205国道淮安西绕城公路建设工程岩土工程勘察 毕业论文.doc

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1、1 摘 要 近年来，随着国民经济的高速发展，中国的公路建设也进入 了一个前所未有的时代。205 国道、315 国道等公路工程的投入 建设标志着我国高速公路建设高峰期的到来。汽车越来越多，速 度越来越快，当然对公路建设的要求也就会越来越高和越来越严 格，并且建设的地质环境也越来越复杂。因此，这对公路工程地 质勘查的理论和技术方法的要求也越来越高。以便于为公路建设 提供更加准确可靠的地质依据。 公路工程地质勘察是公路建设中最基本也是最重要的一个环 节，是公路建设的基础性工作。它的主要任务是查明公路沿线的 工程地质条件、不良工程地质问题并进行分析和评价。为公路建 设提供可靠的、准确的、完整的勘察资料

2、和地质依据，并且要考 虑到环境地质问题，以确保公路建设的安全稳定、经济合理。 本文主要是关于 205 国道淮安西绕城公路岩土工程详细地质 勘察。为了能够提供可靠准确的地质资料，本次勘察采用了多种 勘察方法和手段。包括全取芯钻探、现场标贯试验、动、静力触 探试验、土工试验等。对采集的资料进行综合的分析与整理，为 公路建设部门提供相关的推荐值。本文还对淮安西绕城建设场地 的水文地质条件、不良工程地质问题进行了分析与评价，并给出 了处理意见。 关键词：工程地质勘察；标准贯入试验；土工试验；地基 2 目录 第一章 绪言 .4 1.1 工程概况及任务来源 .5 1.2 本纲目勘察目的及要求 .5 1.3

3、 勘察纲要 .7 第二章 勘察技术设计 .8 2.1 工程地质测绘 .8 2.2 工程测量 .9 2.3 工程物探 11 2.4 钻探取样技术设计 12 2.5 水文地质勘探 18 2.6 原位测试技术设计 19 2.7 现场技术工作 21 2.8 室内试验设计 25 第三章 岩土试验与测试 .27 3.1 岩土试验方法与规程 27 3.2 试验数据记录、整理与分析 .35 3.3 岩土参数取值 39 3.4 原位测试统计分析 41 第四章 勘查成果应用 .42 4.1 场地环境及地质灾害评价 42 4.2 场地稳定性评价 42 4.3 地层岩土性能评价 42 4.4 水文地质条件评价 43

4、4.5 地震效应评价 43 4.6 不良地质现象及特殊性岩土评价 44 4.7 基坑开挖及支护评价 45 4.8 基础方案评价 .45 4.9 结论与建议 45 结束语 .47 参考文献 .48 3 第一章 绪 言 本人于 2010 年 12 月至 2012 年 6 月在江苏现代路桥有限责 任公司地质勘查检测中心实习。在实习期间参加了“205 国道淮 安西绕城公路岩土工程详细地质勘察”项目，2011 年 2 月该项目 通过了由中国地质调查局和江苏省交通局组织的专家评审。 本设计主要介绍了205国道淮安西绕城项目的详细工程地质 勘察。从多方面多角度阐述了工程地质勘察的各个程序，初步了 解了工程地

5、质勘察行业的部分规范及要求。本设计共分为五部分。 第一部分主要介绍了岩土工程勘察纲要，包括了拟建工程的工程 概况和任务来源以及本次勘察的目的和要求等。第二部分是勘查 技术的设计，包括了各种勘察方法的原理、内容，拟解决的问题 和预期成果等。第三部分为岩土试验与测试，包括岩土试验的方 法与规程以及试验数据的记录整理与分析等。第四部分勘察成果 应用，主要是水文及工程地质评价以及基础方案的论证及结论。 4 1.1 工程概况及任务来源 1.1.1 拟建工程概况及其勘察等级确定 拟建 205 国道公路工程位于淮安西绕城，临近淮阴区、清河区、市经济开发区、青浦区， 交通较为方便。 根据岩土工程勘查规范和公路

6、工程地质勘查规范关于工程勘察的基本技术准则 确定：工程的重要性等级：一级（重要工程、破坏后果很严重） 。建筑类别：三类。设计使 用年限：50 年。结构安全等级：一级。由于所建场地位于河流冲蚀形成的河流阶地，地势较 平坦，但是地层地质情况复杂，场地等级为二级（对建筑抗争不利地段，不良地质作用发育 一般，地形地貌复杂，基础位于地下水位以上） 。地基等级：中等复杂二级 。根据岩土工程 勘察基本技术准则确定工程勘察等级，由于 205 国道淮安西绕城公路建设工程重要等级为一 级，场地复杂等级为二级，地基复杂等级为二级，综合分析确定：本次工程勘察等级:甲级。 1.1.2 区域地质概况 根据区域地质资料，勘

