巖土工程地質(zhì)勘察技術(shù)分析

文/王東 中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊(duì) 陜西西安 710003

1、巖土工程地質(zhì)勘察概述

在巖土工程勘察過程中，勘察單位需要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)地質(zhì)環(huán)境和工程之間的關(guān)系進(jìn)行全面剖析，最終制定出合理的勘察方案。工程地質(zhì)勘察一般包括以下幾方面:首先需要收集擬建場地的氣象水文、地形地貌、區(qū)域地質(zhì)等資料；然后進(jìn)行實(shí)地踏勘，結(jié)合現(xiàn)場情況制定出合理的勘察方案；其次根據(jù)所制定的勘察方案實(shí)施勘察工作（包括鉆探、挖探、物探、原位測試、室內(nèi)試驗(yàn)分析等工作），并根據(jù)實(shí)際情況的變化及時(shí)修改勘察方案；最后是分析整理勘察資料，編寫勘察報(bào)告并上交相關(guān)人員進(jìn)行審核，審核無誤后方可供設(shè)計(jì)方使用。

2、巖土工程勘察的現(xiàn)狀分析

2.1 技術(shù)落后

巖土工程勘察專業(yè)的發(fā)展趨勢面臨著較大的阻礙，首先很多高校沒有對(duì)該專業(yè)予以重視，往往僅限于專業(yè)知識(shí)的傳授，并未引導(dǎo)學(xué)生在工程中去進(jìn)行實(shí)踐，導(dǎo)致他們畢業(yè)以后在工作中只會(huì)生搬硬套，很少創(chuàng)新。其次技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)方法均尚未與國際接軌，改革開放已經(jīng)幾十年，但勘察業(yè)務(wù)仍多限于國內(nèi)市場。

2.2 成果質(zhì)量堪憂

由于該行業(yè)門檻較低，所以從事勘察工作的人員較多、從業(yè)人員素質(zhì)參差不齊，這就導(dǎo)致在勘察工作中易出現(xiàn)勘察資料不齊、數(shù)據(jù)不實(shí)、甚至弄虛作假等一系列質(zhì)量問題（例如取樣質(zhì)量普遍偏低；野外描述與實(shí)際情況不符；缺少原位測試及地下水位等數(shù)據(jù)；成果報(bào)告中圖表不全、數(shù)據(jù)混亂，關(guān)鍵問題交代不清，甚至出現(xiàn)重大錯(cuò)誤等）。

3、巖土工程勘察技術(shù)分析

3.1 鉆探技術(shù)

首先需要根據(jù)不同的地質(zhì)條件選擇合理的鉆探技術(shù)，位于地下水以上的地層須采用螺紋鉆或沖擊法等其它作業(yè)法鉆進(jìn)，此方法對(duì)土體性質(zhì)影響較小，但勘探深度較小。如勘探深度較大或地層位于地下水位以下，為保證鉆孔孔壁安全，需采用巖芯回轉(zhuǎn)泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)法進(jìn)行勘探，該法可分為單管鉆進(jìn)（最常見的取芯方法，速度快，適用于堅(jiān)硬、完整的地層）、雙管雙動(dòng)鉆進(jìn)（鉆具有內(nèi)、外兩層巖心管，鉆進(jìn)時(shí)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，適用于松軟、松散、破碎的地層）、雙管單動(dòng)鉆進(jìn)（鉆進(jìn)時(shí)外管轉(zhuǎn)動(dòng)而內(nèi)管不轉(zhuǎn)動(dòng)，適用于各類地層，對(duì)巖層的擾動(dòng)影響最小，但鉆進(jìn)速度較慢）。然后需要對(duì)鉆探回次進(jìn)尺進(jìn)行控制，以確保地層分層的精確性，控制其誤差不超過5cm（對(duì)于非連續(xù)取芯鉆進(jìn)，其控制誤差不超過2cm）。其次是控制巖芯采取率：對(duì)完整和較完整巖體不應(yīng)低于80%，較破碎和破碎巖體不應(yīng)低于65%，對(duì)需重點(diǎn)查明的部位（如滑動(dòng)帶、軟弱夾層等）應(yīng)采用雙層巖芯管連續(xù)取芯。最后在鉆進(jìn)過程中須及時(shí)、準(zhǔn)確、完整、真實(shí)地做好記錄，特別是鉆進(jìn)回次、鉆進(jìn)異常位置、取樣位置、地下水位等。

