城市民用建筑巖土工程勘察技術(shù)的應(yīng)用

丁小高　王　輝

摘要:巖土工程勘察是工程建設(shè)的一項基礎(chǔ)性工作,是工程設(shè)計、施工的依據(jù),其質(zhì)量的優(yōu)劣,對工程建設(shè)的質(zhì)量、安全、工期和合理投資起著重要作用。

關(guān)鍵詞:民用建筑 巖土勘察 應(yīng)用

0 引言

我國工程勘察技術(shù)經(jīng)過近20年的快速發(fā)展,無論從勘探手段、測試設(shè)備、試驗儀器、計算機技術(shù)的應(yīng)用還是技術(shù)人員知識的廣度和深度都有了很大的提高。隨著我國國民經(jīng)濟不斷高速發(fā)展,眾多基礎(chǔ)建設(shè)項目和現(xiàn)代化超高層建筑物不斷興建,基礎(chǔ)和基坑開挖深度越來越深,各種公共建筑物的建筑風(fēng)格迥異,給勘察工作帶來諸多的新課題,采用傳統(tǒng)的勘察方法和傳統(tǒng)的勘察手段已經(jīng)很難滿足設(shè)計的需要,存在著許多急需解決的巖土工程勘察技術(shù)問題。

1 我國城市民用建筑工程勘察存在的主要技術(shù)問題

地質(zhì)形態(tài):主要有不明地下物體、空洞及其分布形態(tài)、埋藏位置和埋藏深度的確定。

界面劃分:主要有巖土體和巖石風(fēng)化程度的界面劃分,地質(zhì)構(gòu)造和軟弱結(jié)構(gòu)面的判定,以及不良地質(zhì)體的地質(zhì)界面等。

巖土參數(shù):主要是那些難于取到原狀巖土樣和難于進行室、內(nèi)外試驗的巖土層即粗顆粒土、殘積土和風(fēng)化巖等。其巖土設(shè)計參數(shù)(承載力、變形指標等)難于確定。

技術(shù)素質(zhì):主要是勘察技術(shù)人員知識的廣度和深度問題,勘察各專業(yè)缺乏內(nèi)部溝通、技術(shù)交流,對各自技術(shù)服務(wù)的對象和技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r不了解。

綜合能力:主要表現(xiàn)在一部分勘察技術(shù)人員缺乏對勘察各專業(yè)的野外和室內(nèi)原始資料的整理、分析、利用的能力,缺乏如何辨別真?zhèn)?、去偽存真、補充印證、歸納總結(jié)的能力。

2 目前常用的巖土工程勘察的方法或技術(shù)手段

2.1 工程地質(zhì)測繪 工程地質(zhì)測繪是巖土工程勘察的基礎(chǔ)工作,一般在勘察的初期階段進行。這一方法的本質(zhì)是運用地質(zhì)、工程地質(zhì)理論,對地面的地質(zhì)現(xiàn)象進行觀察和描述,分析其性質(zhì)和規(guī)律,并藉以推斷地下地質(zhì)情況,為勘探、測試工作等其他勘察方法提供依據(jù)。在地形地貌和地質(zhì)條件較復(fù)雜的場地,必須進行工程地質(zhì)測繪,而城市民用建筑場地的地形一般比較平坦、地質(zhì)條件簡單且較狹小,因此可采用調(diào)查代替工程地質(zhì)測繪。

2.2 勘探與取樣 勘探工作包括物探、鉆探和坑探等各種方法。它是被用來調(diào)查地下地質(zhì)情況的,并且可利用勘探工程取樣進行原位測試和監(jiān)測。應(yīng)根據(jù)勘察目的及巖土的特性選用各種勘探方法。物探是一種間接的勘探手段,它的優(yōu)點是較之鉆探和坑探輕便、經(jīng)濟而迅速,能夠及時解決工程地質(zhì)測繪中難于推斷而又急待了解的地下地質(zhì)情況,所以常常與測繪工作配合使用。它又可作為鉆探和坑探的先行或輔助手段。但是,物探成果判釋往往具有多解性,方法的使用又受地形條件等的限制,其成果需用勘探工程來驗證。鉆探和坑探也稱勘探工程,均是直接勘探手段,能可靠地了解地下地質(zhì)情況,在巖土工程勘察中是必不可少的。其中鉆探工作使用最為廣泛,可根據(jù)地層類別和勘察要求選用不同的鉆探方法。當(dāng)鉆探方法難以查明地下地質(zhì)情況時,可采用坑探方法?？犹焦こ痰念愋洼^多,應(yīng)根據(jù)勘察要求選用?？碧焦こ桃话愣夹枰獎佑脵C械和動力設(shè)備,耗費人力、物力較多,有些勘探工程施工周期又較長,而且受到許多條件的限制。因此使用這種方法時應(yīng)具有經(jīng)濟觀點,布置勘探工程需要以工程地質(zhì)測繪和物探成果為依據(jù),切避盲目性和隨意性。

