淺議巖土工程勘察設(shè)計(jì)

1、2010年第13期(總第148期)串閣高新技術(shù)企業(yè)ChinaHiTechEnterprisesN01320IO(CumulativetyNO148)淺議巖土工程勘察設(shè)計(jì)孥坊清(核y：tl：贛州工程勘察院，江西贛州341000)摘要：巖土工程勘察是4綜合性的工程地質(zhì)調(diào)查工作，其目的是ig厙l各種勘察測(cè)試手段和方法，對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行調(diào)查研究。文章介紹了巖土工程的特點(diǎn)、巖土工程勘察的理論依據(jù)并以工程勘察實(shí)例為例闡述了工程勘察的全過(guò)程控制手段和方

2、法。關(guān)鍵詞：巖土工程；勘察設(shè)計(jì)；地質(zhì)調(diào)查；勘察理論中圖分類號(hào)：TU462文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009—2374(2010)130140—02巖土工程勘察是一項(xiàng)綜合性的工程地質(zhì)調(diào)查工作。巖土工程勘察的目的是運(yùn)用各種勘察測(cè)試手段和方法，對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行調(diào)查研究，分析判斷修建各種工程建筑物的地質(zhì)條件以及建設(shè)對(duì)自然地質(zhì)環(huán)境的影響；研究地基和上部結(jié)構(gòu)共同工作時(shí)，保證地基強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及不致產(chǎn)生過(guò)大沉降變形的措施，分析并提出地基的承載能力；提供基

3、礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工以及必要時(shí)進(jìn)行地基加固所需要的工程地質(zhì)和巖土工程資料。一、巖土工程的特點(diǎn)巖石的裂隙性和土的孔隙性是巖石和土區(qū)別于混凝土、鋼材等人工材料的主要特點(diǎn)。(一)巖石的裂隙性巖石總是或稀或密、或?qū)捇蛘?、或長(zhǎng)或短地存在著各種各樣的裂隙，這是巖石區(qū)別于混凝土的主要特點(diǎn)。這些裂隙有的粗糙不平，有的光滑；有的平直，有的彎曲；有的充填，有的不充填；有的產(chǎn)狀規(guī)則，有的規(guī)律性很差。裂隙的成因復(fù)雜多樣，有巖漿凝固收縮形成的原生節(jié)理，有沉積間斷形成的層

4、理，有構(gòu)造應(yīng)力形成的構(gòu)造節(jié)理，有表生作用形成的卸荷裂隙和風(fēng)化裂隙，還有變質(zhì)作用形成的片理、劈理等，在巖石中構(gòu)成極為多樣非常復(fù)雜的裂隙系統(tǒng)。人們將巖石和裂隙視為一個(gè)整體稱為“巖體”，將裂隙概化為“結(jié)構(gòu)面”。搞清結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、參數(shù)和分布，是巖土工程勘察設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。(二)的孔隙性根據(jù)土力學(xué)解釋：土是一種散體結(jié)構(gòu)的材料，存在孔隙。對(duì)于飽和土是固、液兩相；對(duì)于非飽和土。是固、液、氣三相。于是產(chǎn)生了有效壓力和孔隙壓力；孑L隙壓力又有孔隙水壓力

5、和孔隙氣壓力。在飽和土中，由于孔隙水壓力的增長(zhǎng)和消散，不同的加荷速率地基承載力不同；是否及時(shí)支撐，對(duì)軟土基坑穩(wěn)定有不同的表現(xiàn)；滲透系數(shù)和地層組合的差別，導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降速率的差別等等。飽和土中的超靜水壓力可導(dǎo)致擠土效應(yīng)，使樁被擠斷、擠歪和上浮；地震時(shí)的超靜水壓力導(dǎo)致砂土和粉土液化。非飽和土的孔隙氣壓力形成基質(zhì)吸力基質(zhì)吸力隨著土中含水量的增加而降低，因而是不穩(wěn)定的。膨脹土和黃土隨濕度的增加而強(qiáng)度顯著降低，非飽和土基坑雨季容易發(fā)生事故，花崗巖殘

6、積土邊坡暴雨容易發(fā)生淺層滑坡，都和基質(zhì)吸力降低有關(guān)?？傊?，把握好孔隙壓力是巖土工程的重要環(huán)節(jié)。二、巖土工程勘察巖土工程勘察所涉及的基本理論主要包括：土力學(xué)的理論、工程地質(zhì)理論、工程力學(xué)理論等，這些工程理論都足一種半科學(xué)半經(jīng)驗(yàn)的理論，很多理論是建立在經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的，如的研究，在工程施工中引進(jìn)先進(jìn)科技對(duì)解決上述工程地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生起到重要的作用。為適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需要，未來(lái)地質(zhì)工程領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)發(fā)展堆填與開挖地質(zhì)作用研究、從事復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境條件

