中交第四航务工程勘察设计院有限公司
摘要：在东马Sri Aman-Lingga-Sebuyau地区，腐植土及软土层分布广泛并具有一定厚度，是地基处理中至为关键的地层。由于地表松软且河流密布，普通钻机在本区域移位异常艰难而且成本巨大。PEAT SAMPLER具有轻便、简单、人工易操作等优点，2~3人即可为一个班组进行勘察、取样，设备可以人工携带，对无人区深处的勘察优势更加明显，所以用PEAT SAMPLER在本地区进行勘察是一种非常经济合理的勘察方法。项目建设中可以以较低成本勘察出场地PEAT覆盖层厚度，取得扰动土样等获得相关物理指标，进而计算工程换填量等数据。随着技术的不断进步，PEAT SAMPLER 在腐植土及软土地区勘察中发挥的作用会越来越大。
关键词：PEAT SAMPLER；工程勘察；腐植土；软土
引言
每个地区的地质条件都存在着明显差异，所以在工程勘察中结合现场地质情况选择经济合理的勘察方法是非常必要的。在东马砂拉越州无人区Peat覆盖面积广且具有含水量大、孔隙率高等特点。传统勘察设备在本地区面临设备沉重、移动困难等情况下，选择一种经济合理的方式探明本区不利土层厚度对工程建设非常重要，PEAT SAMPLER也正是为解决这一问题而出现的勘察设备。
1 PEAT SAMPLER简介
PEAT SAMPLER结构构造与普通的手工螺旋钻类似，工作时结合配套的钻杆及手工操作部分相结合组成。其中PEAT SAMPLER是在地下取样的主要工具部分，根据不同的取样深度添加钻杆在地下进行取样，手工操作杆部分用螺丝与钻杆相连接。一般PEAT SAMPLER在使用时会结合HAND AUGER进行使用，在使用中如遇到未完全腐烂腐植物或较硬地层难以穿透时则换HAND AUGER将其穿透到达软弱腐植物层或软土层，穿透后则可以继续用PEAT SAMPLER 进行取样。PEAT SAMPLER各主要组成部件如下图所示：
图1 PEAT SAMPLER各组成部分
2 PEAT SAMPLER 使用方法
2.1PEAT SAMPLER主要构造
PEAT SAAMPLER主要构造如右
图2.1
图所示：图2.1中1为与主轴相连的半圆形凹槽，通过一个轴片与中心轴相连接，轴片可以绕中心轴转动，该半圆形凹槽的主要功能是在取样时装填腐植土样或软土样；2为一个削尖的椎体，位于最底端，表面光滑，该构件的主要作用是减小摩擦力，方便上部取土部分插入土中；3为与中轴相连的铰接片，通过中心转轴左端与凹槽光滑接触，中心轴右端约为左端长度的两倍。铰接片与凹槽闭合时可将凹槽全覆盖，防止所取样品掉出。PEAT SAMPLER 顶端有螺纹可以与钻杆相连，取样部分长度为0.5米。
2.2 PEAT SAMPLER 工作原理
PEAT SAMPLER在土中取样时主要由1，2，3部分共同完成，凹槽与铰接片之间可绕转轴旋转180°。当凹槽全部转到图中铰接片的下方时（如图a所示），凹槽内部无土样，PEAR SAMPLER 也以这个形态竖直插到土中。在往土中插入时注意要以图中a的状态竖直插入或旋转轴往逆时针方向稍用力插入到土中，这样操作的目的是保证凹槽部分在插入土中直到指定深度时不会将插入过程中土样带入凹槽内。当下放到指定深度位置后即可顺时针旋转手工操作杆，此时凹槽片将随操作杆顺时针旋转（如图b所示），旋转180°后时凹槽已旋转至铰接片的上方并且与胶结片形成封闭状态（图中c所示状态），此刻凹槽内已装满了取样深度处的样品，取样工作完成即可将PEAT SAMPLER提出。提出时要注意保持竖直状态或旋转杆往顺时针方向稍用力提出，从而保证凹槽在提起时与铰接片之间为密闭状态同时所取土样不会掉出。
2.3 PEAT SAMPLER 工作步骤
（1）在选好勘察点后可以观察表层腐植土类型，一般表层为新近腐植土所以含较多呈絮状或较大块状的腐植物，PEAT SAMPLER 难以穿透，此时可以用HAND AUGER 进行表层取样。HAND AUGER 为尖锐的麻花钻类型，可以较容易的将未完全腐烂的腐植物、腐木等穿透。表层穿透后即可用PEAT SAMPLER进行取样，如表层为完全腐烂的腐植物也可以直接用PEAT SAMPLER 进行取样。如正常取样过程中碰到难以压入地层，也可以用HAND AUGER 下到该层取样进行判断，如为腐木等未完全腐烂腐植物则可以将其穿透，如为较硬地层则可以用HAND AUGER 进行取样判断后终止。
（2）从孔口开始逐一计算每次取样深度进尺，每次取样将PEAT SAMPLER提出之后将其平放在地上，将铰接片翻转180度后即可看到所取样品类型。根据每次拿出样品进行编录、拍照、取样等，如地层在某个深度发生变化，则可以从PEAT SAMPLER 所取样品中表现出来。
