关于工程勘察测试方法的探讨
2015-06-22彭向阳陈咏梅
彭向阳, 陈咏梅
(湖北省地质局 第二地质大队,湖北 恩施 445000)
关于工程勘察测试方法的探讨
彭向阳, 陈咏梅
(湖北省地质局 第二地质大队,湖北 恩施 445000)
近年来中国城市化进程不断加快,各种基础设施建设项目和现代化工程蓬勃发展。从工程建设的工程勘察测试入手,分析工程勘察测试的重要性,探讨目前工程勘察测试的各种方法,研究加强工程勘察测试的具体措施,旨在为同仁提供参考。
工程建设;勘察测试;重要性;方法
社会的不断发展与进步推动了工程建设项目的发展。在工程建设中,工程勘察测试是一个非常重要的环节,特别是岩土工程,因为岩土工程非常复杂,对工程建设起着非常大的影响[1]。如果工程前期的勘察测试质量得不到保障,那么后期的工程设计、工程施工都会受到严重的影响,甚至还会影响工程的质量和安全,给人们的生命和财产安全带来巨大的威胁。因此,在工程建设中,一定要做好相关的勘察测试,进一步确保工程建设的质量安全。
1 工程勘察测试的重要性
1.1 保证工程建设的质量安全
工程勘察测试的主要目的是确保工程的质量安全。因此,人们一般都从勘察工程本身的特点以及周边的环境出发,充分利用工程建设中的有利因素,采取合理的措施不断规避和改造不利的因素,实现工程建设的多快好省目标[2]。此外,工程的地质情况对工程质量有着重要的影响作用,比如影响建筑工程的稳定性和耐久性等。因此,对于那些地质地貌比较复杂的地区,一定要做好相关的勘察测试,针对不同的问题提出相应的解决措施,最大程度地保障工程的质量安全。
1.2 工程建设难度日益增大
随着工程建设的不断发展,很多工程建设的难度越来越大,比如建筑基础和基坑开挖的深度越来越深,再加上工程建设的露天施工条件,存在很大的不稳定性[3]。因此,工程在建设之前,一定要做好勘察测试,采取相应的措施降低工程建设的难度,适应多样化的地质地貌条件,采用现代化的勘查测试技术,比如遥感技术等,不断提高建筑工程的技术水平,保障工程的质量安全。
2 工程勘察测试的方法
2.1 工程地质测绘
在工程的勘察测试方法中,工程地质测绘属于一项最基本的勘察方法,同时也是最首要的勘察工作[4]。它一般是在勘察工作的初期开展的,其本质就是充分运用地质理论和工程地质理论的相关知识,在此基础上观察和描述地面的地质现象,不断总结分析,透过现象看本质,得出地质现象的性质和规律,相关的勘察人员通过得出的结果,对地下的地质情况进行推断,从而为后期的勘探、测试等其它勘察方法提供依据。
在工程地质测绘中,可以根据不同的地质情况采取不同的方法。对于地形地貌和地质条件比较复杂的场地来讲,其条件比较恶劣,对工程的建设影响非常大,这个时候就必须采取工程地质测绘方法;如果遇到的场地属于地形较平坦、地质条件又比较简单的情况,那么人们就可以不用采取工程地质测绘,只需采取调查方法就行[5]。
在工程地质测绘中,为了确保测绘的准确性,必须要做好以下几个方面的工作:①确保收集的资料完整且全面,在此基础上还要综合利用已有的资料,结合两个方面的资料进行综合分析,碰到比较重要的地质问题,一定要引起足够的重视,采取实地校核验证[6]。②在工程地质测绘中,要确保突出重点且具有很强的目的性,即所有的地质测绘工作都是围绕某个工程而进行的。③为了确保第一手资料的准确无误,在开展工程地质测绘工作时,一定要采取测绘与整理同时进行的方法。④在地质测绘中,一定要考虑各个部分的联系,注意点、线、面、体四个方面的有机联系。
总之,在工程勘察测试中,工程地质测绘是最经济有效的方法,可以有效认识场地工程的地质条件。而高质量的测绘工作可以让人们准确掌握地下地质情况,能够很好地指导其它的勘察方法[7]。