7、察区内无影响场地稳定的地质构造，地震基本烈度为小于六度， 场地区域地质稳定。 1.1.3 交通条件 勘察区位于淮安西绕城，临近淮阴区、清河区、市经济开发区、青浦区，交通较为方便。 1.1.4 气象特征 拟建场地属亚热带湿润季风气候，年平均气温 16.5，无霜期约 180250 天。年平均 降雨量 11001400mm，降水量 6 月7 月最高，月降雨量超过 200mm。 1.1.5 环境特征 根据本次调查结果，拟建项目区内地面民房已基本拆除，勘察区内地表原有一条小溪沟 横穿而过，现场地已经回填、整平压实，勘察区内无电力电信网线，亦未见古建筑遗址。 1.1.6 任务来源 该项目由江苏捷达交通工程

8、集团有限公司投资兴建，由 205 国道淮安西绕城公路建设工 程指挥部监督。指挥部委托我方进行 205 国道淮安西绕城公路建设工程岩土工程详细勘察工 作。 1.2 本纲目勘察目的及要求 1.2.1 勘察要求 工程勘察的目的是在定测勘察的基础上，通过钻探和各种原位实验以及室内试验定性和 5 定量的查明地质情况，为初步设计提供准确的、可靠的岩土工程地质勘察资料。其主要的任 务有七点： 1）查明建筑场地的地质构造，就该场地作为多层建筑的场地，作出评价和建议。 2）提供场地岩土层分布图。 3）提供场地各岩土层的物理力学指标，应按不同的基础型式提供基础承载力和变形计 算所需的各岩土层相应的物理力学指标。

9、4）查明场地内有无不良地质现象。若有不良地质现象，应查明其成因、类型、分布范 围、发展趋势及危害程度，并提出评价与整治所需的岩土技术参数和整治方案的建议。 5）提供深基坑开挖的边坡稳定计算和支护设计所需的岩土技术参数，对基坑开挖中的 边坡稳定性和对周围建筑物和地下设施的影响等作出分析与评价。 6）查明地下水的类型、埋藏情况及侵蚀性，并查明土层的透水性、地下水位变化幅度 及规律；提供施工降水的有关技术参数并对施工降水方案提出建议；提供计算地下室水浮力 的设计水位。 7）本工程抗震设防烈度为小于 6 度。 1.2.2 勘察目的 勘察的主要目的是查明建筑物范围内的地形,地质构造及不良地质构造,提供岩

10、石及各土 层的物理力学性质,各层承载力及其它设计指标,担供采用桩基础的各层物理力学指标,如有 不良地质构造,应提供防治工程所要的计算指标和资料,查明地下水的埋藏条件和侵蚀性,确 定该地区的地震烈度,各土层的剪切波速,场地的类别及场地土液化不、判定,对建筑物场地 和基础进行综合评价,勘察的深度应满足变形要求,控制深度应入基岩或进入持力层深度不小 于 10 米. 1.2.3 本次勘察执行的主要标准 本次勘察内外业依据的技术标准是中国公路系列的标准、规范、规程及相关的岩土工程 勘察的标准、规范、规程。主要参照技术标准有： 1)工程地质勘察任务委托书及勘察技术要求 ； 2)公路交通岩土工程勘察规范 ；

11、 3)岩土工程勘察规范 ； 4)建筑地基基础设计规范 ； 5)建筑抗震设计规范 ； 6)建筑桩基技术规范 ； 7)建筑地基基础技术规范 ； 8)基坑支护技术规程 ； 9)供水水文地质勘察规范 ； 10)公路工程地质勘察规范 ； 11)公路工程土工试验规程 。 6 1.3 勘察纲要 1.3.1 岩土工程勘察基本程序 本次勘察执行的基本程序如下： 1 明确要求 收集资料，了解场地岩土工程条件 考虑技术经济 2 现场踏勘，测验有无意外情况 3 制定勘察纲要 4 测绘调查 勘探 现场取样 5 原位测试 室内试验 6 数据整理分析，判断有无矛盾和疑问，资料是否有遗漏 7 做出场地地基评价，结论和建议，提

12、交岩土工程勘察报告和相应图件 1.3.2 各种勘察方法的工程布置及预计完成工作量 表 1 -1 勘 察 工 作 量 统 计 表 工 作 项 目 单 位 工 作 量 1 勘 探 钻孔 m/孔 4486.7/119 原状土样 组 62 扰动土样 组 16 岩样 组 112 取 样 水样 组 4 标准贯入试验 次 2023 原位测试 重型动力触探试验 m/次 13.5m/72 次 4 土工试验 常规试验 组 62 颗分试验 组 16 5 岩石试验 抗压试验 组 11 6 水样试验 水质分析试验 组 4 7 稳定水位 水位观测 孔 119 8 测 量 勘探点 点 119 9 单孔波速测试 m 69.1

