¶ 02218 鑽探與取樣
¶ 1. 02218 鑽探及取樣 V2012.10.doc
第02218章
鑽探及取樣
1. 通則
1.1 本章概要
說明地質鑽探、取樣及試驗工作等相關規定。
1.2 工作範圍
包括地質鑽探、取樣及試驗等相關工作。
1.3 相關準則
1.3.1 中華民國國家標準(CNS)
(1) CNS 12386 A3284 土壤薄管取樣法
(2) CNS 12387 A3285 工程用土壤分類試驗法
(3) CNS 14532 A1066 貫入試驗及劈管採樣法
1.3.2 美國材料試驗協會(ASTM)
(1) ASTM C97 岩石之容積比重及吸水率試驗法
(2) ASTM D2113 岩心樣品鑽取法
(3) ASTM D2216 土壤及岩石試驗室測定含水量試驗法
(4) ASTM D2664 未排水岩心試體之三軸壓縮強度試驗法
(5) ASTM D2845 在試驗室測定岩石之脈衝速度及超音波彈性常數方法
(6) ASTM D2938 原狀岩心之無圍壓縮強度試驗法
(7) ASTM D3148 原狀岩心試體在單軸壓縮下之彈性模數試驗法
(8) ASTM D4644 頁岩及類似軟弱岩石之消化耐久性試驗法
(9) ASTM D5607 岩石試體在固定常壓下之試驗室直接剪力強度試驗法
1.4 定義
1.4.1 地層:依地質種類與鑽探方法區別地層如下
(1) 土壤層:包括砂土、粉土、黏土及含細礫石等,可以用水洗鑽探法或其他相似方法鑽探者。
(2) 卵礫石層:包括卵石、礫石夾少量砂土等,無法用水洗鑽探法,需配合其他鑽探方法者。
(3) 軟岩層:包括泥岩、頁岩、石灰岩、風化砂岩等軟弱岩盤,可用鎢鋼鑽頭採取岩心樣品,惟為防止水流沖蝕岩石樣品,通常配合採用三套岩心管施鑽。
(4) 硬岩層:包括花崗岩、堅硬砂岩等堅硬岩盤,需用鑽石鑽頭採取岩心樣品,且單軸抗壓強度大於750kgf/cm2,通常配合採用三套岩心管施鑽。
1.4.2 土壤層與卵礫石層之判定:依照CNS 12387工程用土壤分類試驗法按粒徑大小分類,相關內容摘要如表02218-1:
表02218-1 土壤名詞摘要表
名 稱 |
標稱粒徑 mm |
土壤特性概述 |
|
巨石(Boulder) |
大於300 (12in.) |
完整塊狀或巨大塊石 |
|
卵石(Cobble) |
300~75 (12-3in.) |
完整卵石 |
|
礫石(Gravel) |
粗 |
75~19 (3-3/4in.) |
粗礫石,顆粒狀 |
細 |
19~4.75 (3/4in.-No.4) |
細礫石,顆粒狀 |
|
砂土 (Sand) |
粗 |
4.75~2.0 (No.4-No.10) |
無塑性,在氣乾狀況下呈鬆散狀。 |
中 |
2.0-0.425 (No.10-No.40) |
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細 |
0.425-0.075 (No.40-No.200) |
||
粉土 (Silt) |
0.075 (No.200) 以下 |
稍具塑性或無塑性,在氣乾狀況下具輕微強度或無強度,塑性指數PI<4。 |
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黏土 (Clay) |
0.075 (No.200) 以下 |
在某種含水量時具有明顯的可塑性,在氣乾狀況下略具強度,塑性指數PI≧4。 |
|
1.5 資料送審
1.5.1 品質計畫
1.5.2 施工計畫
除設計圖說另有規定外,承包商應於訂約後10日內提出詳細施工計畫,敘明鑽孔位置及深度、施工程序、取樣方法、預定進度、施工用設備機具之性能及數目及各項臨時設施佈置,必要時以圖表示。臨時設施至少應包括施工臨時便道、工作人員住宿及安全措施等。施工計畫未經工程司核可,不得進行開挖或鑽孔工作。施工中發現臨時設施與設備不敷應用或欠妥時,承包商應改善及擴充
2. 產品
(空白)
3. 施工
3.1 施工方法
3.1.1 工程司得視實際情況通知承包商調整鑽孔位置、鑽孔深度、鑽探施工方法、機具材料、取樣方法及數量等。
3.1.2 承包商應指派具鑽探經驗土木工程或地質相關科系畢業之工程師,常駐工地負責鑽探作業之策劃、執行、安全、管理及聯繫工作,每一部鑽探機應配置富經驗之領班一名。
