為標準貫入試驗錘擊數。若標準貫入試驗錘擊數較小則說明堤身堆土內存在隱患。

2.2 靜力觸探試驗

采用雙橋探頭，探頭圓錐錐底截面積15cm2，側壁面積150cm2，錐角60度采用手搖式靜力觸探儀架。試驗采用靜壓法將探頭貫入土中，貫入速率1.2m/min，貫入讀數間隔為0.1m，現場歸零誤差小于3%，采用溧陽市科爾儀器有限公司生的LMfC-D310型微機自動采集數據。若靜力觸探阻力明顯較小則說明堤身堆土內存在隱患。

本文主要對鉆孔注水試驗及靜力觸探試驗過程進行探討。

3 堤身探查工作及分析

通過鉆孔過程和取上來的物體發現局部堤身內含有塊石、腐木、埽工等異常體，本次探查工作共發現14個異常體，異常體埋藏深度深淺不一，異常體的具體分布位置及詳細描述見表1。

3.1 鉆孔注水試驗

為了測定洪澤湖大堤堤身土的滲漏情況，在每個斷面上均安排1個孔對堤身土進行注水試驗，共13個孔、37段次。

鉆孔注水試驗是通過鉆孔向試段注水，以確定巖土層滲透系數的原位試驗方法，可分為鉆孔常水頭注水試驗和鉆孔降水頭注水試驗。本次采用鉆孔常水頭注水法。根據《水利水電工程地質勘察規范》（GB50487-2008）附錄F，利用注水試驗測得的堤身土滲透系數來劃分堤身土的滲透性等級，以此來判斷洪澤湖大堤堤身土是否滲漏、松散。

由于堤身土較厚，所以對堤身堆土進行分段注水試驗。先對上部堤身堆土進行注水試驗，再打入套管止隔上部堤身堆土后對下部堤身堆土進行注水試驗。

相據《水利水電工程注水試驗規程》（SL345-2007），當試段位于地下水位以下時，應采用下式計算試驗士層的滲透系數：

K=16.67Q/（AH）

式中：

K——試驗巖士層的滲透系數（cm/s）；

Q——注入流量（L/min）；

H——試驗水頭，cm；等于試驗水位與地下水位之差；

A——形狀系數，cm；按SL345-2007附錄B選用。

當試段位于地下水位以上時，可采用下式計算試驗土層的滲透系數：

K=7.05Q×lg（2l/r）/（l×H）

式中：

r——鉆孔內孔半徑，cm；

l——一試段長度，cm。

計算結果見表2。

根據本次的孔注水試驗成果，該段堤身土存在漏水現象，原因主要有以下三個方面：

①堤身土未碾壓密實，存在松散現象；②堤身土中含有塊石，塊石之間架空；③堤身含腐木等雜物形成空洞。

堤身堆土的注水試驗滲透系數遠大于室內垂直向試驗滲透系數，這是由于堤身中存在一些空隙、裂縫，甚至空洞，現場注水試驗反映的是堤身的滲漏性。室內試驗反映的是試樣的滲透性，而注水試驗則反映了某試段土體的滲透性，就堤防滲透性的綜合評價和滲流穩定分析而言，注水試驗成果更有實際意義，建議堤防加固時堤身土的采用注水試驗成果，或從有利于工程安全考慮，結合使用。

3.2 靜力觸探試驗

靜力觸探試驗是用靜力將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受到的貫入阻力記錄下來。由于貫入阻力的大小與土層的性質有關，因此通過貫入阻力的變化情況，可以達到了解土層的工程性質的目的。本次靜力觸探試驗采用雙橋探頭測量錐尖阻力（qc）和側壁阻力（fs）。

由于洪澤湖大堤堤身土中劇本還有塊石，所以本次探查工作只完成靜力觸探試驗孔13個。根據靜力觸探試驗測得洪澤湖大堤堤身土的錐尖阻力為0.06～9.16MPa，離散性較大，表明土體壓實不均勻；平均錐尖阻力為1.77MPa，錐尖阻力偏小，表明試驗堤段堤身土壤較松散。

4 結 論

通過本次洪澤湖大堤45k+500-46k+000、50k+200-50k+700、53k+800-54k+300段堤身隱患探查工作，發現洪澤湖大堤在經過除險加固后基本不存在滲流、穩定的問題。根據本次探查工作靜力觸探試驗和鉆孔取樣試驗法等試驗成果，表明上述堤身土質較為松散，堤身內部存在亂石堆、埽工、爛木樁等，需進一步處理。

參考文獻

[1]江蘇省工程勘測研究院.洪澤湖大堤45k+500-46k+000、50k+200-50k+700、53k+800-54k+300段堤身隱患探查報告.2017，04.

收稿日期：2018-9-10