13、 10 原位测试 注水试验 段 2 根据任务要求，本次勘察共布置钻孔 119 个，勘探深度为 30-40 米，其编号依次为 ZK001ZK119，其中控制性勘探孔 51 个，一般性勘探孔 68 个，土样 78 组，岩样 11 组，水 样四组。其中钻孔布置按照沿着建筑物周边或柱列线布置，间距 20-35m，桩端持力层或软弱 下卧层层位变化大时，加密勘探点的原则；控制孔的布置按照占总数的 1/2-1/3 要求布置； 图样的取样和原位测试则按桩基础要求的勘探孔深度内每一主要土层，取样和原位测试数量 6 个进行；而岩样就按嵌岩桩端持力层岩石，取6 个岩石饱和单轴抗压强度实验样；标 准贯入试验按土层中从

14、 1 米处开始每 2 米一次；动力触探试验按遇强风化基岩及碎石类土 2 米一次进行；预计其完成的工作量见上表 1-1。 7 第二章 勘察技术设计 2.1 工程地质测绘 2.1.1 工程地质测绘概述 工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作，在诸项勘察方法中最先进行。按一般勘察程 序，主要是在可行性研究和初步勘察阶段安排此项工作。但在详细勘察阶段为了对某些专门 的地质问题作补充调查，也进行工程地质测绘。 工程地质测绘是运用地质、工程地质理论，对与工程建设有关的各种地质现象进行观察 和描述，初步查明拟建场地或各建筑地段的工程地质条件。将工程地质条件诸要素采用不同 的颜色、符号，按照精度要求标绘在一定比

15、例尺的地形图上，并结合勘探、测试和其他勘察 工作的资料，编制成工程地质图。这一重要的勘察成果可对场地或各建筑地段的稳定性和适 宜性作出评价。 2.1.2 采用的测绘方法及其内容 本工程的工程地质测拟采用的方法为实地测绘法，实地测绘主要用布点法，布点法是工 程地质测绘的基本方法，也就是根据不同的比例尺预先在地形图上一定数量的观测路线和观 测点。本次工程地质测绘主要任务包括下列内容： 1） 查明地形，地貌特征，地貌单元形成过程及其与地层，构造，不良地质现象的关系， 划分地貌单元； 2） 查明岩土的性质，成因，年代，厚度和分布，对岩层应查明风化程度，对土层应区 分新近沉积土，特殊性土的分布及其工程地

16、质条件； 3） 查明岩层产状及构造类型，软弱结构面的产状及性质，包括断层的位置，类型，产 状，断距，破碎带的宽度 充填胶结情况，岩土层的接触面及软弱夹层的特性等，第四纪构 造活动的行迹，特点及与地震活动关系。 4）查明地下水的类型，补给来源，排泄条件及井、泉的位置，含水层的岩性特征，埋 藏深度，水位变化，污染性况及其与地表水的关系等 5）收集气象，水文，植被，土的最大冻结深度等资料，调查最高洪水位及其发生时间， 淹没范围； 6）查明岩溶，土洞，滑坡，等不良地质现象的形成，分布，形态，规模，发育程度及 其对工程建设的影响； 7）调查人类活动对场地稳定性的影响，包括人工洞穴，地下采空，大挖大填，抽

17、水排 水等； 8）收集建筑物的变形沉降资料及其他建筑经验。 2.1.3 测绘范围和测绘比例尺 8 对于工业，民用建筑，测绘范应包括建筑场地及其邻近地段。另如建筑物拟建在靠过斜 坡的地段，测绘范围应考虑到斜坡可能产生的不良地质现象的影响地带。对于测绘范围, 在 一般情况下，应稍大于建筑面积，但也不宜过大，以解决实际问题为前提。测绘精度要求： 主要指图幅的精确度，也就是比例尺大小。按照岩土工程勘察规范GB50021-2001，详细 勘察阶段比例尺选用 1：500-1:2000。根据现场实际情况，这里我们选用 1:1000 的比例尺。 2.2 工程测量 2.2.1 测量目的 施工测量的目的是把设计的

18、建筑，构筑物的平面位置和高程，按设计要求以一定的精度 测设在地面上，作为施工的依据。并在施工过程中进行一系列的测量工作，以衔接和指导工 序间的施工。这里的测量主要是将设计中的钻孔的精确位置测设在场地中并标记好。测设精 度的要求取决于建筑物的大小，材料，用途和施工方法等因素。施工测量工作与工程质量及 施工进度有密切的联系。测量人员必须了解设计的内容，性质及其对测量工作的精度要求， 熟悉图纸上的尺寸和高程数据，了解施工的全过程，并掌握施工现场的变动情况，使施工测 量工作能够与施工密切配合。另外，施工现场工种多，交叉作业频繁，并有大量土，石方填 挖，地面变动大等。因此各种测量标志必须埋设稳固且在不易

19、破坏的位置。还应经常检查， 如有破坏，应及时恢复。施工工测量的原则：施工测量和测绘地形图一样，遵循“从整体到 局部，先控制后碎部”的原则。即先在施工现场建立统一的平面控制网和高程控制网，然后 以此为基础，测设出地面上的地物，地貌。 对施工测量所使用仪器，工具应进行检验，校正，否则不能使用。工作中必须注意人身 和仪器的安全。 2.2.2 测量仪器 全站仪是一种可以同时进行角度（水平角、竖直角）测量、距离（斜距、平距、高差） 测量和数据处理，由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。全站仪上半部分包含有测 量的四大光电系统，即水平角测量系统、竖直角测量系统、水平补偿系统和测距系统。通过 键盘可以输