3.1.3 施工定位及測量
(1) 承包商應依工程司指定之測量控制點,對預定探查位置訂定孔位,經工程司複核調整後始可開鑽。
(2) 各鑽孔探查完成後之實際位置及高程,須由承包商詳測地理座標(台灣TM二度分帶系統)繪入相關成果圖中,並記載於鑽探報告。
3.1.4 現場處理
(1) 地質探查工作場所之地形地物以及其他對工作有影響之事物,承包商均應事先了解,用地問題、水電之供應、洪水及災害之防備均應由承包商自理。各種預防危害環境及公共安全之必要措施,承包商均應確實辦理及執行,如發生意外事故時,應由承包商依照規定負責處理及賠償。
(2) 承包商應負責向主管單位提出必須之挖掘申請,俟許可證取得並提交工程司後方可施工,工程司提供必要之協助。
(3) 鑽孔位置若有地下管線等設施時,承包商應向主管單位洽詢其位置,提供工程司決定是否移動鑽孔位置。
(4) 鑽孔位置若有地上物,可徵得工程司認可後酌予移動鑽孔位置。
(5) 鑽探中之廢水與鑽渣,須作妥善之處理,以免污染環境。
(6) 各孔鑽探完成經工程司認可後,應即清理現場恢復原狀。
3.1.5 鑽孔深度
鑽孔深度依契約規定辦理,橋基、建築構造物等遇有岩盤或卵礫石層,須再鑽入3至5m,以供判斷鑽孔深度是否增減。
3.1.6 鑽孔檢驗
每孔鑽探完成後,承包商必須會同工程司複查孔深和地下水位,認可後始能拔管。
3.1.7 土壤層鑽探
(1) 套管
套管直徑應能適合最大岩心管及取樣器之作業,應儘量放至孔底,但不得超過取樣位置。為保護孔壁以防崩坍,經工程司認可得使用穩定液。
(2) 標準貫入試驗及分裂式取樣
取樣以標準劈管式取樣器為之,其規定如下:
A.標準貫入試驗
依CNS 14532規定辦理,以規定重錘用自由落高760mm將取樣器貫入土層,記錄每貫入15cm之打擊次數,以第二及第三個貫入15cm之打擊次數和作為貫入阻抗N值。若打擊超過100下而貫入深度未達45cm時,可停止試驗。
B.標準劈管取樣器
應可兼充標準貫入試驗,取樣器尺寸規格須符合CNS 14532規定。
C.取樣
依CNS 14532規定辦理,每一土層內至少應做貫入試驗兼取樣一次,其間隔長度不得超過1.5m,工程司可酌視實際土層情況增減取樣間隔。鑽探時應以非直沖式的鑽頭沖洗鑽孔,沖洗時鑽探機領班應隨時手握鑽桿及由觀察迴水情形判斷地層變化,已沖洗過的地層可視需要安置套管,若套管係以錘擊之方式下落,則取樣之處應在套管下端60cm以下。若套管以旋轉方式下落,則取樣處可在套管下端10cm以下或在套管下端立即取樣。取樣器取出後,應查看土樣是否有受沖洗之現象發生以決定土樣之取捨,工程司認為土樣不適用,可要求承包商重新取樣。
D.樣品包裝及土質辨識:
由取樣器取出樣品圈後,前端二只樣品圈立刻以塑膠蓋等封閉樣品圈之兩端,不可使水份蒸發及擾動,每一樣品圈應加貼標籤,註明工程名稱、鑽探孔號、取樣深度、土樣編號、土質說明等。其餘樣品圈內之土樣,用以現場辨識土質。
(3) 薄管取樣
A.薄管取樣器:開管式薄管取樣器(Open Tube Sampler)應符合CNS 12386規定,鬆散砂土或軟弱土層無法用開管式薄管取得所需土樣時,應選用其他適當之取樣器。
B.取樣:薄管取樣應依照CNS 12386規定辦理。取樣位置由工程司視土層變化而決定,通常適用於黏土和粉土層,取樣處須在套管下端60cm以下,套管端至取樣處之土壤須以射水俯角45゚以下之鑽頭或經工程司認可之方法,移出孔外,以免擾動取樣土壤。不得使用薄管射水施鑽。
C.樣品密封:拆解樣管時,須記錄土樣之長度與貫入深度,經清除上端擾動廢土後,復測土樣之長度,底端挖除約2.5cm土樣,兩端分別以融腊密封防止膨脹及水份散失,管端中空部分以棉布等填塞防止土樣移動,再以蓋盤封閉兩端,並用膠帶固封。
D.標記與運送:標籤須牢貼於管外,分別註明工程名稱、鑽孔編號、取樣編號、深度、日期、管號及土壤類別等。備送之樣管須貯置於陰涼場所,不得受陽光曝晒,運送前並應妥予包裝,運送途中應儘量避免發生碰撞或振動等。
3.1.8 卵礫石層鑽探
(1) 地層中含有卵石、粗礫石和少量砂土無法以土壤層鑽探法施鑽時,鑽孔方式可採用衝鑽法、旋鑽法或水洗鑽探法等適當方法,並使用少量的水清除泥漿。採衝鑽法進行鑽探時,若遇土(岩)層之夾層厚度超過1.5m,鑽孔方式應改為水洗鑽探法或旋鑽法鑽取土(岩)樣,直至通過該夾層後才可再改以衝鑽法進行鑽探。