2.4 PEAT SAMPLER 适用土层及终止条件
一般情况下PEAT SAMPLER 适用于完全腐烂的腐植土层或流塑~软塑软土或其他强度低的土层中使用。
熟练的技术工人在适宜土层中可以勘察到地下20米左右深度，如超过此深度时PEAT SAMPLER 取样难度也会大大增加，如在未到达勘察深度之前发现地下有较硬土层无法取样或已经达到勘察要求深度时既可以停止。
3 PEAT SAMPLER 在东马地区勘察中的优势
3.1PEAT SAMPLER 经济优势
东马地广人稀，存在大面积的无人区，由于地表植被丰富外加热带雨量充沛在Sri Aman-Lingga-Sebuyau地区表层分布有大量的PEAT及软土层。据勘察资料显示，本地区PEAT层的厚度常可以达到6~8米，局部地区可以达到10米以上，PEAT层下多为流塑~软塑状软土。由于地表低洼且海拔低，本区地表水位也很浅，地面松软且含水丰富，外加植被密布、河流纵横，如果采用常规的方法用钻机在本区域进行勘察是非常不便的。超过一吨的钻机要在本区域移动到勘探点难度非常大，需要花费大量的人力物力才能将设备机械运到需要勘察孔位，大大增加了勘察成本。
从经济效益方面考虑传统的钻机勘察方法在本区域不适合大面积开展，在这种情况下，PEAT SAMPLER 具有轻便、易携带等优势，可以较容易的进入到无人区进行简单的地层勘察，从而大大的降低勘察成本。
3.2 PEAT SAMPLER 技术优势
PEAT SAMPLER 在熟练的技术工人操作下在PEAT或软土层中一般可以勘察到20米左右深度，这一特点也注定了它在腐植土区的优势作用，表层包括淤泥及淤泥质土层在内的软土层都可以进行准确勘察。在东马砂捞越州某项目中，规划一条穿过SRI-AMAN-LINGGA-SEBUYAU 等地区与古晋连接的公路，沿线腐植土与软土在地基处理中至关重要。用PEAT SAMPLER进行沿线腐植土勘察，查明腐植土、软土地层厚度等参数，进
而可以推算出该工程在地基处理中的换填土方量，对项目预算等都非常重要。对于软土、腐植土还可以取得扰动样通过试验获得土的物理指标、腐植土的腐蚀性等。
另一方面 PEAT SAMPLER 取样长度为0.5米，由于其勘察回次小，所以地层勘察精度也较高，可以准确的获得各土层的厚度参数。在精准勘察方面具有一定优势。
3.3 PEAT SAMPLER 其他优势
Peat层物理力学性质差、含水率高，采用传统勘察方法也很难获得原状样，其强度指标主要靠现场原位测试获得。PEAT SAMPLER 还可以结合十字板设备对Peat及软土层进行十字板剪切试验，依靠HAND AUGER 或PEAT SAMPLER进行清孔，将上层土清除直到试验深度，此时便可以将十字板设备沿着所清钻孔进入试验土层进行十字板剪切实验，获取土层的抗剪强度。
4通过实验、取样、原位测试等获取的PEAT相关参数
在某项目中通过对SRIAMAN-LINGGA-SEBUYAU地区大量勘察，结合原位测试等手段获得Peat层十字板剪切强度及标准贯入试验强度参数如下：
Peat十字板剪切试验强度（kPa）
由以上现场勘察统计数据可知Peat层的抗剪切强度很低且属于低灵敏度土；标准贯入试验强度平均值为0.65击，分析其原因主要为现场Peat层含水率高且腐植物之间孔隙率很大所致。
5结语
综上所诉 PEAT SAMPLER 具有轻便、易携带、人工可操作、勘察精度高等优点，在东马无人区腐植土及软土层中勘察发挥着巨大的作用。PEAT SAMPLER不仅成功的避开了传统钻机由于笨重、在本区域难以移位等缺点，还可以对地层进行准确的划分，取得扰动样获得土层的物理指标等；还可以结合十字板使用获得原状土的剪切强度。PEAT SAMPLER 的使用在提高勘察效率、降低成本、缩短勘察周期的同时，还能准确的获得本区域表层地质资料，提高勘察结果的准确性，进而保证工程的质量水平，创造经济效益。随着技术的不断进步，PEAT SAMPLER在腐植土及软土地区勘察中发挥的作用会越来越大。
参考文献：
[1]《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）.
[2]《软土地区工程地质勘察规范》GBJ83-2011.
[3]《公路工程地质勘察规范》JTG C20-2011.
论文作者:郭斌,刘招,杜宇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/2/28
标签：土层论文; 凹槽论文; 地层论文; 深度论文; 表层论文; 强度论文; 无人区论文; 《基层建设》2018年第35期论文;