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周云荣摘要:工程勘察在工程建设中起着的基础性的重要作用。近年来工程勘察技术手段发展迅速,研究领域不断拓展,向着岩土工程勘察设计一体化方向发展,但在发展的过程中还存在一些问题和不足。文章介绍了岩土工程的特点,并以工程勘察实例为例阐述了工程勘察的全过程控制手段和方法。
关键词:岩土工程;勘察设计;地质调查;勘察理论
中图分类号::A
岩土工程勘察是一项综合性的工程地质调查工作。岩土工程勘察的目的是运用各种勘察测试手段和方法,对建筑场地进行调查研究,分析判断修建各种工程建筑物的地质条件以及建设对自然地质环境的影响;研究地基和上部结构共同工作时,保证地基强度、稳定性以及不致产生过大沉降变形的措施,分析并提出地基的承载能力;提供基础设计、施工以及必要时进行地基加固所需要的工程地质和岩土工程资料。
1岩土工程勘察
岩土工程勘察所涉及的基本理论主要包括:土力学的理论、工程地质理论、工程力学理论等,这些工程理论都足一种半科学半经验的理论,很多理论是建立在经验的基础上的,如很多公式都是经验公式。岩土工程同题的解决过程实际上是在理论的指导下,岩土工程技术人员利用自己的工程经验,结合工程实际情况,建立相应本构模型,运用合理适宜参数,加上良好的判断力,解决问题的过程。对岩土工程技术人员来说,扎实的基础理论同丰富的经验、良好的工程判断力是同等重要的。
2工程勘察实例
国内某大型钢铁企业决定投资2亿元建设l台360m2大型烧结机,采用先进技术和工艺节能降耗,加强环境治理,达到国内同类型烧结厂装备水平,争取将烧结工艺和装备水平迈上一个新台阶,3年半内收回投资,获得良好的经济效益和环保效益。其烧结机主厂房为钢筋混凝土结构,5层,高46m,厂房面积137mX22m。设计委托岩土工程勘察要求提供岩土技术参数及分析评价,并对基础设计及处理。,工程地质勘察单位组织施工,提交场地资料如下:主要土层分布为杂填土、粘土、粉质粘土、强风化页岩(埋深为28-30mm),中风化页岩等。水文地质状况为:上层滞水、水量不大。区域地质构造为低山丘陵与平原地带,区域断裂比较发育。根据构造调查,拟建场区无断裂通过。结论为:所建场区地层分布稳定,无断裂通过无不良地质作用,场地是稳定的,适宜建筑。
根据现场条件和施工总体网络计划安排,挖孔柱基础计划1个半月全部完成,工程施工1月个多月有一根桩(C17),C18桩在23m出现大量涌水,其后三四天共有16根桩陆续出现涌水现象。B18号桩日涌水量位达标2000m3分,采用水泵排水无法排干。经测量,其静止水位标高大部分在-19~-20m,其桩底离中风化岩面还有4m左右。根据详勘报告,地下水量不大,这与实际情况不符。另外,从另一处(B18桩)取样也发现岩性异常,即出现灰岩,而详勘报告定名为页岩。由于地质情况发生变化,整个挖孔桩工程全面停工。根据施工现场所反映的情况,设计单位对现场情况进行了详细分析,由于出现地下涌水和灰岩岩性。工程地质实际情况与原详勘报告不符合,采用排水疏干的办法难以奏效而机械钻孔受设备能力限制(桩径为2700大口径,且需嵌岩),难以实施,故拟采用桩筏基础。同时提出对施工区域进行工程补勘:对地下水性质进行综合评价,判明岩土整体性和稳定性,并查明是否有岩溶、断裂等不良地质作用。