(2) 每隔3m至少做一次標準貫入試驗兼劈管取樣,其錘擊數若貫入2.5cm超過50下,或貫入30cm超過100下即可停止,並記錄之,該N值僅供鑑別土層之參考。
3.1.9 岩層鑽探
(1) 岩盤或標準貫入試驗貫入2.5cm錘擊數大於50之硬土層,須使用岩心鑽探法進行連續岩心取樣。
(2) 承包商應使用旋轉式油壓推進型鑽機,以分裂式雙套或三套岩心管及鑽石鑽頭鑽取直徑50mm以上岩心,以供地質紀錄及研判之用,所謂岩心應包括完整之岩心段、軟岩、泥縫及破碎料。岩心管及鑽頭尺度須符合ASTM D2113之規定,若為軟岩經工程司核可得使用鎢鋼鑽頭。
(3) 取樣:工作人員應提高岩心提取率,若過低時,必須更換取樣器或變更取樣方法。岩心取樣作業每次鑽深不可超過1.5m,鑽畢後將其樣品取出量測及紀錄岩石品質指標(RQD,計算參見圖02218-1),鑽取岩心過程中工作人員應隨時注意鑽頭壓力及鑽進深度,若發現岩心管有阻塞現象,不論該次鑽探深度如何,均應即時提出岩心管,以免損壞岩心。
圖02218-1 岩石品質指標計算例
(4) 岩心箱:用木料或經工程司認可之材料製造,尺度約100cm×35cm ×7.5cm,箱上有鉸蓋,箱內縱間分為約5格,每格以放置1m之岩心為原則,無岩心時以適當長度之木塊等充填表示之,並在其上註明起迄深度、長度等。第一節置於左上角,由左而右依序排列,岩心槽之一側10cm作一記號。岩心應保持整潔,不得有泥漿或油污等污染。破碎或含有泥縫之岩心,應於彩色照相後以半圓形管兩片包紮,按深度放置於岩心箱內。依工程司指示,將需要做試驗的岩心,用塑膠膜包裹並封腊,標明孔號及深度,送至工程司認可之試驗室。
(5) 每一岩心箱不得放置超過一孔之岩心,岩心箱裝滿後應即拍彩色照片一箱一張。拍攝時應於岩心箱上標明工程名稱、孔號、箱號及深度等一併拍照以便識別。
(6) 岩心裝箱拍照後應即妥為保管、保護,工程司須開箱查看或研判岩心時,承包商應隨時派人協助搬運。鑽探工作完成後,全部岩心箱應送至契約指定地點存放,搬運時小心處理,以免損壞或攪亂岩心。契約未規定存放地點時,應存放於本工程承辦單位所在位置。
3.1.10 地下水位觀測
(1) 鑽探期間,每日開鑽前及鑽孔完成24小時以後均須觀測地下水位乙次,並記錄於鑽探日報表內。
(2) 除水中鑽孔外,每鑽孔完成後,埋入5cm口徑有孔PVC水位測定管,如鑽孔深度足夠,至少深入地下水位以下10m,管口用活動蓋蓋住,並作標記,其埋設方式應經工程司認可。
(3) 除契約另有規定者外,按下列方式安裝水尺管。
A. 水尺管:為塑膠製品,內徑37mm以上,管底端1.5m周圍鑽3mm小孔,外側以尼龍網包裹,頂端附蓋子。
B. 安裝:工程司依鑽探資料,決定水尺管之裝置地點及深度,承包商應於鑽孔完成後,儘快安裝水尺管。鑽孔須先以鑽渣回填至預定深度下110cm後再分四層填築,第一層20cm為皂土丸或黏土丸,第二層20cm為砂,第三層20cm為皂土丸或黏土丸,第四層再鋪以50cm厚之礫石層,然後將水尺管放置於鑽孔中央,水尺管周圍空隙須以粒徑1~10mm之洗淨砂礫石透水材料回填至水尺管底端之上150cm,其餘部分可用鑽渣回填至地表下50cm,再以黏土封水尺管四周之鑽口,然後加蓋。
3.1.11 工地試驗
契約規定承包商辦理工地試驗者,應照試驗標準辦理,並詳實記錄與分析。
3.1.12 室內土壤試驗
(1) 鑽探取得樣品依下列方式辦理試驗。
A. 依照契約規定送往工程司核可之試驗機構辦理。
B. 契約規定由廠商辦理試驗時,廠商得自行辦理。
(2) 除在公立機構辦理試驗者外,應接受工程司督導,試驗紀錄資料應建檔備查,並需保存五年以上。
(3) 試驗方法應依CNS、ASTM或工程司認可之方法進行。
3.1.13 室內岩石力學試驗
根據美國材料試驗學會(ASTM)標準等規範辦理,並依實際需要作適當之調整,試驗所需之最大壓力及加壓程序須配合設計所需條件訂定。
(1) 一般物理性質試驗:ASTM C97及D2216。
(2) 直接剪力試驗:ASTM D5607。
(3) 單軸無圍壓縮強度試驗:ASTM D2938。
(4) 強度-變形試驗:參照ASTM D3148和ASTM D2845辦理。
(5) 三軸壓縮試驗:ASTM D2664。
(6) 耐久性試驗:ASTM D4644