7、下的工程地質(zhì)勘查、地下工程、軟基處理和深基坑支護(hù)、國(guó)防建設(shè)及海港碼頭建設(shè)、特種礦產(chǎn)的開采與利用、地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)、非開挖技術(shù)、礦山(田)工程地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)、城市工程地質(zhì)、新能源的勘察與開發(fā)、重大科學(xué)研究項(xiàng)目、中國(guó)原生地質(zhì)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展等方面。減少甚至杜絕工程地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生是一項(xiàng)關(guān)系諸多生命、財(cái)產(chǎn)安全的大事，應(yīng)引起重視。參考文獻(xiàn)【l】謝仁海構(gòu)造地質(zhì)學(xué)[M】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1953140【2】李智毅工程地質(zhì)學(xué)概論[M】中國(guó)地

8、質(zhì)大學(xué)出版社，2007[3】黃潤(rùn)秋，等地質(zhì)工程專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究[R】地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2009，20(I)【4】王哲，易發(fā)成我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃及其研究現(xiàn)狀[J】中國(guó)礦業(yè)，2006，15(10)【5】陳練武耀州區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分區(qū)特征及防治對(duì)策陰地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào)，2004，26(3)作者簡(jiǎn)介：余賢高(1962一)，男，浙江淳安人，淳安華遠(yuǎn)古建工程有限公司總工程師，研究方向：地質(zhì)災(zāi)害治理、爆破以及爆破對(duì)地質(zhì)災(zāi)害治理和環(huán)境的影響、地質(zhì)滑坡體防治中

9、的關(guān)鍵技術(shù)及處理方法。萬(wàn)方數(shù)據(jù)很多公式都是經(jīng)驗(yàn)公式。巖土工程同題的解決過(guò)程實(shí)際上是在理論的指導(dǎo)下，巖土工程技術(shù)人員利用自己的工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工程實(shí)際情況，建立相應(yīng)本構(gòu)模型，運(yùn)用合理適宜參數(shù)，加上良好的判斷力，解決問題的過(guò)程。對(duì)巖土工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，扎實(shí)的基礎(chǔ)理論同豐富的經(jīng)驗(yàn)、良好的工程判斷力是同等重要的。在學(xué)習(xí)和運(yùn)用理論的過(guò)程中，一定要注意隱藏在公式和規(guī)律背后的背景知識(shí)和真正實(shí)際內(nèi)涵及其假定邊界條件。而積累經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程可分為：分析與預(yù)測(cè)一現(xiàn)

10、場(chǎng)觀測(cè)一對(duì)分析、預(yù)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較、分析、評(píng)估和總結(jié)3個(gè)過(guò)程，可見積累經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程也離不開理論的支持。三、工程勘察實(shí)例(一)工程概況國(guó)內(nèi)某大型鋼鐵企業(yè)決定投資2億元建設(shè)l臺(tái)360m2大型燒結(jié)機(jī)，采用先進(jìn)技術(shù)和工藝節(jié)能降耗，加強(qiáng)環(huán)境治理，達(dá)到國(guó)內(nèi)同類型燒結(jié)廠裝備水平，爭(zhēng)取將燒結(jié)工藝和裝備水平邁上一個(gè)新臺(tái)階，3年半內(nèi)收回投資，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。其燒結(jié)機(jī)主廠房為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，5層，高46m，廠房面積137mX22m。設(shè)計(jì)委

11、托巖土工程勘察要求提供巖土技術(shù)參數(shù)及分析評(píng)價(jià)，并對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及處理。對(duì)不良地質(zhì)現(xiàn)象防治作出論證和建議經(jīng)業(yè)主委托，工程地質(zhì)勘察嗥位組織施工，提交場(chǎng)地資料如下：主要土層分布為雜填土、粘土、粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖(埋深為28—30ram)，中風(fēng)化頁(yè)巖等。水文地質(zhì)狀況為：上層滯水、水量不大。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造為低山丘陵與平原地帶，區(qū)域斷裂比較發(fā)育。根據(jù)構(gòu)造調(diào)查，擬建場(chǎng)區(qū)無(wú)斷裂通過(guò)。結(jié)論為：所建場(chǎng)區(qū)地層分布穩(wěn)定，無(wú)斷裂通過(guò)無(wú)不良地質(zhì)作用，場(chǎng)地是穩(wěn)定的，適宜

12、建筑。(二)現(xiàn)場(chǎng)樁基施工現(xiàn)狀根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和施工總體網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃安排，挖孔柱基礎(chǔ)計(jì)劃1個(gè)半月全部完成，工程施工1月個(gè)多月有一根樁(C17)在挖至168m時(shí)出現(xiàn)涌水，C18樁在23m出現(xiàn)大量涌水，其后三四天共有16根樁陸續(xù)出現(xiàn)涌水現(xiàn)象。B18號(hào)樁日涌水量達(dá)2000m3以上，采用水泵排水無(wú)法排干。經(jīng)測(cè)量，其靜止水位標(biāo)高大部分在1920m，其樁底離中風(fēng)化巖面還有4m左右。根據(jù)詳勘報(bào)告，地下水量不大，這與實(shí)際情況不符。另外，從另一處(B18樁)取樣也