3.2 原位測試

原位測試是指在巖土層原來所處的位置，基本保持天然結(jié)構(gòu)、天然含水量以及天然應(yīng)力狀態(tài)下，測定巖土的工程力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。該方法廣泛應(yīng)用于各勘察階段，其優(yōu)點(diǎn)為：可在難以取得不擾動(dòng)土樣時(shí)測定有關(guān)工程力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，可避免取樣過程中應(yīng)力釋放的影響。缺點(diǎn)為：影響測試成果的因素較為復(fù)雜,且某些理論往往建立在統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，使勘察人員對(duì)其測定值的準(zhǔn)確判斷較為困難。常用的原位試驗(yàn)方法有標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)等其他現(xiàn)場試驗(yàn)，各種原位測試方法有其適用條件，需結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況選擇合理的試驗(yàn)方法，如標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)適用于粉土、砂土和一般粘性土地層，圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)適用于砂土、碎石土及風(fēng)化巖石地層，載荷試驗(yàn)主要用于確定深部地基土及樁端土層在承壓板下應(yīng)力主要影響范圍內(nèi)的承載力及變形模量。

3.3 地球物理勘探（物探）技術(shù)

地球物理勘探指通過研究和觀測各種地球物理場的變化來探測地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)條件。由于不同巖層往往在密度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、磁性及放射性等方面存在差異，這些差異將引起相應(yīng)的地球物理場的局部變化，通過量測這些物理場的分布和變化特征，結(jié)合已知地質(zhì)資料進(jìn)行分析判斷，就可推斷出地質(zhì)狀況。該方法受物探儀器設(shè)備質(zhì)量、儀器操作人員水平及對(duì)勘察人員對(duì)測試成果解譯能力的影響較大，對(duì)儀器設(shè)備及工作人員的技術(shù)水平要求較高。

4、巖土工程勘察技術(shù)的具體應(yīng)用

某住宅建筑工程為地下2層、地上30層，擬采用樁基礎(chǔ)，框架結(jié)構(gòu)，建設(shè)面積為6.0×103m2。

4.1 勘察前準(zhǔn)備工作

首先勘察人員需收集擬建場地的氣象水文、地形地貌、區(qū)域地質(zhì)等資料，并對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地踏勘，以便詳細(xì)掌握?qǐng)龅胤秶鷥?nèi)的地質(zhì)條件；其次，勘察人員需對(duì)建筑工程的建設(shè)規(guī)模、結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)埋深、荷載大小以及地面整平標(biāo)高進(jìn)行分析，嚴(yán)格按照《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》和《巖土工程勘察規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定對(duì)勘探點(diǎn)位置、間距、深度等進(jìn)行布設(shè)，布設(shè)完成后，若在勘探過程中出現(xiàn)異常，需根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)做出調(diào)整。

4.2 勘探點(diǎn)的布置和勘探深度

本工程的工程重要性等級(jí)為二級(jí)、場地等級(jí)為二級(jí)、地基等級(jí)為二級(jí)、巖土工程勘察等級(jí)為二級(jí)，因此，勘探點(diǎn)間距應(yīng)為15～30m，由于本工程基礎(chǔ)埋置深度為6.5～8.5m，地層主要為卵石及砂巖，因此，勘探孔深度應(yīng)為15.0～20.0m。

4.3 勘察方法及取樣

勘察人員需結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況綜合采用鉆探、原位測試、物探以及室內(nèi)試驗(yàn)等勘察技術(shù)進(jìn)行勘察。取樣應(yīng)嚴(yán)格按照《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》、《巖土工程勘察規(guī)范》及《工程地質(zhì)鉆探規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，并結(jié)合建筑物及實(shí)際地質(zhì)條件確定取樣質(zhì)量、數(shù)量及位置等。

4.4 場地地基土的工程性能分析與評(píng)價(jià)

根據(jù)所收集的資料及勘察資料，對(duì)場地地基土的類型、均勻性、承載力、變形參數(shù)及腐蝕性等進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，并提供相應(yīng)的地基基礎(chǔ)方案建議。

4.5 基坑開挖與防護(hù)的設(shè)計(jì)建議

由于本工程地下水位埋深較淺，故建議采用止水帷幕進(jìn)行降水,以降低土體滲透性，提高地基穩(wěn)定性。此外，基坑建議采用鋼筋混凝土排樁進(jìn)行支護(hù)，以避免基坑發(fā)生坍塌。

結(jié)語：

綜上所述，巖土工程地質(zhì)勘察受自然環(huán)境、地理、水文以及工作人員技術(shù)水平等多種因素的影響，而這些因素往往具有不可控性，所以在勘察過程中需要對(duì)這些制約因素進(jìn)行認(rèn)真、深入、全面的分析，選用合適的勘察方法，以正確分析評(píng)價(jià)建筑工程場地的地質(zhì)條件，為設(shè)計(jì)施工提供可靠、準(zhǔn)確、完整、真實(shí)的地質(zhì)資料，確保建筑工程的質(zhì)量。