2.3 原位測試與室內(nèi)試驗 原位測試與室內(nèi)試驗的主要目的,是為巖土工程問題分析評價提供所需的技術(shù)參數(shù),包括巖土的物性指標、強度參數(shù)、固結(jié)變形特性參數(shù)、滲透性參數(shù)和應(yīng)力、應(yīng)變時間關(guān)系的參數(shù)等。原位測試一般都借助于勘探工程進行,是詳細勘察階段主要的一種勘察方法。原位測試與室內(nèi)試驗相比,各有優(yōu)缺點。原位測試的優(yōu)點是:試樣不脫離原來的環(huán)境,基本上在原位應(yīng)力條件下進行試驗;所測定的巖土體尺寸大,能反映宏觀結(jié)構(gòu)對巖土性質(zhì)的影響,代表性好;試驗周期較短,效率高;尤其對難以采樣的巖土層仍能通過試驗評定其工程性質(zhì)。缺點是:試驗時的應(yīng)力路徑難以控制;邊界條件也較復(fù)雜;有些試驗耗費人力、物力較多,不可能大量進行。室內(nèi)試驗的優(yōu)點是:試驗條件比較容易控制(邊界條件明確,應(yīng)力應(yīng)變條件可以控制等),可以大量取樣。主要的缺點是:試樣尺寸小,不能反映宏觀結(jié)構(gòu)和非均質(zhì)性對巖土性質(zhì)的影響,代表性差;試樣不可能真正保持原狀,而且有些巖土也很難取得原狀試樣。

2.4 現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測 現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測是構(gòu)成巖土工程系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié),大量工作在施工和運營期間進行;但是這項工作一般需在高級勘察階段開始實施,所以又被列為一種勘察方法。它的主要目的在于保證工程質(zhì)量和安全,提高工程效益。現(xiàn)場檢驗的涵義,包括施工階段對先前巖土工程勘察成果的驗證核查以及巖土工程施工監(jiān)理和質(zhì)量控制?，F(xiàn)場監(jiān)測則主要包含施工作用和各類荷載對巖土反應(yīng)性狀的監(jiān)測、施工和運營中的結(jié)構(gòu)物監(jiān)測和對環(huán)境影響的監(jiān)測等方面。檢驗與監(jiān)測所獲取的資料,可以反求出某些工程技術(shù)參數(shù),并以此為依據(jù)及時修正設(shè)計,使之在技術(shù)和經(jīng)濟方面優(yōu)化。此項工作主要是在施工期間內(nèi)進行,但對有特殊要求的工程以及一些對工程有重要影響的不良地質(zhì)現(xiàn)象,應(yīng)在建筑物竣工運營期間繼續(xù)進行。

3 巖土工程勘察領(lǐng)域中的新技術(shù)及改進措施

利用土工離心模擬技術(shù)檢查工程安全的可靠性解決城市民用建筑物淺基礎(chǔ)的地基變形特征、破壞模式及極限承載力,樁基礎(chǔ)的承載力和施工工藝對樁基礎(chǔ)承載力及變形的影響;解決擋土結(jié)構(gòu)的變形及破壞機理,土體與結(jié)構(gòu)物之間的相互作用;了解動力工程、砂土液化、單樁和群在水平動荷載作用下的性狀。

加強室內(nèi)、外測試新技術(shù)(如多功能靜力觸探頭、標準貫入試驗、波速測試、靜載荷試驗等)和施工檢測、監(jiān)測技術(shù)的使用,通過其所獲得的數(shù)據(jù)和資料,經(jīng)過分析、對比,建立它們之間的經(jīng)驗關(guān)系,并通過工程施工檢測、監(jiān)測所獲取的實測資料反算得到的參數(shù)作為對比依據(jù),確保所提供的巖土工程設(shè)計參數(shù)的可靠性。

隨著電子、電子計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,發(fā)展了一大批集適時采集處理,軟、硬件功能于一體的工程物探探測設(shè)備,它具有采樣密度大、速度快、成本低、信息量大等特點?？梢岳霉こ涛锾娇蛇B續(xù)加密測點的辦法來獲得連續(xù)的地質(zhì)界面,從而有效的解決傳統(tǒng)鉆探手段以點帶面劃分地質(zhì)界面時常帶來的漏判、劃分不準確等缺點。并且可以利用綜合工程物探方法有效地解決傳統(tǒng)勘察手段難于解決的諸多巖土工程問題,如地下不明物體、洞穴、軟弱結(jié)構(gòu)面、滑動面、斷層、破碎帶等在地下的分布特征、形態(tài)、埋藏深度、位置,并且可以提供許多工程建設(shè)所需的巖土動力參數(shù)和設(shè)計地震動參數(shù)。

4 結(jié)語

城市民用建筑巖土工程勘察有其共同性也有其特殊性,要順利而高效完成勘察工作,確保建筑工程質(zhì)量必須了解其特點,運用基礎(chǔ)勘察技術(shù)與新型勘察技術(shù)相結(jié)合的方法,積極推進勘察技術(shù)的不斷進步。

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