一、制定勘察方案
首先要根據(jù)工程重要性、場(chǎng)地復(fù)雜程度和地基復(fù)雜程度確定巖土工程勘察等級(jí),根據(jù)擬定的勘察綱要和確定的巖土工程勘察等級(jí),結(jié)合工程實(shí)際情況按現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范要求制定勘察方案。大型工業(yè)廠房建設(shè)工程建(構(gòu))筑物子項(xiàng)多,各子項(xiàng)工程重要性等級(jí)也各不相同,主體建筑物如主廠房、高爐等為二級(jí)工程,有的甚至是一級(jí),而輔助設(shè)施如通廊和轉(zhuǎn)運(yùn)站等為三級(jí)工程,同一等級(jí)建筑物也有荷載大小的區(qū)別和對(duì)地基變形敏感程度不同之分,因此制定勘察方案時(shí)設(shè)計(jì)鉆孔深度和孔間距也要根據(jù)規(guī)程規(guī)范要求和擬建建(構(gòu))筑物情況區(qū)別對(duì)待。
勘察方案制定要重點(diǎn)突出,尤其對(duì)勘探、取樣、原位測(cè)試、試驗(yàn)的方法、手段及其工作量的計(jì)劃一節(jié)既要詳細(xì)又要有一定的可操作性,例如對(duì)于鉆孔的深度,首先依據(jù)各擬建建(構(gòu))筑物建筑等級(jí)和擬建場(chǎng)地的巖土層分布,
確定哪些為控制性鉆孔,那些為一般性鉆孔,再按巖土工程勘察等級(jí)來(lái)設(shè)計(jì)各鉆孔鉆探深度,同時(shí)應(yīng)對(duì)各鉆孔必須進(jìn)入某地層深度進(jìn)行明確(如入基巖不小于8.0m等),這樣在鉆探施工中,機(jī)臺(tái)操作人員知道何時(shí)該終孔。
在大型工業(yè)廠房建設(shè)巖土工程勘察中對(duì)勘察方案進(jìn)行技術(shù)交底尤為必要,由于動(dòng)用人員設(shè)備較多,地層變化復(fù)雜,如不進(jìn)行詳細(xì)而具體的技術(shù)交底,在外業(yè)過(guò)程中有可能會(huì)亂打仗,甚至達(dá)不到勘察目的。如勘察方案中計(jì)劃在某孔的沖積粘土層要取樣測(cè)試,但實(shí)際可能沒(méi)有遇到該層,取而代之是新出現(xiàn)的粉土地層,遇到這種特殊情況若事先未交待,作業(yè)人員有時(shí)就無(wú)所適從。
二、巖土測(cè)試項(xiàng)目的確定及試驗(yàn)條件的選擇
常規(guī)的試驗(yàn)項(xiàng)目,巖土技術(shù)人員、測(cè)試人員都比較熟悉,但是對(duì)于一些特殊性較高的測(cè)試項(xiàng)目,卻不是人人都明白的。因此對(duì)于目前的一些建筑場(chǎng)地需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分析,如下:
(一)土工程試驗(yàn)中最為重要的項(xiàng)目之一就是固結(jié)即壓縮試驗(yàn)土的固結(jié)試驗(yàn),它是常規(guī)低壓試驗(yàn),同時(shí)也是具有特殊性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。為建筑物地基進(jìn)行沉降計(jì)算提供重要參數(shù)是其主要目的。所以應(yīng)根據(jù)不同的變形計(jì)算方法,不同的目的,選用不同的試驗(yàn)方法。
1、當(dāng)用一般有側(cè)限壓縮試驗(yàn)的壓縮模量,按分層總和法進(jìn)行沉降計(jì)算時(shí),其試驗(yàn)最大荷級(jí)只要超過(guò)預(yù)計(jì)的土自重壓力與附加壓力之和即可。
2、當(dāng)采用考慮土層應(yīng)力史的固結(jié)沉降時(shí),試驗(yàn)的最大壓力應(yīng)滿足繪制完整的e-l0gp曲線的需要。即應(yīng)加至出現(xiàn)較長(zhǎng)的直線段為止,以求得先期固結(jié)壓力Pc、壓縮指數(shù)CC、回彈再壓縮指數(shù)CS,當(dāng)需要考慮沉降速率時(shí),應(yīng)同時(shí)測(cè)定固結(jié)系數(shù)CV。
