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对山西省房屋建筑类勘察报告存在问题的讨论

2014-08-08

山西建筑 2014年36期
关键词:外业岩土基础

叶 海 东

(山西省勘察设计研究院,山西 太原 030013)

对山西省房屋建筑类勘察报告存在问题的讨论

叶 海 东

(山西省勘察设计研究院,山西 太原 030013)

从外业施工、室内试验、岩土工程评价三方面出发,对山西省房屋建筑类勘察报告中存在的一些问题进行了分析,并提出了一些解决勘察报告中外业施工不规范、质量差、室内试验结果误差大、岩土工程评价结论不充分等问题的建议。

房屋建筑,勘察报告,外业施工,室内试验

1 概述

根据我国法律法规的要求,各项建设工程在设计和施工之前必须按基本建设程序进行岩土工程勘察工作,因此岩土工程勘察工作是各项建设工程中前期重要的不可或缺的工作阶段,而其工作成果即岩土工程勘察报告也是工程设计的重要依据和前提,因此岩土工程勘察报告能否做到原始资料真实、报告内容完整、真实准确、数据无误、图表清晰、结论有据、建议合理将直接影响到基础设计及上部结构设计的质量,乃至影响到工程的安全。由于山西省诸多勘察单位严格按照现行有关规范进行工作,为保证工程勘察质量起到了重要作用。根据笔者在房屋工程、城市基础设施项目岩土工程勘察工作的一些实践发现,由于诸多原因导致我省部分岩土工程勘察报告中仍然存在许多不完善、不合理的地方。以下就常见的一些问题加以归纳、总结,在此提出来以抛砖引玉,希望在以后的工作中得以完善、改正。

2 勘察报告中存在的问题

2.1 外业施工的问题

岩土工程勘察外业施工是为整个勘察报告的编写提供可靠的、真实的原始资料和第一手资料,是编写勘察报告的重点,同时也是重要依据,其质量好坏将直接影响到整个勘察质量,做不好这部分工作将导致后续的室内试验、岩土工程分析与评价等成为无源之水。但在具体施工过程中存在较多的问题,常见的主要有:

1)钻探过程中不按相关规范或技术标准中的明确规定进行操作,造成钻进回次进尺太大、岩芯采取率低、地层分层精度较低。GB 50021-2001岩土工程勘察规范(2009年版)要求钻进深度和岩土分层量测精度不应低于±5 cm,水位测量精度不应低于±2 cm,而实际上目前山西省绝大多数均为10 cm。

2)取土方法、钻探工艺不满足规范要求,如取土时不采用满足规范要求的取土器,甚至采用岩芯管取土。采用SH-30型等钻机进行冲击钻进时,取土前1 m时不改为回转钻进。

在黄土地区或其他水位以上的非饱和土地层不进行干钻或不采用双层岩芯管钻进而直接采用泥浆护壁,导致土样受水浸湿而造成严重扰动,失去了试验的代表性。

3)在进行标准贯入试验、动力触探试验时孔底残土没有及时进行清除、不进行预打就进行试验,导致试验击数偏低,造成数据失真。

此外在进行标准贯入试验时钻杆直径为市场上常见的50 mm,而不是规范中规定的42 mm,从而导致试验数据失真。

4)在静探测试中不按规范要求控制贯入速率,造成测试数据失准。

5)当场地内存在对工程及建筑物有影响的多层地下水时,未设专门的测水管量测初见水位和分层量测各含水层的稳定水位,而在报告中只提供所谓的“混合水位”。

2.2 室内试验的问题

室内试验工作是在外业资料的基础上对场地岩土的工程性质更进一步的掌握、深化,也是岩土工程分析评价的基础。室内试验应根据场地情况、工程特点最大可能的模拟实际,但在实际操作过程中由于外业质量较差、试验设备误差、试验人员素质等因素的影响也存在较多问题,常见的主要问题有:

1)由于现在高层、超高层越来越多,基坑也越来越深,这就对抗剪强度指标的试验也提出了更高的要求。不同的规范对抗剪强度指标试验的要求也不尽相同,其中由于静三轴试验能控制排水条件、应力条件明确等优点,规范中建议采用静三轴试验,但对于同一个土样由于排水条件的不同导致其结果可能差异很大。根据GB 50007-2011建筑地基基础设计规范的要求勘察报告需要提供三轴不固结不排水抗剪强度指标(UU试验),但UU试验对饱和粘性土而言由于在施加围压σ3时和轴向荷载σ1的过程中都不允许排水,所施加的压力均由孔隙水来承担,在加压的过程中土样的体积并不发生变化,从理论上讲周围压力的大小不能改变莫尔圆的直径,此时包络线应为一条水平直线,则说明其内摩擦角为0,所得到的是土样的总强度Cu。如果由于土样扰动、卸荷、试验误差等影响试验时可以出现很小的角度,但是这个角度并不是土的真正内摩擦角φUU,而是试样在取样、运输的过程中受到扰动后进了空气由原来的饱和状态而变成非饱和状态,在施加围压σ3时孔隙水中的气泡受到压缩造成试样的体积压缩,反映了土的物理状态发生变化引起强度的提高。在实际试验过程中出现比较小的角度是可以接受的,但在某些勘察报告中饱和粘性土的UU试验的内摩擦角可高达15°以上,甚至达到23°,显然这是与土力学基本原理相违背的。

2)对于非饱和土也同样进行不固结不排水试验,对于非饱和土则不能用饱和土通常意义上的不固结不排水三轴试验,由于土样达不到饱和,试验时土属于三相体系,空气、水充填于孔隙中,但试验时由于是不排水,试验时阀门是关闭着的,土中的空气、水都不能排出,随着围压σ3的增大,空气受到压缩而导致试样的体积变小,试样的基质吸力减小,而饱和度增大,使试样在不同的围压下其物理状态已经发生了变化,在试验开始阶段包络线呈非线性关系,但曲线的斜率并不是真正的内摩擦角φUU,而只是反映了试样在试验过程中的物理状态发生变化引起强度的提高,直到试样接近或达到饱和状态,包络线则和饱和土的包络线一样成为一条水平直线。综上所述,对于非饱和土不能把UU试验得到的包络线的倾角当作试样的内摩擦角来使用。

4)根据GB50007-2011建筑地基基础设计规范地基土的沉降是由上部结构在地基土中产生的附加应力引起的,并规定在计算时压缩模量的取值为有效自重应力到有效自重应力与附加应力之和段的压缩模量。因此,从理论上而言勘察报告应提供试样在P0~P0+Pz压力段范围内的压缩模量,不可否认由于一般勘察场地内可能包括多幢不同性质、荷载、基础形式、基础埋深的建筑物,同时由于在试验时不能准确确定地基土的具体分布,也就无法准确计算土的有效自重应力P0,此外在勘察时建筑物的基础尺寸、基础埋深、基础形式都可能无法确定下来,造成基底压力和传至土中的附加应力无法准确计算,因此勘察单位要正确提供土的有效自重应力到有效自重应力与附加应力之和段的压缩模量确有一定实际困难,因此只能给出P0~P0+0.1,P0~P0+0.2,P0~P0+0.3,P0~P0+0.4,P0~P0+0.6等压力段的压缩模量。而目前大部分勘察单位提供的是ES0.1-0.2,ES0.2-0.3,ES0.3-0.4,ES0.4-0.6,ES0.6-0.8等,因此在计算沉降时带来了诸多不便之处导致计算结果误差较大。勘察单位在无法准确提供压缩模量时也可以只提供每层地基土的综合e—P曲线,设计单位在进行沉降计算和分析时,可根据已明确后的基础形式、基础尺寸、基础埋深和上部结构荷载,计算有效自重应力、附加应力后,按勘察报告提供的综合e—P曲线查找相应的孔隙比进行分层计算,最后累加得到最终沉降量。这种方法可能更方便合理些。

2.3 岩土工程评价的问题

岩土工程分析与评价是每份勘察报告的核心内容。它是在外业施工、室内试验等资料的基础上,按照建筑物的工程特点和要求进行的,评价结论的准确与否将直接影响到勘察报告的质量,甚至影响到整个工程的设计、安全等。主要存在的问题包括:

1)对场地中存在潜水、承压水时部分勘察工作外业不进行分层量测水位并分层取水进行水质分析,而在勘察报告中一般只提供“混合水位”。而一般情况下各潜水、承压水的水位或水头并不一致,因此在分析与评价包括地基土承载力、地下水控制、抗浮设计水位等时选取没有分层量测并经过分析的所谓“混合水位”将可能会引起浪费或偏于不安全,导致结论发生偏差。

此外在各含水层的水质相差较大时按混合后的地下水的水质分析结果进行水的腐蚀性评价时也可能造成评价结论偏差。

2)天然地基的均匀性评价也是勘察报告中重要的一项内容,均匀性评价问题的实质是评价天然地基土在压缩深度范围内土的压缩性的不均匀性和差异性问题。因此在均匀性评价时应按照规范的要求,分析场地所处的地形、地貌、工程地质单元,首先确定其是否跨越不同的地貌单元、工程地质单元,其次评价地基土在压缩层深度范围内地基土压缩性的差异性。目前许多勘察报告在评价地基均匀性时仅评价持力层和其下的第一层下卧层,可能会由此形成评价深度小于压缩层深度而导致错误结论。

