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摘要:本文首先介紹了城市民用建筑工程勘察存在的主要技術問題,并對當前巖土工程勘察的新技術進行了探討。還對巖土工程勘察中的原位測試、原狀土取樣及巖土工程參數確定等相關問題進行了分析,并提出了相關解決方法及改進措施。
關鍵詞:巖土工程勘察;土樣;原位測試;巖土工程參數
前言
巖土工程勘察作為工程建設的最基礎工作之一,其質量的好壞,對工程建設的各項預期目標的實現具有決定性的影響。此外,巖土工程勘察也是工程設計與施工的基本依據,良好的巖土工程勘察質量是工程順利開展的基礎。所以,一定要將巖土工程勘察放在重要地位,對技術分析中的各項工程必須按基本建設程序進行巖土工程勘察。鑒于目前巖土工程勘察所依據的規范、規程較多,既有國標、部標,又有行標、地標,且各種規范、規程的要求也有不一致之處;又鑒于目前巖土工程勘察市場格局中,占主導地位的勘察行為主體在技術方面的大的方向和原則上基本達成共識,各單位要進一步提高市場競爭力,就要多從細節上下工夫,使自己提供的勘察成果更直接、方便地滿足設計的需要。通過對土力學原理、土力學地基基礎、工程地質手冊及房屋建筑和構筑物巖土工程勘察所依據的主要規范進行了系統的研讀,對一些問題的認識和學習體會,同廣大巖土工程勘察技術人員交流。
1房屋建筑和構筑物巖土工程詳勘的目的、任務
1.1查明勘察范圍內場地原始地形、地貌,巖土層的成因、類型、深度、分布、工程特性和變化規律,分析評價地基的穩定性和均勻性。
1.2查明埋藏的河道、溝浜、墓穴、防空洞、舊基礎、孤石等對工程不利的埋藏物及其分布范圍。
1.3查明影響建筑場地穩定性的不良地質作用(包括:巖溶、滑坡、危巖和崩塌、泥石流、采空區、地面沉降、場地和地基的地震效應、活動斷裂等)和特殊土(包括軟土、填土、污染土、濕陷性土、膨脹土、紅粘土、多年凍土等)的類型、成因、分布范圍、發展趨勢和危害程度,并提出相應防治措施的建議。
1.4查明地下水埋藏情況、類型、補給及排泄條件,地下水位,水位變化幅度及規律;評價地下水(土)對建筑材料的腐蝕性。對基坑工程還應查明各土層的滲透性質,分析評價地下水的靜水壓力、動水壓力及浮托力的作用和影響;預估產生基坑突涌、流沙(土)或管涌等地下水不良作用的可能性及危害程度,并提出相應的防治措施建議;提供基坑施工降水的有關技術參數及施工降水方法的建議;提供用于計算地下水浮力的設計水位。
1.5基坑工程還應查明基坑周邊環境,提供基坑設計所需的巖土參數,分析評價放坡開挖的可能性和基坑邊坡穩定性,適宜選用的支護結構類型及其穩定性,基坑開挖與降水對地基變形、周圍建筑物和地下設施的影響。
2 勘察依據不充分、目的不明確造成難以滿足設計要求
設計意圖明確,才能有的放矢地合理布置工作量,解決工程設計和施工中的巖土工程問題。《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)2009版明確規定詳勘時應"搜集附有坐標和地形的建筑總平面圖,建筑物的性質、規模、荷載、結構特點、基礎形式、埋置深度和地基允許變形等資料"。但目前市場存在一些不規范行為導致有些工程在無設計要求和建筑物荷載等狀況下,勘察單位僅憑業主的陳述,按其要求勘察,導致勘察報告深度和廣度不符合要求。如某啤酒廠的廠房,設備荷載很大,天然地基承載力遠遠不夠,需用樁基,但造成勘探孔深度不夠,樁基設計參數無從談起,最終導致補勘。所以施工前一定要弄清勘察設計要求和目的,尤其是一些特殊要求,如電阻率測量、基坑支護、地下水滲透性等,才能在廣度和深度上滿足設計要求。
3 注意各種等級的劃分
在進行巖土工程勘察工作量布置時,應按相應的分級標準,確定項目的相關等級。如勘察等級、地基復雜程度等級、擬建物安全等級、重要性等級等。因為這些等級的劃分直接決定了勘察工作量的布置,只有充分了解了各種等級,布置工作量時才能作到安全、經濟、合理。
4 土工試驗及巖土工程參數的選擇
土工試驗是巖土工程勘察的一項重要內容,自《建筑地基基礎設計規范》(GB50007 - 2002)實施以后,土工試驗的重要性被推向新的高度。由于巖土的不均勻性和各向異性,試樣采取、運輸、加工擾動等因素的不確定性、試驗儀器和操作方法的差異性及試驗人員自身的素質問題,測試失真難以避免。所以加強土工試驗和試驗結果的綜合分析必不可少,這樣才能避免相關指標間的矛盾,更好地了解巖土的差異性,客觀地評價地基土的強度變形特性。