(7) 其他未列之試驗項目應依ASTM或工程司認可之方法進行。
3.2 紀錄及報告事項
3.2.1 各項探查工作每日均應有完整之紀錄,並照工程司認可之格式填寫,逐日送交工程司簽認。
3.2.2 上述紀錄至少應包括下列各項
(1) 一般性紀錄
A. 探查工作之名稱及編號,孔口座標及標高、鑽孔傾角等。
B. 探查工作開始及收工時間,每日之工作進度。
C. 所使用機具及方法。
(2) 技術性紀錄
A. 套管內徑,外徑及管底深度。
B. 每次提鑽之鑽孔深度,岩心提取率,所取得岩心當時之狀態描述及岩石分類,並特別注意泥縫、破碎帶及軟弱層等詳細位置。
C. 迴水顏色及沉澱物之描述,特別注重迴水大量增加或減少時之深度。
D. 鑽探操作記錄,包括所遇困難特殊事故及鑽進速度等之記述,特別注意鑽探進尺速度突然加快或減慢的位置。
E. 地下水位記錄及記錄時間,至少每天開工前記錄一次,最後一次必須在鑽孔完成24小時以後記錄。
3.3 鑽探試驗報告
鑽探完成後承包商應編撰鑽探報告,報告書應依契約項目填製並符合業主地質鑽探報告書格式(如附件一)。除契約另有規定外,鑽探報告應提送工程司一式10份,每份並附依經濟部最新版「國土資訊系統工程地質探勘資料庫」建立之電腦檔案磁片或光碟片一份及報告本文之電腦word檔案光碟片一份。
4. 計量與計價
4.1 計量
4.1.1 本章工作以「公尺」、「組」或其他單位計量。
4.1.2 本項工作以實際完成數量計量,鑽孔在規定深度內應取樣而未取樣或半途而廢者,整孔或未取樣部分不予計量。
4.2 計價
4.2.1 本章工作依契約詳細價目表所列項目單價計價,該項單價已包括所需之一切人工、材料、機具、設備、動力、運輸及其他為完成本項工作所必需之費用在內。
4.2.2 岩層鑽探之岩心提取率(提取之岩心長度對施鑽深度之百分比)低於 50%時不予計價(但若遇膠結不佳、礫岩、破碎帶、斷層、舊有礦坑或岩石節理空隙等處,並經工程司認可時,依契約單價之40%計價),岩心提取率50~70%依契約單價之60%計價,提取率71~90%依契約單價之80%計價,提取率在91%以上者,依契約單價全額給付。
4.2.3 契約規定由工程司另指定工地試驗者,承包商暫停鑽探配合施作試驗期間,每半日按施鑽10公尺土壤層之契約單價計付,不足半日者以半日計。
4.2.4 本章工作項目名稱及計價單位例舉如下。
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工作項目名稱
計價單位
鑽探進尺(註明地質種類)
公尺
劈管取樣
組
薄管取樣
支
水壓計埋設及觀測
孔
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〈本章結束〉
附件一
交通部公路總局地質鑽探報告書格式
一、封面
尺寸:A4(21x29.7cm)。裝訂:硬質封面精裝,裝訂線於左側。
內容:
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工程名稱
工程主辦單位全銜
(如:交通部公路總局OOO工程處)
工程名稱
(如:台O線OOO工程)
地質鑽探工程報告
廠商全銜
(如:OOO公司)
中華民國OO年OO月OO日
廠商全銜
-
-
二、書背
工程名稱 廠商全銜(上下各留3cm空白)
三、扉頁
空白頁一面
四、內封面
文字同封面
五、地質鑽探基本資料表
交通部公路總局地質鑽探基本資料表
工程名稱 |
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工程地點 |
縣(市) 鄉(市、鎮) |
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路線樁號 |
線 k+ ~ k+ |
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契約編號 |
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鑽探期間 |
中華民國 年 月 日~ 年 月 日 |
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工程主辦單位 |