3、當(dāng)土層的各向異性顯著(如薄層狀淤泥、粉細(xì)砂反復(fù)互層出現(xiàn)),需要了解在垂直荷載作用下,土層水平方向的排水固結(jié)情況。這種試驗(yàn)是在軸向壓力下,試樣上下兩端不排水,而是在水平方向進(jìn)行徑向排水條件下進(jìn)行固結(jié)過(guò)程,求得水平固結(jié)系數(shù)CH及水平滲透系數(shù)KH。必須采用多孔環(huán)刀切取土樣,裝入水平固結(jié)試驗(yàn)容器進(jìn)行測(cè)定。
(二)抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)土的抗剪強(qiáng)度與試驗(yàn)方法密切相關(guān),其試驗(yàn)方法應(yīng)根據(jù)所采用的計(jì)算方法(總應(yīng)力法或有效力法)、施工速率和土的排水條件等而定。若為驗(yàn)算邊坡穩(wěn)定性和擋土墻、錨桿等支擋設(shè)計(jì)所進(jìn)行的。
三、巖土工程勘察中巖土測(cè)試對(duì)樣品的要求
巖土測(cè)試的結(jié)果即是參數(shù)需要反映巖土體的工程性狀,這就要求樣品必須符合要求。不符合要求的樣品(如原狀樣變成擾動(dòng)樣),即使是再高的儀器精度,測(cè)試工作人員再怎么努力,測(cè)試結(jié)果也是難以反映出原狀土的性狀。對(duì)工程的試驗(yàn)樣品也有一些要求,具體如下:
(一)所取的樣品需要應(yīng)具有足夠的代表性,也就是說(shuō)所取的樣品必須能代表并反映該巖、土體所在位置的工程性狀及特征。
(二)要求在天然狀態(tài)下測(cè)定各種參數(shù)的巖土試樣,在采樣時(shí)必須保證原來(lái)結(jié)構(gòu)不受破壞擾動(dòng)、含水率不改變,這點(diǎn)更為重要。結(jié)構(gòu)擾動(dòng)、含水量改變了試樣,可以肯定測(cè)定結(jié)果不可能反映天然巖土體的工程性狀。
(三)樣品的規(guī)格、數(shù)量要滿足各試驗(yàn)項(xiàng)目所需的要求。土常規(guī)試驗(yàn)一般要求土樣直徑>70mm、長(zhǎng)200mm;巖石單軸抗壓強(qiáng)度每一種試驗(yàn)狀態(tài)(如天然、飽和、風(fēng)干)要保證能制備3--6塊φ50mm×100mm的標(biāo)準(zhǔn)試件。一些特殊性試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)試樣規(guī)格、數(shù)量要求,應(yīng)根據(jù)所采用的方法、儀器設(shè)備、樣品本身最大顆粒直徑而定,如巖石的三軸或抗剪斷試驗(yàn),三軸每組要制備φ50mm×100mm樣品10~15件;抗剪斷要制備:50mm×50mm×50mm樣品8~12件。試樣高度宜為直徑的2~215倍,一般需要3~4個(gè)試樣分別在不同周圍壓力下進(jìn)行試驗(yàn),才能確定C、φ值。可見(jiàn)采樣時(shí)應(yīng)根據(jù)土體中最大顆粒粒徑的大小決定所取土樣直徑的大小和數(shù)量。
四、巖土工程評(píng)價(jià)
(一)場(chǎng)地地層評(píng)價(jià)
根據(jù)野外描述鑒定、室內(nèi)巖土試驗(yàn)成果及野外原位測(cè)試結(jié)果,結(jié)合擬建場(chǎng)地周邊原有的地質(zhì)資料,對(duì)勘察場(chǎng)地內(nèi)揭露的各巖土層從狀態(tài)、密實(shí)度、穩(wěn)定性、力學(xué)強(qiáng)度和壓縮性以及滲透性等方面進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)。
(二) 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)
從定性和定量?jī)蓚€(gè)方面進(jìn)行,首先要分析確認(rèn)可能破壞方式,再者設(shè)定邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的條件,最后確定采用的評(píng)價(jià)方法。在進(jìn)行定量評(píng)價(jià)時(shí)結(jié)構(gòu)面確定及巖土體強(qiáng)度參數(shù)取值以及荷載取值至關(guān)重要,必要時(shí)應(yīng)將結(jié)果與定性評(píng)價(jià)對(duì)比,分析其合理性;邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)目的是為施工圖設(shè)計(jì)提供合理的邊坡工程參數(shù)和邊坡處理建議。
