對山西省房屋建筑類勘察報告存在問題的討論

葉 海 東

(山西省勘察設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

對山西省房屋建筑類勘察報告存在問題的討論

葉 海 東

(山西省勘察設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

從外業(yè)施工、室內(nèi)試驗、巖土工程評價三方面出發(fā)，對山西省房屋建筑類勘察報告中存在的一些問題進行了分析，并提出了一些解決勘察報告中外業(yè)施工不規(guī)范、質(zhì)量差、室內(nèi)試驗結(jié)果誤差大、巖土工程評價結(jié)論不充分等問題的建議。

房屋建筑，勘察報告，外業(yè)施工，室內(nèi)試驗

1 概述

根據(jù)我國法律法規(guī)的要求，各項建設(shè)工程在設(shè)計和施工之前必須按基本建設(shè)程序進行巖土工程勘察工作，因此巖土工程勘察工作是各項建設(shè)工程中前期重要的不可或缺的工作階段，而其工作成果即巖土工程勘察報告也是工程設(shè)計的重要依據(jù)和前提，因此巖土工程勘察報告能否做到原始資料真實、報告內(nèi)容完整、真實準確、數(shù)據(jù)無誤、圖表清晰、結(jié)論有據(jù)、建議合理將直接影響到基礎(chǔ)設(shè)計及上部結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，乃至影響到工程的安全。由于山西省諸多勘察單位嚴格按照現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范進行工作，為保證工程勘察質(zhì)量起到了重要作用。根據(jù)筆者在房屋工程、城市基礎(chǔ)設(shè)施項目巖土工程勘察工作的一些實踐發(fā)現(xiàn)，由于諸多原因?qū)е挛沂〔糠謳r土工程勘察報告中仍然存在許多不完善、不合理的地方。以下就常見的一些問題加以歸納、總結(jié)，在此提出來以拋磚引玉，希望在以后的工作中得以完善、改正。

2 勘察報告中存在的問題

2.1 外業(yè)施工的問題

巖土工程勘察外業(yè)施工是為整個勘察報告的編寫提供可靠的、真實的原始資料和第一手資料，是編寫勘察報告的重點，同時也是重要依據(jù)，其質(zhì)量好壞將直接影響到整個勘察質(zhì)量，做不好這部分工作將導(dǎo)致后續(xù)的室內(nèi)試驗、巖土工程分析與評價等成為無源之水。但在具體施工過程中存在較多的問題，常見的主要有：

1)鉆探過程中不按相關(guān)規(guī)范或技術(shù)標準中的明確規(guī)定進行操作，造成鉆進回次進尺太大、巖芯采取率低、地層分層精度較低。GB 50021-2001巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)要求鉆進深度和巖土分層量測精度不應(yīng)低于±5 cm，水位測量精度不應(yīng)低于±2 cm，而實際上目前山西省絕大多數(shù)均為10 cm。

2)取土方法、鉆探工藝不滿足規(guī)范要求，如取土?xí)r不采用滿足規(guī)范要求的取土器，甚至采用巖芯管取土。采用SH-30型等鉆機進行沖擊鉆進時，取土前1 m時不改為回轉(zhuǎn)鉆進。

在黃土地區(qū)或其他水位以上的非飽和土地層不進行干鉆或不采用雙層巖芯管鉆進而直接采用泥漿護壁，導(dǎo)致土樣受水浸濕而造成嚴重擾動，失去了試驗的代表性。

3)在進行標準貫入試驗、動力觸探試驗時孔底殘土沒有及時進行清除、不進行預(yù)打就進行試驗，導(dǎo)致試驗擊數(shù)偏低，造成數(shù)據(jù)失真。

此外在進行標準貫入試驗時鉆桿直徑為市場上常見的50 mm，而不是規(guī)范中規(guī)定的42 mm，從而導(dǎo)致試驗數(shù)據(jù)失真。

4)在靜探測試中不按規(guī)范要求控制貫入速率，造成測試數(shù)據(jù)失準。

5)當場地內(nèi)存在對工程及建筑物有影響的多層地下水時，未設(shè)專門的測水管量測初見水位和分層量測各含水層的穩(wěn)定水位，而在報告中只提供所謂的“混合水位”。

