国外勘察手段与国内勘察标准的结合与应用

李光诚，陈 勇，徐 洁

(湖北地矿建设工程承包集团有限公司，湖北武汉 430030)

国外勘察手段与国内勘察标准的结合与应用

李光诚，陈 勇，徐 洁

(湖北地矿建设工程承包集团有限公司，湖北武汉 430030)

通过蒙古国岩土工程勘察实践，总结了国外勘察手段、方法与国内的异同点，对现场及土工试验资料进行综合再分析，为保证资料成果的准确可靠，进一步进行了平板载荷试验与其它原位测试的对比试验，提交了可靠度较高的岩土参数，推介了国外单动双管带伸缩式柔性袋管技术提高强风化软岩取芯质量的做法，对类似项目有一定的借鉴与参考意义。

岩土工程勘察;勘察手段;勘察标准;国外取芯技术

0 引言

“蒙古之金”(MAK)公司为蒙古国境内规模较大的矿业公司，为满足蒙古经济发展对水泥的需求，蒙古MAK公司拟在东戈壁省投资建造1 500 T/D水泥生产项目，项目地点位于蒙古国东戈壁省达兰扎尔嘎朗领地Khukh Tsav地区，北距首都乌兰巴托市约300 km，有乌(蒙古乌兰巴托市)—二(中国二连浩特市)国际铁路相通。该项目实行EPC模式，总承包商为中国企业，设计单位为国内某设计院，因此需要提供符合中国勘察规范的岩土勘察报告，受总承包单位的委托，我公司承担了该项目详细勘察阶段的岩土工程勘察任务。

1 重点难点分析

由于是境外项目，限于客观实际，现场勘察施工及试验均由蒙古勘察公司完成，由于勘探工作量较大，蒙古勘察公司将其中控制性钻孔和部分原位测试工作交由日本Sankyo Materials公司完成，因此勘察工作面临不同国家、不同标准、不同做法的局面，存在大量的沟通协调工作，如何将国外勘察手段、做法、标准与国内标准进行对比分析并提供质量合格的勘察报告是该项目技术管理的重点和难点。

2 规范或勘察做法中的几点区别及应对措施

2.1 岩土分类［1］

2.1.1 颗粒分析及土类定名

拟建场区为岩浆岩地区，表层第四纪覆盖层薄，玄武岩、安山岩、凝灰岩等广泛分布，岩土体结构从上至下表层是松散的吹填土，往下是厚度不一、成份不均的残积土，然后进入下伏的风化基岩。表层吹填土因厚度薄、松散，不用作建筑物基础持力层，残积土在部分地段因有一定厚度，可能会用作一般轻型建筑的持力层，风化基岩则是场区承载力较大的建(构)筑物良好的持力层。因此对残积土性质分析是勘察工作的一项重要内容。本区残积土含砾(碎)石较多，粘粒含量低，接近于粗粒土，首先的基础工作是定名，勘察工作中取了较多的土样进行颗粒分析。

室内土工试验由蒙古国乌兰巴托市岩土检测中心完成，作为一个单项工程，要求室内土工试验完全按中国标准进行是有困难的，可行的方法是对试验数据进行再分析，得出符合中国规范的成果资料。

蒙古岩土检测中心是按照MNS标准(蒙古国家标准)进行试验，依照MNS标准粒组分级如下：

块石(boulder)d＞200 mm

砾石(angular pebble) 200 mm＞d＞10 mm

角砾(angular gravels) 10 mm＞d＞2 mm

砂粒(sands) 2 mm ＞d＞0.05 mm

粉粒(dusty) 0.05 mm ＞d＞0.005 mm

粘粒(clay)d＜0.005 mm

按照中国国家标准对粒组进行划分，见表1：

表1 粒组划分Table 1 Division of fraction

以上对比可见，中国标准与蒙古标准在粒组划分上是有区别的：

(1)中国标准将粒径2～60 mm归为砾石，其中2～20 mm为细砾，20～60 mm为粗砾，蒙古标准把2～10 mm归为角砾，对应于中国标准的细砾，并把10～200 mm归为砾石，包含了中国标准的部分细砾、粗砾和碎石，在砾石与块石间没有细划碎石这一层次，区别是十分明显的。

