专利名称：一种静力触探探杆的贯入方法
技术领域：
本发明属于岩土工程勘察原位测试领域，具体涉及一种静力触探探杆的贯入方法。
背景技术：
静力触探是岩土工程勘察中常用的一种原位测试方法，通过将一种特制的探头压入土中测得土层贯入阻力，获得可用于工程设计的土层力学参数。这种原位测试方法在工程勘察中使用十分普遍。但是，由于贯入中探杆存在斜度，贯入土层中的探头会偏离地面上勘探孔中心的竖直线位置致使测试数据不能真实反映地面所在位置垂直向下地层的静力触探指标，导致测试失败。由于探杆长细比很大，为保证探杆贯入不致出现超过允许偏斜值，目前业内规定一次贯入深度一般超过30米至40米之间，超过这一深度之后需分段采取小导向护管，进行多次贯入。这种试验操作方法，劳动强度大，费时费工。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供一种静力触探探杆的贯入方法，通过在贯入过程中对探杆的垂直度不断进行调整，保证贯入角倾斜度最小时继续贯入，在不下导向护管的情况下，尽可能地提高一次贯入的深度。本发明目的实现由以下技术方案完成:
一种静力触探探杆的贯入方法，所述操作方法涉及探杆、液压机，所述探杆连接在所述液压机上并由其完成贯入，所述探杆端头处设置有探头，所述探头上连接有角度传感器，其特征在于:所述操作方法至 少包括如下步骤:
(a)将所述探杆与所述液压机的贯入位置之间夹角设置为小于0.3° ；
(b)所述探杆贯入2-3m后停止贯入，采用管钳将所述探杆顺时针旋转180°，同时观察所述探头的角度数据，所述角度数据出现变小趋势时，将所述探杆旋转至所述角度数据最小值时的位置；所述角度数据出现变大趋势时，将所述探杆继续顺时针旋转直至原位；
(c)所述步骤a)中的探杆以小于0.3°贯入后，当所述探杆水平位置偏差大于5m时，停止贯入，通过贯入下护管进行导向。当所述探杆水平偏移不大于一定允许值时，提高探杆一次贯入的深度，否则需停止贯入，通过贯入下导向护管进行垂直度控制。所述探杆贯入的土地浅层含有杂填土的情况下，对所述杂填土进行清除直至所述土体浅层为天然土层。采用护管压入保护所述探杆，所述探杆位于所述护管的底部时角度小于3°。
采用钻机冲护管与所述探杆分次贯入的方法，所述的探杆位于所述护管的底部时角度小于3°，且所述的探杆超出所述护管底部后继续贯入的深度不大于20m。所述探杆由粗细探杆搭配，所述探杆前段为细探杆，后段为粗探杆。在贯入深度20米以内不同深度多次旋转探杆，使探杆与铅垂线之间的夹角最小后再继续贯入。所述步骤(a)之前还包括对所述探杆以及所述液压机的检查步骤，所述检查步骤至少包括以下步骤:
通过角钢内侧边、旋转边对所述探杆以及所述探杆进行平直度检查、对所述探杆以及所述探头之间的连接强度进行检查；
通过水平尺对所述液压机水平度进行检查；
检查所述探头的角度数据。所述探杆贯入深度小于10米时，其所述角度数据大于或等于1.5°时，拔起探杆重新贯入；所述探杆贯入深度小于20米，其所述角度数据大于或等于2.5°时，拔起探杆重新贯入。当所述探杆水平位置偏差大于5米时，停止贯入，通过贯入下护管进行导向。所述的探杆超出所述护管底部长度不大于20米。按粗细搭配选配探杆，前20米左右采用细的探杆，20米以后选用粗的探杆。本发明的优点是:提高了静力触探探杆垂直度，可在允许的探杆偏斜度限制内，尽可能提高探杆一次贯入深度而不必采取传统的下导向护管等手段来提高探杆垂直度，降低了静力触探外业操作的工作强度。
图1是本发明的试验数据图一；
图2是本发明的实验数据图二；
图3是本发明步骤图一；
图4是本发明步骤图二；
图5是本发明步骤图三；
图6是本发明步骤图四；
图7是本发明步骤图五；
图8是本发明步骤图六。
具体实施例方式以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解:
如图1-8所示，图中标记1-2分别为:钻机1、探杆2。实施例一:如图5所示，采用两种直径不同的探杆进行组合，前端20m_25m部分选用36mm直径探杆，之后的部分采用40mm或42mm直径的探杆，这种组合法可以有效保证探杆的刚度，在贯入时不会轻易发生折断现象。在施工开始前，对每根探杆的平直度进行检测，一般可以通过目视法，在精度要求高的情况下将探杆倚靠在高平直度的角钢内侧一边旋转一边通过目视检测探杆的平直度。如图3所示，在贯入前的准备工作:布置好足够的钻机I的地锚，调平钻机机身使其支腿与地面充分接触，采用水平尺检查水平度。检查静探孔的垂直度，前IOm必须保证垂直，如果贯入场地浅部存在杂填土，在贯入前应清理干净，以免对探杆的贯入造成妨碍。将探头接线与仪器连接，检测探杆与探头之间的连接是否正常。如图4所示，检查探头显示数值是否正常，即垂直下压探头，测试Ps数值采集是否正常；对探杆2上的探头的角度数据进行测试，分别将探头置于不同角度，测试探头角度测量功能是否正常。如图6所示，将探杆平放后其读数应确保在90度左右，放入液压机贯入位置时应为O度左右(小于0.3度)，贯入时角度误差尽量控制在I度左右。贯入时分为以下几个阶段:
(I)如图7所示，正常贯入后，当探杆贯入至2m-3m左右时暂停，用管钳将探杆顺时针旋转，查看角探头角度数据的变化，如果角度数据出现降低趋势，在旋转至最小值时停止，继续贯入探杆；如果角度数据出现增大趋势，继续沿顺时针方向旋转将探杆转回原来的位置。(2)探杆贯入到地面下5米处停止贯入，对探头进行温飘和零飘校准。(3)当探杆贯入至7m_8m左右时暂停，重复步骤(I)中所做的动作。(4)探杆贯入到地面下10米时，探头角度数据如果显示大于1.5度，将探杆拔出清理后重新贯入；探头贯入到地面下20米时，探头角度数据如果显示大于2.5度，将探杆拔出清理后重新贯入。(5)探杆贯入过程中，一旦发现探杆顶端的探头水平偏移距离超过5m的情况下，停止贯入，采用下护管导向的方法将探杆校正回角度偏差允许范围内的位置。(6)探杆贯入至底部，实验完成，整理数据。当探杆贯入至硬层及较密实的砂层时，放慢贯入速度，将地锚扭紧，尽量保持机身的水平和探头角度数据的变化，慢慢进入。在探头由较软弱土层进入较好土层时，宜控制贯入速度(慢速贯入)；在探头进入较好土层层面3m以内，宜至少0.5m回零一次。同时应注意地锚是否存在拔起，及时调平钻机。实施例二:本实施例的方法基本与实施例一相同，差别点在于采用15-20m的护管压入保护探杆，适用于试验地区存在软土层且贯入深度要求较高(例如大于60m)的情况下。如图1、2所示，图1为采用本实施例的操作方法于上海市崇明郊野公园项目中的59个孔的试验数据；图2为采用本实施例的操作于中国博览会会展综合体项目(北块)中119个孔的试验数据，通过两图可以明显得知，本发明对探杆贯入时倾斜度具有显著减小的作用，提高测试成功比率。
权利要求
1.一种静力触探探杆的贯入方法，所述操作方法涉及探杆、液压机，所述探杆连接在所述液压机上并由其完成贯入，所述探杆端头处设置有探头，所述探头上连接有角度传感器，其特征在于:所述操作方法至少包括如下步骤: Ca)将所述探杆与所述液压机的贯入位置之间夹角设置为小于0.3° ； (b)所述探杆贯入一定距离后停止贯入，采用管钳将所述探杆顺时针旋转180°，同时观察所述探头的角度数据，所述角度数据出现变小趋势时，将所述探杆旋转至所述角度数据最小值时的位置；所述角度数据出现变大趋势时，将所述探杆继续顺时针旋转直至原位； (c)所述步骤a)中的探杆以小于0.3°贯入后，当所述探杆水平位置偏差大于5m时，停止贯入，通过贯入下护管进行导向。
2.根据权利要求1所述的一种静力触探探杆的贯入方法，其特征在于:所述探杆贯入的土地浅层含有杂填土的情况下，对所述杂填土进行清除直至所述土体浅层为天然土层。
3.根据权利要求1所述的一种静力触探探杆的贯入方法，其特征在于:采用护管压入保护所述探杆，所述探杆位于所述护管的底部时角度小于3°。
4.根据权利要求1所述的一种静力触探探杆的贯入方法，其特征在于:采用钻机冲护管与所述探杆分次贯入的方法，所述的探杆位于所述护管的底部时角度小于3°，且所述的探杆超出所述护管底部后继续贯入的深度不大于20m。
5.根据权利要求1所述的一种静力触探探杆的贯入方法，其特征在于:在贯入深度20米以内不同深度多次旋转探杆，使探杆与铅垂线之间的夹角最小后再继续贯入。
6.根据权利要求1所述的一种静力触探探杆的贯入方法，其特征在于:所述探杆由粗细探杆搭配，所述探杆前段为细探杆，后段为粗探杆。
7.根据权利要求1所述的一种静力触探探杆的贯入方法，其特征在于:所述步骤(a)之前还包括对所述探杆以及所述液压机的检查步骤，所述检查步骤至少包括以下步骤: 通过角钢内侧边、旋转边对所述探杆以及所述探杆进行平直度检查、对所述探杆以及所述探头之间的连接强度进行检查； 通过水平尺对所述液压机水平度进行检查； 检查所述探头的角度数据。
8.根据权利要求1所述的一种静力触探探杆的贯入方法，其特征在于:所述探杆贯入深度小于10米时，其所述角度数据大于或等于1.5°时，拔起探杆重新贯入；所述探杆贯入深度小于20米，其所述角度数据大于或等于2.5°时，拔起探杆重新贯入。
全文摘要
本发明属于岩土工程勘察原位测试领域，具体涉及一种静力触探探杆的贯入方法，其特征在于所述的探杆以小于0.3°贯入静探孔后，每贯入一定距离后停止贯入，采用管钳将所述探杆顺时针旋转，观察所述探头的角度数据，所述角度数据出现变小趋势时，在所述角度数据最小时停止所述探杆的旋转继续贯入；所述角度数据出现变大趋势时，所述的探杆继续顺时针旋转回到原位后继续贯入。本发明的优点是提高了静力触探探杆垂直度，可在允许的探杆偏斜度限制内，尽可能提高探杆一次贯入深度而不必采取传统的下导向护管等手段来提高探杆垂直度，降低了静力触探外业操作的工作强度。
文档编号E02D1/00GK103088804SQ201310049510
公开日2013年5月8日 申请日期2013年2月7日 优先权日2013年2月7日
发明者夏群, 陈琛, 龚渊, 张银海, 周年顺, 沈超 申请人:上海岩土工程勘察设计研究院有限公司