2.2 室內(nèi)試驗的問題

室內(nèi)試驗工作是在外業(yè)資料的基礎(chǔ)上對場地巖土的工程性質(zhì)更進一步的掌握、深化，也是巖土工程分析評價的基礎(chǔ)。室內(nèi)試驗應(yīng)根據(jù)場地情況、工程特點最大可能的模擬實際，但在實際操作過程中由于外業(yè)質(zhì)量較差、試驗設(shè)備誤差、試驗人員素質(zhì)等因素的影響也存在較多問題，常見的主要問題有：

1)由于現(xiàn)在高層、超高層越來越多，基坑也越來越深，這就對抗剪強度指標的試驗也提出了更高的要求。不同的規(guī)范對抗剪強度指標試驗的要求也不盡相同，其中由于靜三軸試驗?zāi)芸刂婆潘畻l件、應(yīng)力條件明確等優(yōu)點，規(guī)范中建議采用靜三軸試驗，但對于同一個土樣由于排水條件的不同導(dǎo)致其結(jié)果可能差異很大。根據(jù)GB 50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范的要求勘察報告需要提供三軸不固結(jié)不排水抗剪強度指標(UU試驗)，但UU試驗對飽和粘性土而言由于在施加圍壓σ3時和軸向荷載σ1的過程中都不允許排水，所施加的壓力均由孔隙水來承擔(dān)，在加壓的過程中土樣的體積并不發(fā)生變化，從理論上講周圍壓力的大小不能改變莫爾圓的直徑，此時包絡(luò)線應(yīng)為一條水平直線，則說明其內(nèi)摩擦角為0，所得到的是土樣的總強度Cu。如果由于土樣擾動、卸荷、試驗誤差等影響試驗時可以出現(xiàn)很小的角度，但是這個角度并不是土的真正內(nèi)摩擦角φUU，而是試樣在取樣、運輸?shù)倪^程中受到擾動后進了空氣由原來的飽和狀態(tài)而變成非飽和狀態(tài)，在施加圍壓σ3時孔隙水中的氣泡受到壓縮造成試樣的體積壓縮，反映了土的物理狀態(tài)發(fā)生變化引起強度的提高。在實際試驗過程中出現(xiàn)比較小的角度是可以接受的，但在某些勘察報告中飽和粘性土的UU試驗的內(nèi)摩擦角可高達15°以上，甚至達到23°，顯然這是與土力學(xué)基本原理相違背的。

2)對于非飽和土也同樣進行不固結(jié)不排水試驗，對于非飽和土則不能用飽和土通常意義上的不固結(jié)不排水三軸試驗，由于土樣達不到飽和，試驗時土屬于三相體系，空氣、水充填于孔隙中，但試驗時由于是不排水，試驗時閥門是關(guān)閉著的，土中的空氣、水都不能排出，隨著圍壓σ3的增大，空氣受到壓縮而導(dǎo)致試樣的體積變小，試樣的基質(zhì)吸力減小，而飽和度增大，使試樣在不同的圍壓下其物理狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生了變化，在試驗開始階段包絡(luò)線呈非線性關(guān)系，但曲線的斜率并不是真正的內(nèi)摩擦角φUU，而只是反映了試樣在試驗過程中的物理狀態(tài)發(fā)生變化引起強度的提高，直到試樣接近或達到飽和狀態(tài)，包絡(luò)線則和飽和土的包絡(luò)線一樣成為一條水平直線。綜上所述，對于非飽和土不能把UU試驗得到的包絡(luò)線的傾角當作試樣的內(nèi)摩擦角來使用。

4)根據(jù)GB50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范地基土的沉降是由上部結(jié)構(gòu)在地基土中產(chǎn)生的附加應(yīng)力引起的，并規(guī)定在計算時壓縮模量的取值為有效自重應(yīng)力到有效自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和段的壓縮模量。因此，從理論上而言勘察報告應(yīng)提供試樣在P0～P0+Pz壓力段范圍內(nèi)的壓縮模量，不可否認由于一般勘察場地內(nèi)可能包括多幢不同性質(zhì)、荷載、基礎(chǔ)形式、基礎(chǔ)埋深的建筑物，同時由于在試驗時不能準確確定地基土的具體分布，也就無法準確計算土的有效自重應(yīng)力P0，此外在勘察時建筑物的基礎(chǔ)尺寸、基礎(chǔ)埋深、基礎(chǔ)形式都可能無法確定下來，造成基底壓力和傳至土中的附加應(yīng)力無法準確計算，因此勘察單位要正確提供土的有效自重應(yīng)力到有效自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和段的壓縮模量確有一定實際困難，因此只能給出P0～P0+0.1，P0～P0+0.2，P0～P0+0.3，P0～P0+0.4，P0～P0+0.6等壓力段的壓縮模量。而目前大部分勘察單位提供的是ES0.1-0.2，ES0.2-0.3，ES0.3-0.4，ES0.4-0.6，ES0.6-0.8等，因此在計算沉降時帶來了諸多不便之處導(dǎo)致計算結(jié)果誤差較大?？辈靻挝辉跓o法準確提供壓縮模量時也可以只提供每層地基土的綜合e—P曲線，設(shè)計單位在進行沉降計算和分析時，可根據(jù)已明確后的基礎(chǔ)形式、基礎(chǔ)尺寸、基礎(chǔ)埋深和上部結(jié)構(gòu)荷載，計算有效自重應(yīng)力、附加應(yīng)力后，按勘察報告提供的綜合e—P曲線查找相應(yīng)的孔隙比進行分層計算，最后累加得到最終沉降量。這種方法可能更方便合理些。