20、入操作指令、数据和设置参数。以上各系统通过 I/O 接口接入总线与微处理机联 系起来。 微处理机（CPU）是全站仪的核心部件，主要有寄存器系列（缓冲寄存器、数据寄存器、 指令寄存器） 、运算器和控制器组成。微处理机的主要功能是根据键盘指令启动仪器进行测 量工作，执行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作，保证整个光电测量 工作有条不紊地进行。输入输出设备是与外部设备连接的装置（接口） ，输入输出设备使全 站仪能与磁卡和微机等设备交互通讯、传输数据。 本次测量选用了徕卡 TS02power 全站仪，它是一款测量精度较高且稳定性较好的全站仪， 其技术参数如表 2-1。 2.2.3 测量

21、方法 本次勘察钻孔位置系根据钻孔平面图计算出各钻孔坐标，根据施工方提供的两个 GPS 测 量坐标点, 利用全站仪实地放点、施测，以测定每个孔的位置和高程。其测量方法如下： 1）仪器的安置。 9 （1）在实验场地上选择一点，作为测站，另外两点作为观测点。 （2）将全站仪安置于测站点，对中、整平。 （3）在两点分别安置棱镜。 表 2-1 徕卡 TS02power 全站仪技术参数 角度测量-精度 （标准偏差 ISO- 17123-3） 2 角度测量-最小读数 0.1/ 0.1mgon / 0.01mil 角度测量-设置精度 0.5，1.5，2 距离测量-圆棱镜测程 （ GPR1） 3500m 距离测

22、量-反射片测距 250m 距离测量-精度/测量时间 （标准 偏差 ISO-17123-4） 标准：1.5mm + 2 10-6D / 2.4s ，快速： 3mm + 2 10-6D / 0.8s ，跟踪：3mm + 2 10-6D / 0.15s 数据存储通讯-可扩展内存 最大：24000 固定点，最大：13500 测 量点 数据存储通讯-接口 串口 （波特率从 1200 到 115200） 数据存储通讯-数据格式 GSI / DXF / LandXML / 用户自定义 ASCII 格式 望远镜放大倍数 30 望远镜分辨率 3 望远镜视场 1 30，100m 处：2.7m 望远镜调焦范围 1.

23、7m 至无穷远 显示屏 图形化显示，160 280 像素，5 级亮 度可调 键盘 标准键盘 电池类型 锂电池 操作时间 一般为 20 小时 全站仪重量（包括 GEB211 和 基座） 5.1kg 2）竖直度盘和水平度盘指标的设置。 （1）竖直度盘指标设置：松开竖直度盘制动钮，将望远镜纵转一周（望远镜处于盘左， 当物镜穿过水平面时） ，竖直度盘指标即已设置。随即听见一声鸣响，并显示出竖直角。 （2）水平度盘指标设置：松开水平制动螺旋，旋转照准部 360，水平度盘指标即自动设 置。随即一声鸣响，同时显示水平角。至此，竖直度盘和水平度盘指标已设置完毕。注意： 每当打开仪器电源时，必须重新设置和的指标

24、。 3）调焦与照准目标：其操作步骤与一般经纬仪相同，注意消除视差。 4）坐标测量步骤： （1）设定测站点的三维坐标。 10 （2）设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。当设定后视点的 坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。 （3）设置棱镜常数。 （4）设置大气改正值或气温、气压值。 （5）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。 （6）输入测点的坐标，计算并显示测点的方位角及距离。 （7）移动棱镜到适当位置，并不断调整其位置，直至全站仪中显示距离和方位角一致 时，然后测量其高程并做好标记。 23 工程物探 地球物理勘探（简称物探）是利用物理学

25、的基本原理和现代科学技术的新成就来勘查矿 产资源，解决地质问题的各种方法的总称。工程物探指为土木工程服务的物探方法，主要解 决岩土工程勘察和供水水文地质勘察中的地质问题。与钻探相比，它具有成本低、工效高的 特点，是多、快、好省的地质勘察方法。工程物探以浅层地震、声波测定为主，此外还常用 电法、磁法、放射性勘探和测井、遥感等方法。 2.3.1 物探选用原则 1）作为钻探的先行手段，了解隐蔽的地质界线、界面或异常点。 2）在钻孔之间增加地球物理勘探点，为钻探成果的内插外推提供依据。 3）作为原位测试手段，测定岩土体的波速、动弹性模量、动剪切模量、卓越周期、电 阻率。放射性辐射参数。土对金属的腐蚀性

