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轻型动力触探试验在城镇污水处理工程基槽验收中的应用

2025-03-02 43 上传者：管理员

摘要：为探索轻型动力触探试验检测技术在岩土工程验收中应用的技术要点，文章以蕉岭县城镇生活污水处理设施提质增效建设项目为实例，展开其基槽验收中轻型动力触探试验过程及结果分析。结果表明，轻型动力触探试验在岩土地基验收中较为适用，其施测过程简便，但数据分析和处理存在一定难度。通过加强测试过程控制、确保操作过程规范、综合应用多种测试技术，既能减小基槽开挖前后轻型动力触探试验结果差异，又能为具体工程提供借鉴参考。

关键词：
城镇污水处理工程
基槽验收
工程建设质量
承载力
轻型动力触探试验
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岩土工程地基验收作为关键性环节,直接关系到工程建设质量｡当前主要存在定性和定量两种地基验收方式,前者由地勘人员和验收人员展开现场实勘,将勘测结果与前期地勘资料展开比对,以判断地基质量｡后者则是在地基开挖后,采用检测设备展开实测｡轻型动力触探试验借助轻型动力触探仪展开,仪器轻便,施测过程简单快速,在地基工程中得到一定程度的应用｡但由于各种原因,其测值与勘察期试验值可能存在一定偏差,影响测试结果的准确性｡基于此,本文依托工程实例,对轻型动力触探试验施测过程展开分析,并对测值偏差原因进行深入研究,以期纠正偏差,指导工程应用｡

1、轻型动力触探试验原理

1.1轻型动力触探试验过程

轻型动力触探试验过程中探头锤击进入待测土体时受到诸多因素影响｡试验开始之初,动力触探锤击数与贯入深度正向变动,待检测地表出现开裂和隆起;此后,动力触探锤击数逐渐趋于稳定,前述开裂和隆起趋缓,同时达到临界深度;该深度以上的土体表现出剪切形变｡随着试验过程的继续推进,土体侧向约束力持续增大,土体也从剪切变形转变为压缩变形,动力触探锤击数趋于稳定;待贯入至土层分界线且下层土体密实度较高时,触探贯入击数降低,进而出现冲穿现象[1]｡以上过程如图1所示｡

图1轻型动力触探试验过程及探头参数

轻型动力触探试验中所用落锤质量在9.8~10.2kg之间,落距在48~52cm之间;探头直径为40mm,锥角为60°,如图2所示;探杆直径为25mm｡以贯入30cm深度的锤击数为贯入指标｡

1.2轻型动力触探试验结果整理及代表值统计

基于以上试验结果,绘制单孔动力触探击数(或贯入阻力)和触探深度关系曲线,展开待测土体力学分层,估算单孔平均分层动探值;同时将临界深度以内的值以及超前､滞后异常值全部剔除｡

图2轻型动力触探试验探头参数(单位:mm)

对于待测土体均匀性好,动力触探测试值离散性不大的情况,应按照厚度对逐孔分层贯入均值加权平均,以计算待测区域分层贯入均值及对应的变异系数｡相反,对于待测土体非均质特征明显且动力触探测值离散性较大的情况,必须综合多孔资料和待测区域其余位置原位资料展开分析｡在此基础上,结合GB50202—2018《建筑地基工程施工质量验收标准》以及各测点分层动力触探锤击均值计算测区动力触探锤击标准值｡基于计算结果进行测区土体力学分层,并进行土体强度､密实度､承载力等物理属性以及土体滑动､均匀性､地基处理效果的评定[2]｡

结合测区地质条件以及动力触探锤击数和贯入深度关系曲线,进行测区内地基土力学分层｡一般情况下,从软层向硬层锤击打入时,分层界限通常位于软层最末小值点下方10~20cm区段内;而从硬层向软层锤击打入时,分层界限位于软层首个小值点上方10~20cm区段内｡

在按照以上思路分层后,计算各层触探击数均值:(1)在土层厚度内划分地层界面以及各界面影响锤击数的具体范围,以中间区段为有效厚度;(2)在该有效厚度区间内,将试验所得的击数畸高值剔除,剩余值为有效击数;(3)以该有效厚度区间内有效击数均值为轻型动力触探锤击数均值[3]｡

