一. 巖土工程施工及運(yùn)營(yíng)會(huì)引起巖土性狀和周圍環(huán)境條件發(fā)生變化。監(jiān)測(cè)就是在施工期和施工后運(yùn)用專用儀器和工藝測(cè)試這些變化,以了解施工產(chǎn)生的影響程度和規(guī)律,科學(xué)地指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工。隨著高科技的發(fā)展,監(jiān)測(cè)技術(shù)日益更新,但基本上可分為淺層和深層監(jiān)測(cè)兩類,而鉆孔是實(shí)現(xiàn)深層監(jiān)測(cè)的重要手段。下面結(jié)合工程實(shí)例,從深部土壓力測(cè)試、分層位移(垂直和水平)測(cè)試和基樁抽芯叁方面介紹鉆探技術(shù)的具體運(yùn)用。
二. 深部土壓力測(cè)試杭州市運(yùn)河截污工程[9]需要在溝槽地面以下4ｍ處量測(cè)大直徑污水干管地基中垂直土壓力分布情況,其安裝工藝[9]為:
①鉆孔:為了減少地基土的擾動(dòng)范圍和程度,終孔直徑應(yīng)比壓力盒直徑大一級(jí),采用注水回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝以壓差護(hù)孔。
②埋盒:先回填同類土,夯平孔底,再用自制工具兜吊裝壓力盒,要求膜面朝向被測(cè)壓力方向,傾角<10°。
③回填:選用原位土體填孔壓密,要求密實(shí)度接近原狀土,一段時(shí)間后補(bǔ)填,方可施加測(cè)試荷載。
三.　分層位移測(cè)試筆者曾在“佛(山)—開(平)”高速公路“謝邊—南莊”段Ｋ7+120斷面埋設(shè)了分層沉降儀。該斷面地層從上而下可分為3層:第一層為褐黃色粘土,稍濕,可塑,厚度1.4～2.0ｍ;第二層為淤泥,軟—流塑狀態(tài),厚度3.2～7.9ｍ;第三層為黃色粘土,可塑,未鉆穿,地下水位處于砂墊層中。
(1)鉆孔時(shí)采用合金回轉(zhuǎn)、套管護(hù)壁工藝。要求套管總長(zhǎng)小于孔深1.5～2.0ｍ以上,便于回填料箍住沉降管總成底部;上段套管安裝多段0.5ｍ/根的短節(jié),確保拔管時(shí)沉降管總成不上升,如圖2(ａ)。
(2)安裝前,測(cè)試管底部均應(yīng)采用透水隔泥砂裝置。透水是為了減少浮力,隔泥砂是為了確保探測(cè)器順利沉入管底測(cè)試點(diǎn)。安裝時(shí),需在管內(nèi)灌水,逐段連接。如圖2(ｂ)所示。
(3)管底到位后,在測(cè)試管外壁和孔內(nèi)壁的環(huán)狀間隙中用原位土或中、細(xì)砂加水回填。當(dāng)回填料升至套管底部時(shí),逐段起拔套管,借縮徑作用箍住測(cè)試管下部,及時(shí)回填,
(4)拔除套管后將底端用砼嵌固的長(zhǎng)約0.6ｍ、直徑為127ｍｍ的鋼管套住沉降管總成上端,以提供測(cè)深的基準(zhǔn)點(diǎn);周圍用沙袋圍護(hù),以保護(hù)沉降管總成不堵塞和破壞。
四.　抽芯驗(yàn)樁即在樁體(如鋼筋混凝土樁、攪拌樁和旋噴樁等)內(nèi)鉆孔以檢查樁體質(zhì)量。鉆進(jìn)采用110～130ｍｍ的人造金剛石孕鑲平底鉆頭和立軸式油壓巖芯鉆機(jī)及其配套矩形螺紋鉆桿。鉆進(jìn)規(guī)程為中等壓力、較高轉(zhuǎn)速及中等泵量,并保持鉆進(jìn)參數(shù)一致,進(jìn)行勻速鉆進(jìn)。
抽芯應(yīng)注重以下要點(diǎn):①巖芯完整,采芯率要達(dá)到95%～100%,最好一個(gè)回次均為整巖樣,每段接口吻合;②鉆孔在到達(dá)樁底前不穿出樁身,垂直偏差<0.5%,可采用下列方法判斷樁底沉渣:持力層為中風(fēng)化基巖時(shí),要求在快過樁尖時(shí)停車沖孔,一直沖到孔內(nèi)返清水,再開車鉆進(jìn),如進(jìn)尺突然加快,說明鉆頭已過樁尖,馬上停水停鉆,量好機(jī)上余尺,緩慢加壓通過沉渣,至不再進(jìn)尺;持力層為強(qiáng)風(fēng)化巖或砂礫層時(shí),可采用動(dòng)力觸探法確定沉渣厚度;④發(fā)現(xiàn)斷樁等不良跡象時(shí),須在該樁體內(nèi)加鉆1～2個(gè)孔方可作出正確判斷;⑤巖溶地區(qū)鉆芯時(shí),一般要在樁體內(nèi)鉆2～3個(gè)孔,且鉆入基巖內(nèi)5ｍ以上,以驗(yàn)證沉渣、樁長(zhǎng)和持力層厚度等情況;⑥巖芯管上連接實(shí)芯鑄鐵和取粉管,以自重校正孔斜、有效排渣[10]。近年來,長(zhǎng)徑比>50的超長(zhǎng)樁應(yīng)用日趨廣泛,鉆芯是否可行取決于樁體和鉆芯孔的垂直度。鋼筋籠上有后注漿管時(shí)鉆芯孔的垂直度由式(1)確定;無筋(或后注漿管)樁的鉆芯孔垂直度由式(2)確定:
五.式中:Ｈ———樁體內(nèi)鉆芯孔頂與底的高程差,ｍ;β———鉆芯孔軸線頂角,恒取正值,β≤ａｒｃｔａｎ0.5%;Ｄ———實(shí)際樁徑,ｍ;ｂ———樁頂處鉆芯孔中心與基樁中心之間的距離,ｍ,�。�=0～Ｄ/4,由樁身是否含障礙物等因素決定,鉆芯孔在基樁傾向反側(cè)時(shí)取正值;在基樁傾向同側(cè)時(shí)取負(fù)值。ｄ———鉆芯孔直徑,ｍ,取110ｍｍ或130ｍｍ; ———后注漿管直徑或主筋和后注漿管直徑之和,ｍ,由后注漿管是否代替部分主筋確定;ｈ———混凝土保護(hù)層厚度,ｍ,�。�=30～70ｍｍ;α———基樁軸線頂角,α≤ａｒｃｔａｎ1%,與鉆芯孔反向傾斜時(shí)取正值,同向傾斜時(shí)取負(fù)值。
六. 工程樁決定鉆芯時(shí),α、Ｄ、ｄ、ｈ、和ｈ為確定值,則β由Ｈ唯一確定,即:一方面,實(shí)際樁長(zhǎng)條件下,鉆芯孔的容許頂角由式(1)、(2)計(jì)算確定;另一方面,據(jù)式(1)、(2)可計(jì)算當(dāng)β處于容許范圍時(shí)可以成功鉆芯的最大樁長(zhǎng)。換言之,樁長(zhǎng)超過某值,鉆芯孔必然在到達(dá)樁底前穿出樁外。