(2)在粉粒与砂粒间的界限粒径不一样，中国标准为 0.075 mm，蒙古标准为0.05 mm。

不仅粒组划分不一样，土的定名也有区别。在实际操作中，我们采取对蒙古试验室的颗分试验进行再分析，然后要根据中国标准进行土类定名。场区残积土总体属碎石土类，中国标准的碎石土分类见表2。如场区分布较典型的碎石土其＞2 mm的颗粒质量一般在60% ～75%(由大到小)，按中国标准定名为残积角砾土，而按蒙古标准则为含壤土砾石土。

表2 碎石土分类［1］Table 2 Classification of gravel soil

2.1.2 岩石分类及定名

由于场区岩体埋深浅，风化基岩拟作为场区重要建筑物良好持力层。国内勘察对岩体工程地质性质评价基本按照鉴定岩类—定名—划分岩石坚硬程度—划分岩体风化程度—测试试样的抗压强度—综合评价提出承载力特征值等一套程序进行，岩体定名及划分风化程度、坚硬程度和完整程度是现场重要的基础工作。本项目勘察我们根据中国规范进行分层，划分了强风化玄武岩(安山岩)、中风化玄武岩(安山岩)等，而蒙古勘察的做法对基岩不以风化程度进行分层，但对每段岩层均进行风化程度及裂隙发育程度等方面的具体描述，对岩体主要分二层：一是风化带(Weathered zone)，一是节理带(Jointed zone)，前者当风化程度较高、裂隙十分发育将岩体切割成小块时，相当于国内的强风化，后者当风化程度一般，有一定强度且裂隙发育不强时，相当于国内的中风化，但两者内涵并不完全等同，因此在技术管理上需按中国规范对风化层的鉴定进行统一归并重新分层。

2.2 室内试验及原位测试

2.2.1 岩石单轴抗压强度试验［2］

确定岩石地基承载力特征值一种通行的方法是根据室内岩石单轴抗压强度按岩体完整程度进行折减，见《建筑地基基础设计规范》［3］(GB50007—2002)之5.2.6 条：

式中：fa——岩石地基承载力特征值(kPa);frk——岩石单轴抗压强度标准值(kPa);Ψr——折减系数。岩体完整程度折减系数，对完整岩体可取0.5;对较完整岩体可取0.2 ～0.5; 对较破碎岩体可取0.1 ～0.2。

勘察实践中，一般按风化程度不同从钻孔岩芯中取足岩块试样送检试验室，对试验数据进行统计分析确定岩石单轴抗压强度标准值(frk)，在岩石单轴抗压强度试验这个环节上，国内和蒙古试验室做法又有区别。国内《工程岩体试验方法标准》(GB/T50266—99)对试件要求是圆柱体，直径48～54 mm，试件高度与直径之比为2.0～2.5，本次勘察按此要求取样试件直径为50 mm，高度为100 mm;蒙古试验室原做法试件直径和高度均为45 mm，与国内要求不同，存在尺寸效应影响试验结果的情况，对此我们查阅相关文献资料并做了代表性的对比试验，显示后者结果偏高9.4%，因此本次勘察对试件尺寸按国内标准进行了要求，统一了用法口径。

2.2.2 圆锥动力触探试验(DPT)［4］

中国规范中，圆锥动力触探试验类型分为轻型、重型和超重型三种，其规格和适用土类见表3。

本项目控制性钻孔是交由日本的Sankyo Materials公司完成的，圆锥动力触探试验布置在②层角砾土和③层强风化软岩层，限于客观情况，圆锥动力触探试验主要由日本公司按日本标准完成，日本的标准见表4。

在本项目中采用的是日本圆锥动力触探试验中的“大型”，与国内的重型相接近，如锤重、落距、探杆直径等，但探头直径与指标用法不用，中国标准的探头直径为74 mm，而日本标准的探头直径为50 mm，中国标准的探头直径较日本的大，另在指标用法上，中国规范取贯入10 cm的读数N63.5，需进行杆长修正，而日本标准取贯入30 cm的读数Nd，一般不作杆长修正，对此采取的措施是：