26、等。 2.3.2 应用物探应具备条件 1）被探测对象与周围介质之间有明显的物理性质差异。 2）被探测对象具备一定的埋藏深度和规模，且地球物理异常。 3）能抑制干扰，区分有用信号和干扰信号。 4）有代表性的地段进行方法的有效性试验。 地球物理勘探，应根据探测对象的埋深、规模及其与周围介质的物性差异，选择有效的 方法。在进行地球物理勘探成果判释时，应考虑其多解性，区分有用信息与干扰信号。必要 时，应采用多种方法探测，进行综合判释，并应有已知物探参数或一定数量的钻孔验证。 物探方法有其局限性，即条件性和多解性。所谓条件性是指探测对象是否具备必要的地 质和地球物理前提及适当的野外施工条件；另外，当观测

27、中遇到干扰时能否满足精度要求的 可分辨异常。所谓多解性就是形态相同的物性异常曲线可以由多种地质因素引起，而同一地 质体在不同条件下所反映的物性曲线在形态上又是千差万别的。所以物探常常与勘探相结合， 优势互补来探明地质情况。 2.3.3 波速探测 波速测试作为地基土动力特性测试项目之一，也是一种简便、快速、准确的原位测试技 11 术。其测试原理为：当固体介质受到外力冲击时，介质受到应力作用而产生应变，在作用于 介质的应力消失后，应变和应力失去平衡，应变就在介质中以弹性波的形式由介质中的质点 依次向周围传播，这种弹性波既有面波又有体波，体波又分为压缩波(P 波)和剪切波(S 波) ，剪切波的垂直分

28、量叫 SV 波，其水平分量称 Sh 波。在地层表面传播的面波可分为瑞雷波 (Ray lcigh)和拉夫波(Love)，各种波在介质中传播的特征和速度不相同。剪切波速测试， 是通过测量由振源传播到振动接收点的直达波的时间以及距离，根据波走时与深度关系计算 地层波速。波列图中前面信号弱的部分属纵波序列，后面振幅明显增强部分则为剪切波序列。 剪切波测试可逆振波形图中两道波形分别为正，反向激振后接收的信号，从剪切波序列可以 看出明显的相位反置，能过两组信号的迭加，其交叉点即为剪切波的初至。波走时换算成垂 直下行至测点的波走后，绘制垂直进距曲线，垂直时距曲线上一点的切线在时间轴上的斜率 就是相应深度地层

29、的波速。我们通过波速测试可获得岩(土)体的弹性波速，为工程设计提供 所需的动弹性力学参数、划分建筑物场地类别、评价地震效应、进行场地地震反应分 析等。 24 钻探取样技术设计 2.4.1 钻探在岩土工程勘探中的目的: 在岩土工程勘探中钻探仍是目前最主要最有效的勘探手段之一。它的目的主要有： 1）揭露并划分地层，量测界线；采取岩土试样，鉴定和描述岩土的岩性和成分。 2）了解地质构造，不良地质现象的分布，界线及形态等。 3）自钻孔中选取岩土试样，供试验室试验分析，据以确定岩土的物理学性质。 4）揭露并测量地下水的埋藏深度，了解地下水的类型，采取水样，化验分析地下水的 物理和化学性质。 5）利用钻孔

30、进行孔内原位测试，以及水文地质试验和长期观测等。 2.4.2 钻探工具组成 钻探主要工具由钻机，钻塔，钻杆，钻头，泵，套管等组成。 2.4.3 钻机及泥浆泵的选择 岩土钻掘工程的目的和施工对象各异，因而钻机种类较多。钻机可按用途分类，如岩心 钻机，石油钻机，水文地质调查与水井钻机，工和地质勘查钻机，坑道钻机及工程施工钻机 等。我们这里选用的是工程地质勘查钻机。钻机可选用 XY-4 和 GY-200 型钻机。这两类钻机 是比较典型的工程地质勘查钻机。XY-4 钻机主要适用于进行固体矿床勘探，工程地质勘察， 也可以用作浅层石油，天然气，地下水钻探和堤坝灌浆，坑道通风，排水孔的钻进。GY-200 型

31、钻机主要用于大型，重机工业建设，民用高层建筑及公路，铁路，桥梁，水坝等深部工程 地质勘察，水文地质普查，小型灌注桩浅孔钻进。于 XY-4 钻机相比，GY-200 型钻机的设计 比较先进，布局合理，结构紧凑，操作灵活，坚固耐用，可折性好，便于搬迁，修理方面。 我们这里主要大型工业建筑,所以比较适合采用 GY-200 型工程勘察钻机。其技术参数见表 2- 2. 泥浆泵是在钻探过程中，向钻孔输送泥浆或水等冲洗液的机械。泥浆泵是钻探机械设 12 备的重要组成部分。它的主要作用是在钻进过程中将泥浆随钻头钻进注入井下，起着冷 却钻头，清洗钻具、固着井壁、驱动钻进，并将打钻后岩屑带回地面的作用。泥浆泵性能的