(三)地基基礎(chǔ)方案評(píng)價(jià)
地基基礎(chǔ)方案評(píng)價(jià)是巖土工程勘察的核心內(nèi)容,應(yīng)在充分了解擬建項(xiàng)目的實(shí)際條件(建筑體型、層數(shù)、荷載大小和分布情況、地下室層數(shù)及基礎(chǔ)底標(biāo)高、相鄰建筑物基礎(chǔ)情況)的前提下,根據(jù)建筑場(chǎng)地工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件,同時(shí)結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn),考慮施工條件、材料供應(yīng)以及地區(qū)抗震設(shè)防烈度等因素,進(jìn)行分區(qū)評(píng)價(jià)或進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)子項(xiàng)建(構(gòu))筑物分組分別進(jìn)行評(píng)價(jià)。
對(duì)每個(gè)子項(xiàng)建(構(gòu))筑物經(jīng)過(guò)分析比較,提出安全、可行、經(jīng)濟(jì)的一種或二種最優(yōu)地基基礎(chǔ)方案。基礎(chǔ)形式(天然地基或樁基礎(chǔ))選擇,既要滿足場(chǎng)地地層條件,也要符合上部結(jié)構(gòu)和荷載要求和施工條件的許可。當(dāng)選擇樁基礎(chǔ)時(shí)一般建議最優(yōu)的1~2類樁型,不宜將各類樁型均寫入勘察報(bào)告中,避免設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行樁基設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)所適從。
基礎(chǔ)持力層的選擇,與基礎(chǔ)埋深及基礎(chǔ)形式相適應(yīng)。如在某大型工業(yè)廠房巖土工程勘察中,擬建場(chǎng)地填土較深,一般大于5m,場(chǎng)地第四系土層厚約5~10m,大部分區(qū)域下伏基巖為石炭系中風(fēng)化灰?guī)r(厚度大,未探明),灰?guī)r巖溶較發(fā)育;約1/3區(qū)域下伏基巖有二疊系強(qiáng)~中風(fēng)化頁(yè)巖,厚度約10~30m不等,其下為石炭系中風(fēng)化灰?guī)r(厚度大,未探明),灰?guī)r巖溶較發(fā)育。基礎(chǔ)方案將有強(qiáng)~中風(fēng)化頁(yè)巖區(qū)域與其它部分一樣全部采用沖孔灌注樁,選擇灰?guī)r作為樁端持力層,樁孔穿過(guò)厚度約10~30m、承載能力較好的強(qiáng)~中風(fēng)化頁(yè)巖層后,發(fā)現(xiàn)大部分樁還要穿過(guò)10~20m的巖溶發(fā)育段,樁端才有不小于5m的完整基巖。
但工程從工期、投資、質(zhì)量控制方面考慮,不言而喻的最優(yōu)方案應(yīng)是在有強(qiáng)~中風(fēng)化頁(yè)巖區(qū)域采用人工挖孔樁,選用二疊系強(qiáng)~中風(fēng)化頁(yè)巖作為樁端持力層。基礎(chǔ)評(píng)價(jià)內(nèi)容包括承載力參數(shù)、變形參數(shù)計(jì)算或驗(yàn)算。各項(xiàng)參數(shù)確定一定要注意其相關(guān)性,如地層承載力特征值與壓縮模量對(duì)應(yīng),樁端端阻力特征值與之相關(guān)的液性指數(shù)、孔隙比、密實(shí)度以及原位測(cè)試數(shù)據(jù)等土的狀態(tài)相一致。各項(xiàng)參數(shù)取值必須充分考慮地方經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。