首先,對于土樣的級別要明確。土樣的質量等級根據擾動程度不同可分為四級,不同級別的土樣可做的試驗內容不同,所以在實驗室中開土時先應鑒定土樣的級別,明確此土樣可做哪些試驗,不可做哪些試驗,以避免出現一些不能反映地基土真實性質的數據,合理評定地基土的性質,給出準確、合理的巖土工程性質指標。
其次,土工試驗的一些項目要有的放矢地去做,如壓縮試驗中荷載壓力大小、粉土的顆分等。
壓縮模量是地基土的主要變形參數,在估算地基沉降中非常重要,所以工程上都要求土工試驗中做壓縮試驗來測定計算地基土的壓縮系數和壓縮模量,但對同類地基土而言其壓縮系數和壓縮模量也不是定值,它們因荷載壓力的大小而異,通常的壓縮試驗給出的是荷載壓力從100 kPa至200 kPa時的壓縮系數α1-2和壓縮模量Es1-2;在進行地基土沉降估算中,壓縮模量一定要選用與實際應力環境相對應荷載壓力級別下的壓縮模量,如果工程荷載較大,或采用樁基礎的工程壓縮層計算較深,則壓縮層下部土層的荷載壓力較大,在壓縮試驗時就需要測定計算相對應荷載壓力下的壓縮系數α和壓縮模量Es,以便進行沉降估算。所以,試驗前應明確工程竣工后地基土不同土層的應力環境或荷載壓力大小,做到有的放矢。粉土是塑性指數IP ≤10,且粒徑> 0.075 mm的顆粒含量不超過總重50%的土,是從兩個方面來定義的,這就要求根據土的界限含水量液限、塑限在計算土的塑性指數的同時,還要進行顆粒分析,如果試驗目的只為粉土的定名,顆分試驗只區分> 0.075 mm的顆粒含量和< 0.075 mm的顆粒含量的比例就可以了。
5 采取土試樣和原位測試中存在的問題
5.1取原狀土試樣和原位測試個數問題
《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)2009年版要求必須滿足"每個場地每一主要土層的原狀土試樣或原位測試數據不應少于6件(組)",對于大中型工程而言,由于取土孔、原位測試孔布置多,取原狀土樣的數量或原位測試數據個數也就多,只要是均勻分布的土層,即使土層厚度相對較小,也基本能夠滿足上述規范要求;但對于常見的單棟建筑物工程來說,布孔一般為4~8個,按"勘探手段宜采用鉆探與觸探相配合"的原則,取土孔、原位測試孔等應各占一定的比例,對于雖然土層均勻分布但厚度較小的土層,就可能出現原狀土試樣或原位測試數據個數不能滿足上述規范要求的情況。但這種結果一般是由于勘探施工中采取土試樣和進行原位測試的盲目性和隨機性造成的,如果勘探現場技術人員能夠做到具體情況具體分析,根據現場情況合理布置采取土樣(或原位測試)間距,就能避免上述結果的產生,一般可以根據第一個勘探孔的鉆探資料,分析地層分布,再結合第二個勘探孔孔口標高,合理布置取土樣(或原位測試)間距,然后根據前面的分析,確定后面勘探孔取土樣(或原位測試)間距,盡量使每層土在每個勘探孔中都有原狀土樣或原位測試數據。必要時,如某種勘探孔少時,可使取樣間距小些,取樣數量多些。這樣就能滿足規范要求,使土性指標統計分析時土性指標代表值的確定更為合理。
5.2建筑場地類別和液化判別的問題
《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)規定場地巖土工程勘察應根據實際需要劃分對建筑有利、不利和危險的地段,提供建筑的場地類別和巖土地震穩定性(如滑坡、崩塌、液化和震陷特性等)評價,而場地的類別劃分,應以土層等效剪切波速和場地覆蓋厚度為準,所以布置勘探孔時應考慮測量或估算土層剪切波速的鉆孔,個數不少于2個,孔深不小于20 m;同時按抗震規范規定存在飽和砂土和飽和粉土的地基,除6 度設防外,應進行液化判別:《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)2009版中規定了液化判別深度范圍和判別液化勘探孔的個數,所以布置勘探孔時要有的放矢,對于較小工程,勘探孔少,可布置綜合孔,如取土標貫孔,取樣、測試間距也要酌情考慮,以滿足規范要求。
6 結語
以上是對巖土工程勘察中幾個常見問題的剖析,希望給同行以重視,在實施注冊巖土工程師制的進程中,努力提高工程勘察業務人員的技術能力和道德素質,遵循"先勘察、后設計、再施工"的科學建設程序,更好地發揮巖土工程勘察是設計的先行與依據的作用,為基礎和上部結構設計提供準確、詳實的巖土工程資料,盡量避免產生設計冒險或保守浪費兩種后果的發生,為社會生產做出積極貢獻。使巖土工程技術人員理論與經驗、細節決定成敗、重視規范學習等方面能有所啟示。
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