(一)岩土工程勘察方法
岩土工程勘察中,需要借助各种勘探工具,查明地下岩土分布特征及工程特性。勘探方法很多,现将建筑工程常用的三种方法介绍如下。
1.钻探法
钻探就是利用钻机在地层中钻孔,通过沿孔深取样,以鉴别和划分土层,并测定岩土层的物理力学性质。这是最广泛使用的传统方法。
按钻进方式不同,钻机一般常用回钻式、冲击式、振动式三种。其中,回钻式是最普及的一种方式。回钻式钻机是利用钻机的回钻器带动钻头旋转,磨削孔底地层向下钻进,通常使用管状钻头取柱状(原状)土样。目前,国内工程勘察常用的浅孔钻机型号有30型、50型和100型等(数字表示最大钻进深度),其中,SH-30型钻机的结构如图1-1所示。
图1-1 SH-30型钻机结构示意图
1—钢丝绳;2—卷扬机;3—柴油机;4—操纵把;
5—转轮;6—钻架;7—钻杆;8—卡杆器;
9—回转器;10—立轴;11—钻孔;12—钻头
2.触探法
触探法是间接的勘察方法,不取土样做试验,只是将一个特制探头装在触探杆底部,打入或压入地基土中,根据贯入阻力的大小探测土层的工程性质。
根据探头的结构和入土方法不同,触探法可分为动力触探和静力触探两大类,动力触探又分为圆锥动力触探和标准贯入试验。
(1)圆锥动力触探。用标准质量的穿心锤提升至标准高度自由下落,将特制的圆锥探头贯入地基土层标准深度,用所需锤击数N的大小来判定土的工程性质的好坏。N值越大,表明贯入阻力越大,土质越密实。
(2)标准贯入试验。标准贯入试验简称为标贯。采用质量为63.5 kg(140磅)的穿心锤,自由落距76 cm,将贯入器锤击打入土中15 cm后,开始记录每打入10 cm的锤击数,累计打入30 cm的锤击数,即为标准贯入锤击数N。当锤击数已达50击,而贯入深度未达30 c m时,记录实际贯入深度并终止试验。
试验后拔出贯入器,绘制标准贯入锤击数N与深度的关系曲线。标准贯入试验适用于砂土、粉土和一般黏性土,不适用于软塑至流塑的软土。
(3)静力触探。静力触探试验是利用压力装置将触探头用静力压入试验土层,通过触探头中的传感器和量测仪表测试土层对触探头的贯入阻力,以此来判断、分析、确定地基土的物理力学性质。
静力触探适用于软土、一般黏性土、粉土、砂土、素填土和含少量碎石的土。
3.掘探法
掘探法就是在建筑场地或地基内有代表性的地段用人工开挖探洞、探井或探槽,直接观察了解土层情况与性质。这种方法直观、明了,可直接观察土层的天然结构。
掘探法一般适用于钻探法难以进行勘察(如地基中含有大块漂石、块石等)或难以准确查明的土层(如土层很不均匀、颗粒大小相差悬殊、分布不规则等)、湿陷性黄土地区的勘察、事故处理质量检验等。
(二)岩土工程勘察报告
《岩土工程勘察规范(2009年版)》(GB 50021—2001)中强制性条文明确指出:“各项工程建设在设计和施工之前,必须按基本建设程序进行岩土工程勘察。岩土工程勘察应按工程建设各勘察阶段的要求,正确反映工程地质条件,查明不良地质作用和地质灾害,精心勘察、精心分析,提出资料完整、评价正确的勘察报告。”
(1)岩土工程勘察报告的主要内容。岩土工程勘察报告一般包括文字说明和图表两个部分。
1)文字说明。岩土工程勘察报告应根据任务要求、勘察阶段、工程特点和地质条件等具体情况编写,并应包括下列内容:
①勘察目的、任务要求和依据的技术标准;
②拟建工程概况;(www.daowen.com)
③勘察方法和勘察工作布置;
④场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质及其均匀性;
⑤各项岩土性质指标,岩土的强度参数、变形参数、地基承载力的建议值;
⑥地下水埋藏情况、类型、水位及其变化;
⑦土和水对建筑材料的腐蚀性;
⑧可能影响工程稳定的不良地质作用的描述和对工程危害程度的评价;
⑨场地稳定性和适宜性的评价。
2)图表。一份完整的报告书,通常附有以下图纸:
①勘探点平面布置图。在勘探点平面布置图上标有建筑物位置,勘探点的编号、坐标、孔口标高以及地质剖面图的连线,说明勘探孔用途的图例等。
②工程地质柱状图。每一张柱状图都表明一个勘探点所穿过的地层情况、各层岩土的名称、地质年代、层底深度、取样位置及地下水水位等。
③工程地质剖面图。柱状图只说明一个点的情况,将相邻点的地层连接起来,就可以联想出点与点之间的地层特征,从而可以推论整个场地的情况。
④原位测试成果图表。触探和标贯及载荷试验和试桩的P-S曲线等原位测试成果图表。
⑤室内试验成果图表。
(2)岩土工程勘察报告的阅读与使用。岩土工程勘察报告是建筑物基础设计和基础施工的依据,因此对设计和施工人员来说,正确阅读、理解和使用勘察报告是非常重要的。应当全面熟悉勘察报告的文字和图表内容,了解勘察的结论建议和岩土参数的可靠程度,把拟建场地的工程地质条件与拟建建筑物的具体情况和要求联合起来进行综合分析。以下几个方面应当引起设计和施工人员的重视。
1)场地稳定性评价。正确阅读与使用勘察报告首先是分析评价场地的稳定性和适宜性,然后才是地基土的承载力和变形问题。场地稳定性评价主要涉及区域稳定性和场地稳定性两个方面。
①区域稳定性是指一个地区或区域的整体稳定,如有无构造断裂带。
②场地稳定性是指一个具体的工程建筑场地有无不良地质现象及其对场地稳定性的直接与潜在的危害。如泥石流、滑坡、崩塌、塌陷等,应查明其成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度,采取适当的整治措施。
2)持力层的选择。地基基础的设计必须满足地基承载力和基础沉降这两项基本要求。浅基础通过基础底面,把荷载扩散分布到浅层地基;深基础主要把所承受的荷载传递到地基深部。因此,基础深浅不同,持力层选择时侧重点就不同。
①浅基础。对浅基础而言,在满足地基稳定和变形要求的前提下,应采用天然地基,基础应尽量浅埋。如果持力层承载力不能满足设计要求,则可采取适当的地基处理措施,如换填垫层、夯实水泥土桩、CFG桩、强夯等人工处理地基,以满足设计要求。
②深基础。对深基础而言,主要是选择桩端持力层。桩端持力层一般宜选择稳定的硬塑-坚硬状态的黏土层和粉土层;中密以上的砂土和碎石层;中—微风化的基岩。
3)考虑环境影响。基础设计与施工不要仅局限于拟建场地范围内,它或多或少,或直接或间接要对场地周围的环境产生影响。如基坑开挖引起坑外土体的位移变形和坑底土的回弹;排水时地下水水位要下降;打桩时产生挤土效应;灌注桩施工时泥浆排放对环境产生污染等。
4)解决现场具体问题。需要指出的是,由于地基土的复杂性和勘察手段的局限性,勘察报告不可能完全准确地反映场地的全部特征。因而在地基与基础施工过程中,对可能存在的问题应与建设单位、勘察单位和设计单位联系,到现场具体问题具体分析,采取有效的处理措施。
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