32、 两个主要参数为排量和压力。排量以每分钟排出若干升计算，它与钻孔直径及所要求的冲 洗液自孔底上返速度有关，即孔径越大，所需排量越大。要求冲洗液的上返速度能够把 钻头切削下来的岩屑、岩粉及时冲离孔底，并可靠地携带到地表。由于我们这里是岩土工程 勘察，孔径比较小，钻进深度比较低，所以我们选择小型的泥浆泵。这里我们选用岩土勘 察中常用的 HB-3 系列泥浆泵。HB 系列泥浆泵既可用于地质勘探，也可用于注浆工程。 用于注浆工程时，具备流量大且流量可调的特点，并且可实现单、双液注浆且双液比例可调； 表 2-2 GY-200-1A 型工程钻机技术参数 钻孔深度 200 钻杆直径 4250mm 钻杆直径 4

33、250mm 立轴转速（正） 900 578 388 205 157 68 r/min 立轴转速（反） 256 85 r/min 最大扭矩 2000N*m 立轴倾角 0360 油缸最大给进力 29KN 油缸最大上顶力 39KN 钢丝绳直径 12.5mm 钢丝绳容量 30m 卷扬机单绳最大提升力 30KN 卷筒线速度 0.27 0.64 0.83 1.58 1.64 m/s 动力机型号 ZS1110 型柴油机 额定功率 13.2Kw 转速 2200r/min 钻机质量 800Kg HB-3 型泥浆泵是根据广大客户的建议，对泵进行了较大的改进，使其效率更高和更加可 靠，适用于水泥浆和一定比例的砂浆；

34、其具有体积小，重量轻，适用于各种环境下作业。其 具体参数见表 2-3。 表 2-3 HB-3 型泥浆泵参数表 型号 HB-3 型式 卧式、单缸、单作用柱塞式 流量(L/min) 50 压力(MPa) 1.5 配套功率(kW) 4 吸水高度(m) 2 进水管直径(mm) 65 排水管直径(mm) 25 13 外形尺寸(mm) 11304701050 重量(kg) 250 2.4.4 钻进工艺和取芯钻具的选择及其结构要素 1）钻进方法的选择 选择钻探方法应考虑的原则 （1）能够有效地钻至所需的深度，并能以一定的精度对钻穿的地层鉴定岩土类别和特 性，确定其埋藏深度、变层界线和厚度； （2）能够采取符

35、合质量要求的试样或进行原位测试，避免或减轻对取样段的扰动； （3）能够查明钻进深度范围内地下水的贮存情况。 根据以上原则结合各种钻探方法的适用范围和特点，针对收集到的资料和相邻场地经验， 场地上部为粘性土层，下部为强风化中风化岩层。再根据岩土工程勘察规范 GB50021-2001 中的钻探方法适用表 2-4 可知，本工程适合在上部土层中采用机动冲击钻进， 下部岩层采用回转转进。 表 2-4 钻探方法适用范围 钻探地层 勘察要求（直观鉴别） 钻探方法 粘性土 粉土 砂土 碎石土 岩石 扰动样 不扰动样 螺旋钻探 + + + - - + + 无岩芯钻探 + + + + + - - 回 转 岩芯钻探

36、 + + + + + + + 冲击钻探 - + + + - - -冲 击 锤击钻探 + + + + - + + 震动钻探 + + + + - + + 锤击钻探 + + + - - - - 注：+：适用；+：部分适用；-：不适用。 2）孔径的确定 根据建筑工程地质钻探技术标准JGJ87-92 【1】 规定：钻探口径应根据钻探目的和钻 进工艺确定，取原状土样的钻孔，口径不得低于 91mm。所以我们这里选择终孔孔径 91mm， 开孔孔径 130mm。钻杆选用常用的 42mm 钻杆。 3）钻头的选择 根据建筑工程地质钻探技术标准JGJ87-92 的规定，我们综合考虑选用孕镶金刚石取 芯钻头。 金刚石钻

37、头根据碎岩特点，可分为表镶金刚石钻头、孕镶金刚 石钻头和聚晶烧结体(包 括复合片)金刚石钻头。我国钻探生产主要用孕镶钻头，比表镶钻头具有以下优越性： （1）对于金刚石品级的要求低于表镶钻头； （2）抗冲击载荷能力较好，如果唇面金刚石发生剪崩对钻进效果的影响小，对违反操 作规程的敏感程度也小。 （3）不必用手工摆放金刚石颗粒，工业制造过程更简单，价格相对便宜。 14 4）土样等级的选择 原状土取样是岩土工程勘察中的一项基础工作。目前我国在这一方面无论是设备还是操 作技术都缺乏统一的标准，严重影响基础资料的质量，致使原状土的采取成为勘察工作中的 一个薄弱环节。原状土样质量低劣就不可能正确反映地基土

38、层的真实性状，既可能导致对地 基的估计过高，使工程设计偏于危险；更多的是导致对土层的评价降低，无形中浪费大量宝 贵的建设资金。所以选好取芯取样工具是勘察的重要环节之一。 土样的质量取决于土样的扰动程度。所谓的不扰动土样（传统上称为原状土样） ，是指 尽管原位应力状态已改变，但基本上保持土的天然结构、天然密度和含水量，且能满足室内 试验各项要求的土样。但不是所有的试验都要求使用这种高标准的土样，不同的试验对土样 有不同的扰动程度的控制要求。另一方面，采取不同等级土试样的成本差别很大，因此，根 据国家标准岩土工程勘察规范 （GB500212001） 【2】 将土试样质量根据试验目的分为四个 等级，