2.3 巖土工程評價的問題

巖土工程分析與評價是每份勘察報告的核心內(nèi)容。它是在外業(yè)施工、室內(nèi)試驗等資料的基礎(chǔ)上，按照建筑物的工程特點和要求進行的，評價結(jié)論的準確與否將直接影響到勘察報告的質(zhì)量，甚至影響到整個工程的設(shè)計、安全等。主要存在的問題包括：

1)對場地中存在潛水、承壓水時部分勘察工作外業(yè)不進行分層量測水位并分層取水進行水質(zhì)分析，而在勘察報告中一般只提供“混合水位”。而一般情況下各潛水、承壓水的水位或水頭并不一致，因此在分析與評價包括地基土承載力、地下水控制、抗浮設(shè)計水位等時選取沒有分層量測并經(jīng)過分析的所謂“混合水位”將可能會引起浪費或偏于不安全，導(dǎo)致結(jié)論發(fā)生偏差。

此外在各含水層的水質(zhì)相差較大時按混合后的地下水的水質(zhì)分析結(jié)果進行水的腐蝕性評價時也可能造成評價結(jié)論偏差。

2)天然地基的均勻性評價也是勘察報告中重要的一項內(nèi)容，均勻性評價問題的實質(zhì)是評價天然地基土在壓縮深度范圍內(nèi)土的壓縮性的不均勻性和差異性問題。因此在均勻性評價時應(yīng)按照規(guī)范的要求，分析場地所處的地形、地貌、工程地質(zhì)單元，首先確定其是否跨越不同的地貌單元、工程地質(zhì)單元，其次評價地基土在壓縮層深度范圍內(nèi)地基土壓縮性的差異性。目前許多勘察報告在評價地基均勻性時僅評價持力層和其下的第一層下臥層，可能會由此形成評價深度小于壓縮層深度而導(dǎo)致錯誤結(jié)論。

3)在同一個場地?zé)o論建筑物多少，也不區(qū)分建筑物類型、基礎(chǔ)埋深、基礎(chǔ)形式、基礎(chǔ)尺寸等的不同，只提供一個淺基礎(chǔ)條件下的天然地基承載力特征值。而實際上淺基礎(chǔ)地基承載力不僅與地質(zhì)條件有關(guān)，也和工程條件有關(guān)，是在地基基礎(chǔ)設(shè)計過程中根據(jù)基礎(chǔ)的實際埋置深度和平面尺寸，經(jīng)承載力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)兩種設(shè)計狀態(tài)的計算和檢驗，最終取用的綜合數(shù)值，其最終確定應(yīng)當是在設(shè)計過程之中，而不是在設(shè)計之前的工程勘察中。根據(jù)高大釗教授《巖土工程勘察與設(shè)計——巖土工程疑難問題答疑筆記整理之二》中資料：梅耶霍夫指出地基承載力取決于地基土的物理力學(xué)性質(zhì)(密度、抗剪強度、變形性質(zhì))及地基中的原始應(yīng)力和地下水的情況(可稱為地質(zhì)因素)、基礎(chǔ)的物理性質(zhì)(基礎(chǔ)尺寸、埋置深度和基底的粗糙程度)(可稱為基礎(chǔ)因素)、建造基礎(chǔ)的方法(可稱為工程因素)。在勘察期間一般只注意地質(zhì)因素的影響，一般不重視基礎(chǔ)因素和工程因素的影響，因為基礎(chǔ)因素、工程因素只能在設(shè)計階段才能明確，在勘察階段只能假定基礎(chǔ)的條件，因此得到的承載力有很大的不確定性。