由某甲级勘察单位对施工区域进行了补充勘察,除进行钻探工作外,还专门进行了井探和物探工作。经补勘工作得出如下认识:(1)经孔底并内环刀取样分析,层粘土压缩模量原勘察值为Es=,实际为Es=,稍低;(2)基岩性质较原详勘报告有较大差别,为寒武系页岩和灰岩交互层(以灰岩为主),局部出现20-60cm厚度不等的溶洞,但其下部均控制有3m厚的完整岩石;(3)水文地质情况:场地赋存有地下水,,岩溶裂隙水承压水位17m左右,证明下部有裂隙存在,地下水对混凝土、混凝土结构中钢筋均具微腐蚀性。
设计单位通过计算,决定采用桩筏混合基础,其中桩为摩擦桩,对有水桩采用碎石挤密充填办法。要求桩底达到层土的承载力标准,承载力为250kPa,。后在施工过程中,因受到施工场地和施工机具限制,只能用1t左右的锤夯实,同时,对桩底进行动力触探检测。经验证,难以达到承载力要求,且对桩土周围影响较大,不利于下步混凝士灌注施工。建设单位委托我院提供下一步处理意见(岩土设计),在充分研究岩土工程地质条件的基础上,设计采用增加扩大头,并对原先采用的未达要求的碎石挤密部分(即扩大头底部)进行预埋管压浆处理的方法。
随着进浆量及压力的增加,逐渐增加扩大头,压密区范围得到扩大,具体可以在外管内灌入部分混凝土,稍提外管锤击(静压)以扩大桩尖。一般情况下,当桩端持力层性质相对较差而易于夯扩时,应适当增加扩大头混凝土灌注量;当持力层密实度大、性质较好难以夯扩时,扩大头混凝土灌入量就要适当减少。这样,压浆后桩底沉渣得以处理,软底消失,同时也改变了土体的性质,增大了桩侧土的摩阻力,从而大大提高了桩的承载力。
原先采用的的碎石挤密充填,未达承载力要求。处理方法为预埋注浆管,每根桩按正三角形预埋三根注浆管,注浆管距桩边20cm。桩芯混凝土灌注七天后,压注纯水泥浆。注浆压力不小于10MPa,,-,由稀变浓。根据以上的勘察设计进行施工处理,效果良好,经大应变和静载试验检测,单桩承载力达到设计要求。未出现不合格桩。
3岩土勘察的发展趋势
传统的岩土工程勘察方法存在以下几方面问题:(1)勘察资料过于地质化。(2)数字化地图与数字化设计系统间不够贯通。(3)勘察信息数字化程度低。今年来数字化勘察技术被广泛应用,数字化岩土工程勘察是指应用当代测绘技术、数据库技术、计算机技术、网络通信技术和CAD技术,通过计算机及其软件,把一个工程项目的所有信息(勘察、设计、进度、计划、变更等数据)有机地集成起来,建危综合的计算机辅助信息流程,使勘察设计的技术手段从手工方式向现代化CAD技术转变,作到数据采集信息化、勘察资料处理数字化,硬件系统网络化、图文处理自动化,逐步形成和建立适应多专业、多工种母产的高效益、高柔性、智能化的工程勘察设计体系。该技术体系用系统工程观点,把勘察、设计的图纸、图像、表格、文字等以数字化形式存贮,供各专业设计使用。对岩土工程勘察方法实施改进,逐步过渡到数字化勘察技术,并推广其广泛应用,这是勘察工程发展的必然趋势。但是这其中还有一段很长的路要走,不仅仪是因为其中还有一些关键技术问题尚未完令攻克,而且我国目前在数字化勘察、勘探方面的专业人才也很匮乏,因此,必须加大数字化岩土工程勘察技术人才的培养,并加快该技术的研究应用,以真正实现岩土工程的数字化勘察的广泛应用。
结语
勘察设计是一项工程的生命,尤其是基础工程一旦出错铸成损失就无法挽回。工程地质勘察设计按规范要求对桩端持力层复杂地区(如岩溶地区)是需要逐桩钻孔勘察或是逐桩多孔进行勘察,概率才能接近准确。在施工过程中。若不是及时发现存在的不良地质问题,以施工勘察进行补救,很有可能在工程建成后造成严重的经济损失和不良的社会影响。
参考文献
[l]GBS0007-2002,建筑地基基础设计规范[S].
[2]GBS0021-2001,岩土工程勘察规范[S].
[3][M].北京:清华大学出版社,2004.
82272427