13、發(fā)現(xiàn)巖性異常，即出現(xiàn)灰?guī)r，而詳勘報(bào)告定名為頁(yè)巖。由于地質(zhì)情況發(fā)生變化，整個(gè)挖孔樁工程全面停工。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)所反映的情況，設(shè)計(jì)單位對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行了詳細(xì)分析，由于出現(xiàn)地下涌水和灰?guī)r巖性。工程地質(zhì)實(shí)際情況與原詳勘報(bào)告不符合，采用排水疏干的辦法難以奏效而機(jī)械鉆孔受設(shè)備能力限制(樁徑為2700大口徑，且需嵌巖)，難以實(shí)施，故擬采用樁筏基礎(chǔ)。同時(shí)提出對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行工程補(bǔ)勘：對(duì)地下水性質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，判明巖土整體性和穩(wěn)定性，并查明是否有巖溶、斷裂等不

14、良地質(zhì)作用?！救?重新補(bǔ)充勘察結(jié)果由某甲級(jí)勘察單位對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行了補(bǔ)充勘察，除進(jìn)行鉆探工作外，還專門進(jìn)行了井探和物探工作。經(jīng)補(bǔ)勘工作得出如下認(rèn)識(shí)：(1)經(jīng)孔底并內(nèi)環(huán)刀取樣分析，⑤層粘土壓縮模量原勘察值為Es=78MPa，實(shí)際為Es=75MPa，稍低；(2)基巖性質(zhì)較原詳勘報(bào)告有較大差別，為寒武系頁(yè)巖和灰?guī)r交互層(以灰?guī)r為主)，局部出現(xiàn)20—60cm厚度不等的溶洞，但其下部均控制有3m厚的完整巖石；(3)水文地質(zhì)情況：場(chǎng)地賦存有地下水，第

15、四層上層滯水水位235m左右，巖溶裂隙水承壓水位17m左右，證明下部有裂隙存在，地下水對(duì)混凝土、混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋均具微腐蝕性。(四)恢復(fù)施工及導(dǎo)致后果設(shè)計(jì)單位通過(guò)計(jì)算，決定采用樁筏混合基礎(chǔ)，其中樁為摩擦樁，對(duì)有水樁采用碎石擠密充填辦法。要求樁底達(dá)到⑤層土的承載力標(biāo)準(zhǔn)，承載力為250kPa，壓縮模量65MPa。后在施工過(guò)程中，因受到施工場(chǎng)地和施工機(jī)具限制，只能用1t左右的錘夯實(shí)，同時(shí)，對(duì)樁底進(jìn)行動(dòng)力觸探檢測(cè)。經(jīng)驗(yàn)證，難以達(dá)到承載力要求，且

16、對(duì)樁土周圍影響較大，不利于下步混凝士灌注施工。建設(shè)單位委托我院提供下一步處理意見(巖土設(shè)計(jì))，在充分研究巖土工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)采用增加擴(kuò)大頭，并對(duì)原先采用的未達(dá)要求的碎石擠密部分(即擴(kuò)大頭底部)進(jìn)行預(yù)埋管壓漿處理的方法。【五)增加擴(kuò)大頭隨著進(jìn)漿量及壓力的增加，逐漸增加擴(kuò)大頭，壓密區(qū)范圍得到擴(kuò)大，具體可以在外管內(nèi)灌入部分混凝土，稍提外管錘擊(靜壓)以擴(kuò)大樁尖。一般情況下，當(dāng)樁端持力層性質(zhì)相對(duì)較差而易于夯擴(kuò)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加擴(kuò)大頭混凝土

17、灌注量；當(dāng)持力層密實(shí)度大、性質(zhì)較好難以夯擴(kuò)時(shí)，擴(kuò)大頭混凝土灌入量就要適當(dāng)減少。這樣，壓漿后樁底沉渣得以處理，軟底消失，同時(shí)也改變了土體的性質(zhì)，增大了樁側(cè)土的摩阻力，從而大大提高了樁的承載力。(六)預(yù)埋管壓漿處理樁底未達(dá)要求的碎石原先采用的的碎石擠密充填，未達(dá)承載力要求。處理方法為預(yù)埋注漿管，每根樁按正三角形預(yù)埋三根注漿管，注漿管距樁邊20cm。樁芯混凝土灌注七天后，壓注純水泥漿。注漿壓力不小于10MPa，水泥漿為P0425水泥，水灰比為

18、08—05，由稀變濃。根據(jù)以上的勘察設(shè)計(jì)進(jìn)行施工處理，效果良好，經(jīng)大應(yīng)變和靜載試驗(yàn)檢測(cè)，單樁承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。未出現(xiàn)不合格樁。四、結(jié)語(yǔ)勘察設(shè)計(jì)是一項(xiàng)工程的生命，尤其是基礎(chǔ)工程一旦出錯(cuò)鑄成損失就無(wú)法挽回。工程地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)按規(guī)范要求對(duì)樁端持力層復(fù)雜地區(qū)(如巖溶地區(qū))是需要逐樁鉆孔勘察或是逐樁多孔進(jìn)行勘察，概率才能接近準(zhǔn)確。在施工過(guò)程中。若不是及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的不良地質(zhì)問題，以施工勘察進(jìn)行補(bǔ)救，很有可能在工程建成后造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)