2.2 勘探与取样
工程的勘探工作包括很多种方法,比如物探法、钻探法、坑探法等。这种工程勘察测试方法的主要目的是调查地下的地质情况。此外,人们还可以利用勘探工程取样来开展原位测试和检测工作[8]。在选择勘探方法的时候,应该要综合考察工程勘察的目的以及岩土的特性两个方面的内容。
照片1 工程物探人员的操作Photo 1 Operation of personnel of engineering geophysics
2.2.1 物探法
物探法属于一种间接的勘探方法。与钻探法、坑探法相比,物探法更加轻便、快速和经济,可以有效解决那些工程地质测绘中难于解决的问题[9]。但是,这种方法并不是单独使用的,通常是配合工程地质测绘法,这两种方法的配合可以有效弄清覆盖层的厚度、基岩的起伏变化、基岩风化层厚度。此外,物探法还作为钻探、坑探的先行或者辅助手段,可以为其提供良好的指导。但是,物探法自身也存在缺陷,因为这种方法受地形条件等方面的限制,而且它的成果判断一般都具有多解性的特点。因此,人们在采用物探法的时候,应该以测绘为指导,并且还要用勘探工程进行验证(照片1)。
2.2.2 钻探法和坑探法
钻探和坑探一般也称作勘探工程,它是主要用来查明地下地质情况的方法,具有直接性和可靠性的特点,也是工程勘察中必不可少的方法。从二者的使用情况来看,钻探法使用比较广泛[10]。但是,最终选择哪一种方法,还要看地层类别和勘探要求两个方面。当人们使用钻探法仍然无法查明地下地质情况时,就可以换用坑探法。一般而言,坑探工程的类型比较多,应根据工程的具体勘察要求来选择。
在工程勘察测试中,勘探工作具有多方面的作用,比如验证测绘和物探工作中所作的各种推断,为试验工作创造良好的条件等。因此,在勘探工作的布置中,要注意以工程地质测绘和物探成果为指导,因为这样可以有效避免勘探工作的盲目性和随意性。考虑到勘探工程需要涉及很多机械和动力设备,其中就会耗费大量的人力、物力和财力,如果勘探中受到很多条件的制约,将会导致工期延长。所以,人们在使用这些勘探方法的时候,一定要树立经济观念,在布置的时候,尽量做到目的明确、安排合理妥当,在此基础上加强观测编录工作,达到事半功倍的效果。
在工程的勘察测试中,工程地质测绘、勘探、物探三者之间关系紧密。为了确保勘察测试工作取得良好的效果,一定要使三者配合得当。工程地质测绘工作是物探和勘探的基础,一般要放在第一环节。此外,传统的“轻测绘、重勘探”方法会造成浪费,坚持二者并重,为工程勘察测试提供保障。
2.3 原位测试与室内试验
从原位测试和室内试验的目的来看,主要就是为工程问题分析评价提供所需要的相关技术参数,主要包括岩土的强度参数、渗透性参数、固结变性特性参数、应变时间关系参数等多种参数。原位测试和室内试验两种方法都有各自的优缺点,参见表1、表2。
表1 原位测试的优缺点Table 1 Advantages and disadvantages of in-situ test
表2 室内试验的优缺点Table 2 Advantages and disadvantages of laboratory test
从表1和表2来看,原位测试和室内试验的优缺点是处于一种互补的情况。因此,应该根据工程的要求,配合使用两种方法,这样可以经济有效地获得所需要的技术参数。一般来讲,原位测试需要借助勘探工程来进行,它是工程详细勘察测试阶段所采取的方法。试验工作的开展要以工程地质测绘和勘探工作为前提条件。如果要为设计提供指标,那么就更需要综合考虑测绘和勘探两个方面的成果。
2.4 现场检验与检测