39、如表 2-5。 表 2-5 土试样质量等级 级别 扰动程度 试验内容 不扰动 土类定名、含水量、密度、强度试验、固结试验 轻微扰动 土类定名、含水量、密度 显著扰动 土类定名、含水量 完全扰动 土类定名 注：不扰动是指原位应力状态虽已改变，但土的结构、密度和含水量变化很小，能满足室内试验各项 要求； 除地基基础设计等级为甲级的工程外，在工程技术要求允许的情况下可用级土试样进行强度和 固结试验，但宜对土试样受扰动程度抽样鉴定，判定用于试验的适宜性，并结合地区经验使用试验 成果。 根据考虑土层的特点、操作水平和地区经验，结合设备和操作条件，相邻场地经验。本 工程拟采取级土样以达到预期的质量等级。

40、5）取土工具的选择 取土器是影响土样质量的重要因素，所以勘察部门都注重取土器的设计、制造。对取土 器的基本要求是：尽可能使土样不受或少受扰动；能顺利切入土层中，并取上土样；结构简 单且使用方便。取土器又分为贯入式取土器和回转式取土器，国内主要使用贯入式取土器。 贯入式取土器取样时，采用击入或压入的方法将取土器贯入土中。这类取土器又可分为 敞口取土器和活塞取土器两类。敞口取土器按取样管壁厚分厚壁、薄壁和束节式三种；活塞 取土器又有固定活塞、水压固定活塞、自由活塞等几种。现将它们的结构特点、适用上类及 优缺点列于表 2-6. （摘抄自原状土取样技术标准JGJ89-92 【3】 ）从技术和经济的角度

41、综 合考虑，我们选用敞口取土器中的厚壁式取土器。其结构组成见图 2-1。 15 图 2-1 厚壁式取土器结构图 6）土样的封装和贮存 (1)、级土样应妥善密封。密封方法有蜡封和粘胶带缠绕等。应避免暴晒和冰 冻。 表 2-6 贯入式取土器汇总表 取土器 种类 结构特点 适用土类 优缺点 厚 壁 式 取样管为两个对分半圆管，内设衬管；其上 端接装有上提活阀的取土器头部，下端接加 厚管靴. 均匀的粘性 土，部分粉 土和砂土 结构简单，操作方便，不 易变形受损，能取多种土 类；土样易受扰动，质量 为 II-III 级，且易逃土。 薄 壁 式 取样管为薄壁（厚 1.5-2.0mm）无缝管，内 不设衬管；

42、上端与取土器头部用螺丝连接； 下端无管靴，通过卷口切削形成一定的刃口 角度和内间隙比。取土器提出地面后，卸下 固定螺丝，土样与取样管一起封装。 可塑-流塑 状粘性土， 部分粉土和 粉砂土。 土样扰动少，质量 II- III 级，适用于较软土层； 需备有许多取样管，管材 消耗大，不经济，遇较硬、 密实土体刃口易损坏。 束 节 式 综合厚壁式与薄壁式优点的变径取土器，即 下端刃口段为薄壁管；取样管整圆或对分半 圆，内装衬管或环刀；上端取土器头部结构 与厚壁式相同 可塑-流塑 状粘性土， 粉土和粉砂 土。 土样扰动少，质量 II- III 级；不能取较硬、密 实主体，否则刃口段易损 坏。 敞 口 取

43、 土 器 水 压 固 定 活 塞 式 具上下两个活塞，下活塞固定，通过一段活 塞杆与取土器头部及钻杆相接。上活塞可动， 连接在取样管上端，还连接一压力缸。取样 开始时，将钻杆下活塞固定，且下活塞在孔 底封闭取样管；通过钻杆施加水压，驱动上 活塞及取样管向下贯入取样；贯入达满行程 时，压力水通过活塞杆的泄水孔排出，压力 下降。取样管厚薄壁皆可。 软塑-流 塑状粘性 土，部分可 塑状粘性土、 粉土和粉砂 土。 具有固定活塞取土器的基 本优点，土样质量 I-II 级；操作较方便，但结构 较复杂；一般只限于取较 软的土样。 16 固 定 活 塞 薄 壁 式 在敞口薄壁取上器的基础上，加设一个与取 样管

44、内径匹配的活塞。取样开始时，活塞位 置处于取样管底端，封闭取样管；贯入取样 过程中上提活塞；贯入结束提升取土器时， 活塞可隔绝土样顶部水压力。 软塑-流塑 状粘性 土，部分可 塑状粘性土， 粉土和粉砂 土。 为高质量取土器，土样质 量 I 级；取土成功率高， 逃土可能性小。结构较复 杂，安装和操作较麻烦； 只能取软土。 自 由 活 塞 薄 壁 式 将固定活塞取土器的活塞延伸杆去掉，仅保 留活塞通向取土器头部的一段。通过装设于 取土器头部的弹簧锥卡来限制活塞的反向位 移。贯入取样时，活塞可随着土样相对于取 样管而向上移动。 可塑-流 塑状粘性 土，部分粉 土和粉砂土。 结构和操作较简单，类似 于