表3 中国圆锥动力触探类型Table 3 Types of Chinese cone dynamic penetration

表4 日本圆锥动力触探类型Table 4 Types of Japanese conr dynamic penetration

(1)根据探头直径的不同，通过计算比贯入阻力进行换算。按照中国《岩土工程勘察规范》(DB50021—2001)之10.4.1 条文说明，动贯入阻力采用荷兰公式：

式中：qd——动贯入阻力(MPa);M——落锤质量(kg);m——圆锥探头及杆件系统(包括打头、导向杆等)的质量(kg);H——落距(m);A——圆锥探头截面积(cm2);e——贯入度，等于D/N，D为规定贯入深度，N为规定贯入深度的击数;g——重力加速度，其值为9.81 m/s2。上式建立在古典的牛顿非弹性碰撞理论(不考虑弹性变形量的损耗)的基础上。故限于：

①贯入土中深度＜12 m，贯入度2～50 mm。

②m/M＜2。

本项目试验岩土层为②层角砾土和③层强风化软岩层，试验深度一般3～8 m，贯入度在②层角砾土为8～15 mm，在③层强风化软岩层为5～8 mm，m/M一般在0.5～0.9，因此均满足上式的适用条件，可以进行不同直径锥头的贯入击数换算。

(2)对于指标用法的不同，要求日本钻机上试验操作手按国内的做法，每贯入10 cm记录一次击数。日本资料对动探击数一般是不作杆长修正的，在这一点我们还是要求参照中国的规范进行杆长修正，因此每次试验要求记录杆长。对超过50击贯入达不到10 cm的情况，要求记录实际贯入深度，以便后期数据分析时有针对性地进行处理。

2.2.3 标准贯入试验(SPT)

勘察对本场区残积角砾土、砂质粘土、砾质粘土等进行了大量的标准贯入试验(SPT)，用于评定其密实度，确定承载力。蒙古勘察方对基岩以上土层采用汽车土钻，钻进过程中每米进行一次标贯试验，蒙古的标贯设备与国内的基本一致，如锤重63.5 kg、落距76 cm、贯入器外径51 mm、内径35 mm等，但在两个方面有区别：

(1)落锤方式：国内要求是自由落锤，蒙古采用手拉绳索牵引落锤。

(2)贯入击数处理：国内是预打15 cm，然后记录正式贯入30 cm击数，在蒙古则没有前面预打的15 cm，对30 cm的贯入深度划分三段，记录每贯入10 cm的击数。

对于(1)，我们认识到对于手拉绳索牵引贯入，绳索与滑轮的摩擦以及运转中绳索所引起的张力消耗了一部分能量，减少了落锤的冲击能，使锤数略有增加，对此查阅相关文献资料，采取对锤击数实测值进行0.9的折减，同时，在该层设计了浅层平板载荷试验，并专门在平板载荷试验坑内预先进行标准贯入试验，取得标贯击数，再与浅层平板载荷试验结果进行比对，结果表明对锤击数进行0.9的折减是适当的。

对于(2)，国内采用的预打15 cm是避免孔底沉渣的影响。本勘察项目由于场区浅部土层不厚，标贯试验深度一般不超过4.0 m，且土钻采用的是130 mm钻具成孔，孔径较大，干钻作业，无水循环影响孔底土，岩芯采取率100%，基本能保持孔底无扰动，加之每次下贯入器都量测深度复核，复核无误方才进行标贯试验，故认为无需预打上面的15 cm。对30 cm的贯入深度进行三段划分后，也有助于分析标准贯入是否稳定均匀。

3 值得借鉴的做法

3.1 注重多手段试验数据的相互验证与对比分析

照片1 PLT试坑中的标准贯入试验Fig.1 Standard penetration test in test pit

照片2 浅层平板载荷试验(PLT)Fig.2 Plate loading test

由于是境外工程，地质环境条件与国内差别很大，对当地经验掌握不足，加之前述岩土现场鉴定、室内试验及原位测试做法的不同，单纯地采用哪一种手段来确定岩土参数都不一定可靠。因此勘察设计有3个浅层平板载荷试验，由日本的Sankyo Materials公司完成。载荷试验作为一种最直接的原位测试手段，具有较高的可靠度，勘察中对浅层平板载荷试验(PLT)点先行进行了标准贯入试验和圆锥头动力触探试验，并与载荷试验结果进行对比，见照片1、2。