现场检验与检测大量的工作一般是在施工和运营期间开展的。但由于这项工作需要在高级勘察阶段开始实施,所以人们又将其划分为一种勘察方法。现场检验与检测的主要目的就是通过一系列的检验工作,最终确保工程的质量和安全,从而不断提高工程的经济效益。
现场检验涉及多方面的工作,主要包括施工阶段的验证核查工作,一般核查的是先前工程勘察的成果、工程施工监理情况以及工程施工质量控制几个方面的内容。现场检测则主要包括各类荷载对岩土反应的检测、结构物检测等内容。通过一系列的现场检验和检测获取的资料,就可以求出某些工程技术参数,在此基础上不断优化工程的技术和经济两个方面的工作。
一般来讲,这项工作是在工程的施工期间进行的。但是如果对于一些特殊工程而言,比如对工程有重要影响的不良地质作用等,这部分的工作就应该在建筑物竣工运营期间继续进行,从而保障工程的质量和安全。
2.5 勘察资料室内整理
在工程勘察测试中,各种方法所取得的资料一般都是原始性的数据,属于单项成果,因此这些资料还缺乏相互印证和综合分析。要利用这些资料为工程设计和施工提供相关的理论依据,必须要对它们进行整理和分析,对图件进行编制和报告编写等相关工作,及对存在的问题进行分析,即通过图件编制和报告编写,分析和研究工程中的各种问题,在此基础上做出定性和定量两个方面的评价。
图件的编制需要结合两个方面的资料:一方面是已经搜集到的资料;另一方面是现场勘察测试得出的资料,对这两种资料进行整理分析,最终绘制成工程地质图。一般而言,比较常用的工程地质图有工程地质分区图、综合工程地质图、工程地质剖面图、探井展示图等。图1是关于某工程的地质剖面图。
图1 某工程地质剖面图Fig.1 Geological section of a project1.人工填土;2.粘土;3.淤泥;4.粉质粘土;5.砾石;6.花岗岩;7.钻孔;8.标准贯入试验位置;9.取土样位置;10.取岩样位置及抗压强度值(MPa)。
在工程勘察测试中,比如岩土工程,需要对岩土物理力学性质指标进行整理,这部分的整理工作其实就是对大量岩土物理力学性质指标数据加以整理,经过相关的整理之后,最终可以获得代表性的数据,可以将这些数据用于岩土工程的设计计算。从求取岩土特性参数的方法来看,主要有三种,分别是反演分析、原位测试、室内试验[11]。原位测试和室内试验在前文已经讲过,这里着重讲述一下反演分析。从反演分析的分析对象来看,主要是岩土工程的实体,然后再借助系统的原型观测,进一步检验岩土体的效果,主要是将其在工程施工和使用期间的表现同预期的设计效果相比较,看二者的结果是否相符,从而反求出岩土体的特性指标。
3 工程勘察测试中的技术应用
工程勘察测试是一项非常复杂的工作,其中涉及到地形、水文、地质等多方面因素的影响,如果只是采取传统的勘察手段,最终的勘察质量可能就得不到保障,会严重影响后期工作的开展。必须要采用新技术,其中遥感技术的应用,可以有效克服地面测试工作中的不足,将其与其他的勘察手段有机结合起来,可以有效保证工程勘察的质量。
3.1 遥感技术应用的特点
随着遥感技术的不断发展,其应用的范围越来越广泛。在不同的应用领域,遥感技术会有不同的特点,需要结合行业的特点,不能生搬硬套。比如对于气象领域来讲,遥感技术的应用需要给气象台提供大范围、全过程的遥感信息,为气象人员的气象预报提供重要信息。但是在遥感图像的分辨率方面,对遥感技术的应用不做太高的要求;在土地调查方面,对全过程追踪方面不做要求,但同样需要提供大范围的遥感信息[12]。