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主辦單位主管 |
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主辦工程司 |
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經辦技師 地址 電話 |
姓名: 技師類科:
簽章: 日期: |
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廠商名稱 地址 電話 |
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試驗室名稱 地址 電話 |
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試驗負責人 |
姓名: 簽章: 日期: |
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鑽探領班 |
姓名: 簽章: 日期: |
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鑽探孔數深度 |
孔,最深深度: 公尺,總深度: 公尺 |
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鑽孔地理座標 |
鑽孔編號 |
樁號 |
經度 |
緯度 |
高程 |
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地質概述 |
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其他重要說明 |
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備註:本表供快速查閱之用,報告本文相關章節中應詳述探查資料,可視實際需要適當調整各欄位大小及頁數等。
六、技師證書、主管機關技師執業執照(正、反面)及當地技師公會會員之有效證明文件影本。
七、目錄
八、附錄目錄
附錄以A、B、C依序編號。
九、圖目錄
各圖應編號及列名稱,如圖1.1 OOO圖。
十、表目錄
各表應編號及列名稱,如表1.1 OOO表。
十一、符號及術語說明
十二、報告本文
以下為代表性章節編排,實際項目應依照契約及其附件內容辦理。
大宗之試驗資料等可列入附錄,本文詳實說明之。
本文採13或14點標楷體,章節名稱酌增大約2點,上下並酌增距離。
各章可視需要分節,如1.1代表第一章第一節,最多可編三碼,如1.1.1。
各頁頁尾應編置中頁碼,必要時各章可獨立編號,如1-1代表第一章第一頁,A-1代表附錄A第一頁。
報告本文與附錄間,以彩色紙區隔。
第一章:前言
說明鑽探經過,並附鑽探地點所在縣市鄉鎮位置圖(標明工程地點)。
第二章:工作範圍
說明鑽探工作項目及數量統計等。
第三章:地形、地質及地下水位
說明工程位置之地形、地質及地下水位等,並附區域地形圖、地質圖等。
第四章:鑽探及工地試驗
說明鑽探方法、工地試驗、詳述各孔鑽探結果,並附鑽孔平面圖、鑽孔柱狀圖、地質剖面圖、各鑽孔地表彩色照片、地質資料表等。
第五章:室內試驗
說明試驗方法、試驗結果及研析,並附試驗數據及圖表等。
第六章:大地工程分析及評估(依契約要求項目辦理本章)
橋梁工程:河流沖刷深度分析及建議、液化潛能分析、基礎型式分析及建議、基礎承載力分析、橋台邊坡穩定分析等。
隧道工程:隧道洞口穩定分析、沿線岩體分類及工程地質評估等。
坡地工程:邊坡穩定分析、擋土牆及護坡型式建議、擋土牆基礎承載力分析、護坡處理對策分析等。
第七章:地質分析(依契約要求項目辦理本章)
依下列地質因素提出區域性評估與建議:
斷層與地層破碎、順向坡、地下坑道、地震、回填區及礦碴堆、崩塌地、土石流、洪患。
第八章:契約要求之其它項目
第九章:結論與建議
參考文獻(視需要列入)
其它(廠商認為具參考價值者)
十三、附錄
A.各項試驗結果之圖及表、鑽探及岩心照片(附明顯之標誌牌)。
B.依經濟部最新版「國土資訊系統工程地質探勘資料庫」建立之電腦檔案磁片或光碟片。
C.報告本文之電腦word檔案光碟片。
02218-10 2012/10