3.2 采用单动双管带伸缩式柔性袋管取芯技术，提高强风化软岩取芯质量

由于场地强风化层较厚，水泥生产重要建(构)筑物如筒仓、窑、磨等基础采用强风化层作为持力层可能性大，因此强风化层钻探质量十分关键，而传统单管工艺在强风化层等软岩钻探时存在岩芯采取率不高、受水循环扰动较大、分层与取样较困难的缺陷，基于此，本次勘察所有的控制孔均采用金钢石钻头单动双管带伸缩式柔性袋管的施工工艺，见照片3、4，由日本Sankyo Materials公司完成。

照片3 单动双管内管(带伸缩式柔性袋管)Fig.3 Inner tube of single － action double barrel

照片4 伸缩式柔性袋管取芯采取率较高Fig.4 High percentage recovery of core by telescopic flexible pipe

该工艺是在传统的单动双管内管上带一伸缩式柔性袋管，强风化层岩芯直接进入预置的伸缩式柔性袋管内，与水循环隔离，提高岩芯采取率至85%以上，很好地解决了这一岩土工程界的难题。本次勘察在强风化层取原状样37件进行抗压强度测试，很好地保证了勘探质量。

4 从事境外勘察项目的几点体会

(1)结合当地特点，重视对当地气象水文资料的搜集。国内勘察中，对于具体某一地方，由于前人工作资料丰富，国内规范、标准也齐，气象水文方面的资料要求不多。对于境外项目，国内的设计院没有当地的气象水文数据，因此勘察工作要重视这一方面的工作。如蒙古的本项目场区夏季高热、冬季严寒、风沙大，有较高的风荷载和雪荷载，并存在季节性冻土问题，因此勘察工作需提供标准冻深、基本风压、基本雪压等基础数据。

(2)重视对试验数据的再分析。由于试验工作为外方完成，一般各国岩土试验方法是相近的，但因规范的差异性，给出的数据结果往往不尽相同，不能简单照搬试验结果，需要对试验方法和中间数据进行再分析，得出符合中国规范的试验结果。

总之，对于前述规范和做法的不同，需结合勘察实践灵活应对，要求岩土技术人员有较丰富的理论知识和勘察实践，不能一味要求按国内通行方法进行，也不能简单照搬境外方法得出的数据，需要进行综合评价，才能得出较为准确的结论。

［1］GB50021—2001，岩土工程勘察规范［S］.

［2］GB/T50266—99，工程岩体试验方法标准［S］.

［3］GB20007—2002，建筑地基基础设计规范［S］.

［4］工程地质手册编委会.工程地质手册［S］.北京：中国建筑工业出版社，2007.

Combination and Application of Foreign Exploration Means and Domestic Exploration Standard

LI Guangcheng，CHEN Yong，XU Jie
(Hubei Geo－engineering Construction Corporation，Wuhan，Hubei430030)

Through geotechnical engineering practice Mongolia，the authors sum up the same and different points of exploration means＆ methods at home and abroad，comprehensively re － analyze field and soil test data.In order to ensure the accuracy and reliability of achievement data，plate loading test is compared in － situ test by an experiment.Finally，the authors submit geotechnical parameters of high reliability，promote foreign single－action double barrel with telescopic flexible pipe technology to enhance core of high weathered soft rock quality.It has some referential meaning to the similar project.

geotechnical engineering;exploration means;exploration standard;foreign coring technology

TU413

A

1671－1211(2011)03－0272－05

2010－12－30;改回日期：2011－01－14

李光诚 (1971－)，男，高级工程师，注册岩土工程师，一级建造师，水文地质与工程地质专业，从事岩土工程设计与施工及新技术研发工作。E－mail：lgctje@163.com

于继红)