45、一般敞口薄壁取土器。 土样上顶活塞时易受扰动， 故可塑状粘性土才能取得 I 级土 样，流塑-软塑状粘性土 只能取 II 级土样。 (2)尽可能缩短取样至试验之间的贮存时间，一般不宜超过 3 周。取样后应快送到实验 室做相关实验 (3)土样在运输途中要避免震动。对易于震动液化和水分离析的土样应就近进行试验。 7）取岩芯工具选型及工艺 钻探过程中，保证质量最关键的环节是采取岩芯。岩芯是供地质人员正确描述地层岩性 和真实地反映地层情况的依据。在钻进过程中，进入岩芯管的岩芯往往由于钻具震动而破碎、 磨耗、产生变化等振动，致使采芯率达不到 100。为了避免或减少这些干扰，根据地质情 况和设备条件，合理选

46、择钻进方法和取芯工具，遵守操作规程，保证采取岩芯的质量。 （1）常用的卡取岩芯的方法有：卡料卡取法、卡簧卡取法、干钻卡取法、沉淀卡取法 和楔段器卡取法。这里我们根据操作水平和地区经验，结合设备和操作条件拟采用简单实用 的沉淀卡取法。 （2）取芯工具的选择 根据工程相邻场地已建建筑物所揭露的地层情况，下部岩层为强风化到中风化，节理裂 隙极发育较发育，岩体破碎完整，为极软软质岩。由卡取岩芯的特点及其适用情况， 本工程拟采用沉淀卡取法为取芯方法，双动双层岩芯管为取芯钻具。 17 图 2-2 双层双动管钻具结构图 1回水孔；2双管接头；3球阀；4球阀座；5外管；6内管；7、8外、内钻头；9送水孔 双层

47、岩芯管钻具用在软地层及硬脆碎岩层中钻进，是提高岩芯采取率的有效工具。这类 钻具分为双动双管和单动双管两类。双动钻具用于硬质合金钻进和金刚石钻进，单动钻具用 于硬质合金和钻粒钻进。本工程采用双动钻具，双管钻具的冲洗液是从两岩芯管之间的空隙 流到孔底，又由孔壁间隙返回孔口，而收存岩芯的内管中不通过冲洗液流。这样能够保存岩 芯免受冲洗液的扰动，但仍受机械震动和摩擦的影响。双动双管钻具的结构如上图 2-2。 8）采取水试样的基本规定和要求： （1）水试样应能代表天然条件下的水质情况。 （2） 简单分析水样取 100ml；分析侵蚀性二氧化碳的水样取 500ml，并加大理石粉 23g；全分析水样取 300

48、ml。 （3）取水容器要洗净，取样前应用水试样的水对水样瓶反复冲洗三次。 （4）采取水样时，应将水样瓶沉入水中预定深度缓慢将水注入瓶中，严防杂物混入， 水面与瓶塞间要留 1cm 左右的空隙。 （5）水样采取后要立即封好瓶口，贴好水样标签，及时送化验室。 （6） 水试样应及时试验， ，清洁水放置时间不宜超过 72h，稍受污染的水不宜超过 48h，受污染的水不宜超过 12h。 水试样的采取和试验项目应符合水的腐蚀性试验的规定。 由于不能认定工程场地的水对建筑材料是否具有腐蚀性，因此，应采取水试样进行试验， 并评定其对建筑物的腐蚀性。采取水试样应符合下列规定： （1）混凝土或钢结构处于以下时，应采取

49、地下水试样，做腐蚀性试验。 （2）混凝土或钢结构处于地表水中时，应采取地表水试样，做水的腐蚀性试验。 （3）水取样数量每个场地不少于 2 件，对建筑群不宜少于 3 件。 本工程设计取水样 4 件进行腐蚀性分析。 2.4.5 护壁与堵漏 在岩土层中钻进，除能保持孔壁稳定的粘性土层和完整岩层外，均应采取护壁措施。土 层由于容易下套管，因此在土层中采用套管护壁。在岩层中由于选用硬质合金回转转进，因 此，采用泥浆护壁。泥浆具有携带、悬浮和排除岩粉、冷却钻头、润滑钻具，保护孔壁和堵 漏功能。为了使泥浆符合钻进工艺所要求，需加入适量的化学处理剂，加入量通过试验确定。 烧碱或纯碱可增粘度、增静切力、调节 pH 值，纯碱投入量一般为土质量的 2；单宁酸钠可 降粘度、降失水量、降静切力、一般加入量不超过 35；当需要提高泥浆比重时可投放 适量的重晶石粉、石粉、岩粉等物质。 2.4.6 钻探冲洗液 钻进中选择适用冲洗液，主要是根据钻进地层情况来选用，原则是： 1)钻进致密、稳定地层、选用清水作冲洗液； 2)钻进