2、轻型动力触探试验的应用

2.1工程概况

蕉岭县城镇生活污水处理设施提质增效建设项目(二期)铺设HDPE污水主管总长度为19143.02m,支管总长30740.13m,新建ϕ1000混凝土圆形检查井654座,700mm×700mm混凝土方井314座,新建污水提升泵站1座｡该污水处理工程进厂干管主要采用ϕ1200和ϕ1400混凝土材质圆形平口管,设置混凝土条形基础,接口主要用钢丝水泥砂浆抹带｡支管采用管径为DN200的PVC管｡圆形检查井规格为A1000mm,方井规格为700mm×700mm｡混凝土管设计埋深为6.0~8.5m｡该工程基槽开挖前展开全面的地质勘查以及工程区地下管线､地下构筑物探查,对于基槽开挖范围内的管线进行迁移､保护､避让｡

2.2基槽开挖施工要点及验收要求

2.2.1基槽开挖施工要点

污水处理工程基槽按照25m长度分段开挖,从上至下逐层展开,禁止越层或掏洞挖掘｡开挖期间,密切关注坑壁土体变化,出现坍塌､裂纹､渗水､溶陷等情况时应立即停止开挖,加强支护｡通过挖掘机开挖基槽,在机械臂作用范围内严禁展开其余作业｡同时预留出相应厚度的土层不开挖｡使用拉森钢板桩支护基槽;基槽开挖过程中,应避免扰动和损伤钢板桩桩身｡

基槽开挖宽度按照以下公式计算[4]｡

式中,B—污水处理工程基槽开挖宽度,cm;D0—排水管道外缘宽,cm;b1—排水管道侧工作面宽,未设置防水层时按30~60cm取值,设置防水层时按80cm取值;b2—排水管道侧支撑宽度,通常按15~20cm取值;b3—施工现场现浇(或钢筋)混凝土侧模板设计宽度,cm｡

2.2.2基槽验收要求

为保证基槽施工质量,必须加强管材､管件､地基承载力等的检测验收｡根据GB/T19472.1—2019《埋地用聚乙烯(PE)结构壁管道系统第1部分:聚乙烯双壁波纹管材》检测塑料管材､管件外观､尺寸､拉伸屈服强度､断裂伸长度､纵向回缩率､环刚度､环柔度｡同一原料､同一配方､同一工艺下生产的同一规格的管材､管件为一批｡管材､管件DN/ID≤500mm时,每批数量不超过60t｡如生产7d仍不足60t,则以7d产量为一批;管材､管件DN/ID>500mm时,每批数量不超过300t｡如生产30d仍不足300t,则以30d产量为一批;如果生产7d仍不足批量,以7d产量为一批｡其中,DN是公称尺寸,ID是以内径标识的公称尺寸｡应用超声波检测焊缝内部质量,其中,一类焊缝应100%全部检测,二类焊缝抽检50%即可｡地基承载力主要通过轻型动力触探试验检测,至少每200m2布设1个测孔,总测孔数应达到10孔以上;每个独立柱基不得少于1孔,基槽每20m内至少布设1个测孔｡

2.3基槽验收中轻型动力触探试验过程及结果

2.3.1试验过程

轻型动力触探试验主要使用相应质量的重锤,将探头锤击进待检测土体;结合探头贯入土体内对应的锤击数展开土体物理力学性能判定｡试验开始后,先钻进至待测土层标高;按照50cm的距离自由下落重锤,将触探杆件垂直打入待测土层,记录杆件打入土层10cm深度的锤击数N10｡根据GB50202—2018估算待测基槽土体承载力特征值｡轻型动力触探试验具有普查效果,施测面广,检测比例高｡检测过程简单,但土层分层､锤击数标准值统计､临界深度确定及数据处理均面临一定难度[5]｡