4)目前每份勘察報告對于勘察孔深度范圍內(nèi)揭露的土層都要分層地提供地基承載力特征值，而不管其土層埋藏深度有多深。對于這種將深層土分層地按淺基礎(chǔ)地基承載力的計算方法提供每層土的地基承載力數(shù)值的做法，已引起高大釗教授、顧寶和大師、龔曉南院士等多位專家的質(zhì)疑。這種做法是混淆了淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)承載力的重要區(qū)別，對于埋藏較深土層已無可能采用淺基礎(chǔ)形式時分層提供承載力既無必要，也缺乏依據(jù)。與淺基礎(chǔ)相比深基礎(chǔ)具有以下幾個特點：a.滑動面不穿出地面，而止于基礎(chǔ)側(cè)壁；b.滑動土體作用于基礎(chǔ)側(cè)壁的法向壓力形成側(cè)壁摩阻力；c.形成梨形頭的最小埋置深度與土的內(nèi)摩擦角大小有關(guān)。淺基礎(chǔ)與深基礎(chǔ)的承載力具有不同的物理意義、力學(xué)條件、計算模型，而目前確定承載力的方法無論是采用載荷試驗法、查表法、理論公式計算法、原位測試經(jīng)驗公式法其實都符合淺基礎(chǔ)的條件，而埋藏比較深的土層其條件已經(jīng)不符合淺基礎(chǔ)的假定條件。勘察報告中將淺基礎(chǔ)與深基礎(chǔ)的承載力混為一談，將不具備淺基礎(chǔ)條件埋藏較深的土層也按淺基礎(chǔ)的方法來確定地基承載力，用這種方法計算得到的埋藏較深土層的地基承載力也就非常不合適了。

以上是山西省房屋建筑類巖土工程勘察報告存在的一些問題，但實際上存在的問題遠不止這些，在此希望通過以上問題的分析能起到拋磚引玉的作用，為山西省勘察報告的質(zhì)量起到一些積極的作用。

3 結(jié)語

巖土工程勘察報告是工程設(shè)計的重要依據(jù)和前提，其報告的質(zhì)量好壞將直接影響到工程建設(shè)設(shè)計技術(shù)的可行性、經(jīng)濟的合理性，乃至影響建筑物在施工或運營過程中的安全。由于諸多因素的影響造成山西省房屋建筑類部分勘察報告存在不少的問題，如外業(yè)質(zhì)量較差，不按相關(guān)規(guī)范進行操作導(dǎo)致原始數(shù)據(jù)不真實，室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)可靠程度不高，甚至出現(xiàn)與土力學(xué)基本原理相背的內(nèi)容，在巖土工程評價時不結(jié)合場地地質(zhì)條件、工程實際特點和條件而出現(xiàn)結(jié)論不充分、不完善及部分建議不可行等一系列問題。因此加強外業(yè)質(zhì)量監(jiān)管、提高外業(yè)施工水平和室內(nèi)試驗水平，提高巖土工程師的理論水平和實踐經(jīng)驗水平是山西省勘察行業(yè)迫在眉睫的任務(wù)，應(yīng)引起高度的重視。

[1] 高曉軍，顧寶和.壓縮模量的問題及解決途徑[J].工程勘察，2007(2)：32-34.

[2] 葉海東，梁 進.關(guān)于巖土工程勘察中幾個問題的討論[J].工程勘察，2008(S2)：27-29.

[3] GB/T 50123-1999，土工試驗方法標準[S].

[4] 高大釗.巖土工程勘察與設(shè)計——巖土工程疑難問題答疑筆記整理之二[M].北京：人民交通出版社，2010.

[5] 高大釗.對修訂國標《巖土工程勘察規(guī)范》若干問題的思考[J].工程勘察，2011(8)：1-6.

Discussion on housing building survey report problems in Shanxi province

YE Hai-dong

(Shanxi Academy of Survey & Design, Taiyuan 030013, China)

Starting from three aspects of outdoor construction, indoor test and geotechnical engineering assessment, the paper analyzes housing building survey report problems in Shanxi province, and puts forward some suggestions of solving outdoor survey construction problems, such as construction failure, low quality and indoor testing errors and insufficient geotechnical engineering evaluation conclusions.

housing building, survey report, outdoor construction, indoor experiment

1009-6825(2014)36-0061-03

2014-10-13

葉海東(1975- )，男，工程師

TU412

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