3)在同一个场地无论建筑物多少,也不区分建筑物类型、基础埋深、基础形式、基础尺寸等的不同,只提供一个浅基础条件下的天然地基承载力特征值。而实际上浅基础地基承载力不仅与地质条件有关,也和工程条件有关,是在地基基础设计过程中根据基础的实际埋置深度和平面尺寸,经承载力极限状态与正常使用极限状态两种设计状态的计算和检验,最终取用的综合数值,其最终确定应当是在设计过程之中,而不是在设计之前的工程勘察中。根据高大钊教授《岩土工程勘察与设计——岩土工程疑难问题答疑笔记整理之二》中资料:梅耶霍夫指出地基承载力取决于地基土的物理力学性质(密度、抗剪强度、变形性质)及地基中的原始应力和地下水的情况(可称为地质因素)、基础的物理性质(基础尺寸、埋置深度和基底的粗糙程度)(可称为基础因素)、建造基础的方法(可称为工程因素)。在勘察期间一般只注意地质因素的影响,一般不重视基础因素和工程因素的影响,因为基础因素、工程因素只能在设计阶段才能明确,在勘察阶段只能假定基础的条件,因此得到的承载力有很大的不确定性。

4)目前每份勘察报告对于勘察孔深度范围内揭露的土层都要分层地提供地基承载力特征值,而不管其土层埋藏深度有多深。对于这种将深层土分层地按浅基础地基承载力的计算方法提供每层土的地基承载力数值的做法,已引起高大钊教授、顾宝和大师、龚晓南院士等多位专家的质疑。这种做法是混淆了浅基础和深基础承载力的重要区别,对于埋藏较深土层已无可能采用浅基础形式时分层提供承载力既无必要,也缺乏依据。与浅基础相比深基础具有以下几个特点:a.滑动面不穿出地面,而止于基础侧壁;b.滑动土体作用于基础侧壁的法向压力形成侧壁摩阻力;c.形成梨形头的最小埋置深度与土的内摩擦角大小有关。浅基础与深基础的承载力具有不同的物理意义、力学条件、计算模型,而目前确定承载力的方法无论是采用载荷试验法、查表法、理论公式计算法、原位测试经验公式法其实都符合浅基础的条件,而埋藏比较深的土层其条件已经不符合浅基础的假定条件。勘察报告中将浅基础与深基础的承载力混为一谈,将不具备浅基础条件埋藏较深的土层也按浅基础的方法来确定地基承载力,用这种方法计算得到的埋藏较深土层的地基承载力也就非常不合适了。

以上是山西省房屋建筑类岩土工程勘察报告存在的一些问题,但实际上存在的问题远不止这些,在此希望通过以上问题的分析能起到抛砖引玉的作用,为山西省勘察报告的质量起到一些积极的作用。

3 结语

岩土工程勘察报告是工程设计的重要依据和前提,其报告的质量好坏将直接影响到工程建设设计技术的可行性、经济的合理性,乃至影响建筑物在施工或运营过程中的安全。由于诸多因素的影响造成山西省房屋建筑类部分勘察报告存在不少的问题,如外业质量较差,不按相关规范进行操作导致原始数据不真实,室内试验数据可靠程度不高,甚至出现与土力学基本原理相背的内容,在岩土工程评价时不结合场地地质条件、工程实际特点和条件而出现结论不充分、不完善及部分建议不可行等一系列问题。因此加强外业质量监管、提高外业施工水平和室内试验水平,提高岩土工程师的理论水平和实践经验水平是山西省勘察行业迫在眉睫的任务,应引起高度的重视。

[1] 高晓军,顾宝和.压缩模量的问题及解决途径[J].工程勘察,2007(2):32-34.

[2] 叶海东,梁 进.关于岩土工程勘察中几个问题的讨论[J].工程勘察,2008(S2):27-29.

[3] GB/T 50123-1999,土工试验方法标准[S].

[4] 高大钊.岩土工程勘察与设计——岩土工程疑难问题答疑笔记整理之二[M].北京:人民交通出版社,2010.

[5] 高大钊.对修订国标《岩土工程勘察规范》若干问题的思考[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

叶海东(1975- ),男,工程师

TU412

A

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