2.3.2轻型动力触探试验结果

该城镇污水处理工程基槽设计深度为3.0m,以平缓漫滩地貌为主,所在地层主要为可塑性低液限粘土｡在基槽开挖前依次布设JDCZ95~JDCZ98等4个测点,展开前期试验｡试验结果见表1｡按要求开挖后,基槽底､基槽壁等处均较为干燥,无地下水显现｡此后在基槽底部按照梅花形布设测试点位,展开轻型动力触探试验｡基槽开挖前､后测点布设情况如图3所示｡

表1基槽开挖前轻型动力触探试验结果

图3基槽开挖前后测点布置情况

基槽开挖后共布置4个测点,即JC01~JC04,开挖前轻型动力触探试验结果见表2｡

综合以上结果看出,按照3.0m深度开挖该污水处理工程基槽后展开轻型动力触探试验,试验锤击数位于4~9击之间,锤击数均值达到6.25击;地基承载力均值为74.85kPa｡而在基槽开挖前进行的同等深度轻型动力触探试验结果显示,锤击数位于14~18击之间,击数均值为15.5击,地基承载力均值达到84.30kPa｡前后试验测值存在一定差异,但均未超出GB50202—2018,试验结果具有一定合理性｡

表2基槽开挖后轻型动力触探试验结果

2.3.3测值差异原因分析

经过深入分析,笔者将造成基槽开挖前､后轻型动力触探试验测值差异的原因归结为以下几点｡

一是为保证测试结果的可靠准确,试验过程中应确保连续贯入,并剔除异常值｡根据验收标准,轻型动力触探试验贯入深度应控制在2.0m左右,根据测值绘制贯入深度-实际击数关系曲线,据此展开土层承载力分析｡试验开始后,随着贯深的增大,锤击数必定相应增大,地表也随即发生开裂和隆起,土体表现出明显的剪切变形;此后贯深持续增大,触探值及地表变形均达到稳定状态,土体转为压缩变形｡以上过程中,接近地表的锤击数较低,可判定为异常值,应在地基承载力计算过程中予以剔除｡

二是必须保证操作过程的规范性｡动力触探试验根据操作过程差异分为轻型､重型和超重型,施测原理基本一致,但测试结果明显不同[6]｡实际应用时,必须明确区分,确保测试过程顺利展开以及测值准确｡

三是保证基槽开挖施工过程的规范性｡在该污水处理工程基槽开挖时,并未按照设计要求预留保护层,而是通过钩机直接开挖,待开挖至建基面后对基槽底部土层造成较大扰动｡相当于改变了轻型动力触探试验条件,进而影响试验结果｡

3、结语

综上所述,轻型动力触探试验能对各类工程地基深部岩土性状展开全面探测,并得出地基土承载力测试结果｡测值的客观准确性､试验过程布置的合理性与检测数据分析方法密切相关,特别是土层划分对试验结果影响较大｡轻型动力触探试验施测过程简便,检测成本低廉,能快速测得待测地基承载力,可在类似工程中得到推广应用｡本文的不足之处在于,岩土学科倾向于经验学科,各类试验方法既具有适用性,也存在一定局限｡为保证轻型动力触探试验结果的可靠性与准确性,必须在试验之外结合验收规范,选用多种方法进行综合判断｡

参考文献:

[1]黄淦成,方平,陈梵.大型调水工程中地基承载力轻型动力触探检测[J].人民长江,2018,49(S1):206-208.

[2]詹旺林,雷声,高鸿.静力触探推测滑裂面技术在滑坡治理中的应用[J].水利规划与设计,2021(9):98-101.

[3]徐庆功.原位测试在岩土工程勘察中的应用研究[J].黑龙江水利科技,2024(3):88-91.

[4]韩涛.多种原位测试技术在南冲电排站软土地基勘察中的应用[J].水利科学与寒区工程,2023,6(11):129-132.

[5]刘刊,吕赫,赵海阔.轻型动力触探试验在吉林省中部城市供水工程基槽验收中的应用[J].东北水利水电,2022,40(5):62-65,72.

[6]柳旻,夏玉云,王冉,等.扁铲侧胀试验和圆锥动力触探试验的中美测试标准差异研究[J].水利水电快报,2023,44(6):94-98.

文章来源:魏峰.轻型动力触探试验在城镇污水处理工程基槽验收中的应用[J].水利技术监督,2025,(03):282-285.