就遥感技术应用于工程勘察测试方面,它与气象领域、土地领域的应用具有很大的不同,呈现出自身的特点,主要表现在以下几个方面:①工程勘察工作开展的顺序为面—线—点,由粗至细,整个应用的深度逐渐深化,最终获取相应的勘察结果;②从勘察测试的结果来看,精度要求较之其他领域比较高;③应用遥感技术得出的成果质量,人们可以在工程的施工中很快验证出来,能够及时得出结论;④在工程地质勘察测试中,应用遥感技术,一般比较重视外业重点验证。根据这四个方面的特点,可以总计出遥感技术在工程勘察测试中的应用要求:一方面,需要应用宏观的陆地卫星图像,为人们做好工程勘察测试提供重要的图像信息;另一方面,还需要应用精度要求比较高的航空遥感图像,在具体的工程勘察测试中,将这两个方面有机地结合起来,从而取得良好的应用效果。
3.2 应用遥感技术的效果
在工程勘察测试中应用遥感技术,可以有效地提高勘察测试的质量,具有很好的应用效果,具体表现在以下三个方面:①可以实现大面积的地质测绘工作,有效地解决传统工程勘察测试的面积限制问题,从而大大提高了填图质量以及后期的选线、选址方面的质量等。②遥感技术可以借助卫星的作用,在地面上空开展勘察测试工作,从而有效克服地面观测的局限性,大大增强外业地质调查工作的预见性。③有效减少外业操作的工作量,使外业工作从室外转移到室内成为了可能,不仅进一步提高了测绘的效率,而且还改善了勘察测试工作人员的劳动条件。
3.3 应用遥感技术的作用
在工程勘察测试工作中,应用遥感技术可以获知工程的多项内容,比如可以掌握地貌情况、水文地质条件、地质构造信息、地层(岩性)等多方面的信息,特别是对工程具有重大影响的不良地质信息,比如比较常见的滑坡、沙丘、盐渍土、泥石流、水库塌岸、地震地质等,其应用的作用非常大,从而有效保障工程质量和安全。
能够充分利用遥感卫星图像,有效编制出1∶50 000~1∶200 000的图件;如果运用的是航空遥感图像,人们就可以编制出1∶500~1∶50 000的图件。因此,遥感技术的应用可以满足不同工程勘察编制图件提出的不同要求。一般来讲,图件比例尺的大小是根据不同的阶段来划分的,人们可以根据每个阶段的不同要求,采用合适的图件比例尺。
4 加强工程勘察测试的措施
就目前中国工程勘察测试的情况来看,主要存在勘察测试质量不高、勘察测试纲要编制不完整、忽视生态环境的论证等方面问题。因此,为了进一步加强工程勘察测试的效果,可以从以下几个方面着手解决:
4.1 加强勘探和资料搜集
加强勘探和资料搜集可以进一步了解工程的地形、地貌、施工条件等多方面的内容,可以有效避免勘探工作的盲目性,合理规划成本。
4.1.1 拟建建筑基础形式和结构形式
一般而言,对于不同的工程,其勘探的孔深也不一样。比如对于5~6层的砖混结构住宅而言,勘探的孔深只需要达到15 m就可以满足要求;而对于5层的框架结构商场而言,这种工程对柱网的荷载力要求比较大,15 m的勘探孔深是远远不够的。
4.1.2 场地地层工程地质性质
在工程勘察测试中,如果遇到地层工程地质性质好的地区,其勘探孔深度可以适当减小,间距也可以稍微放宽一些。相反,其勘探孔深度则要加深,而且勘探的间距也要同时加密[13]。
4.1.3 合理确定勘探方法
对于不同的地区工程勘察,其地层勘探方法也会有很大的差别(表3)。
表3 不同地区采用的地层勘探方法Table 3 Formation exploration method in different regions
以上结果的得出都需要在做好资料搜集的基础上认真分析,然后再采取相应的勘探方式。
4.1.4 做好原位测试工作
在工程的原位测试中,一定要严格按照各项规范来进行,不能为了省事而省略相关的操作流程。比如在静力触探中,规范操作是要求定深调零,但有的人为了图省事,没有将其调零,最后造成数据采集不准确。因此,在原位测试中,一定要严格按照各项标准来执行。
4.2 注重勘察测试方法的选择
每一种勘察测试方法都有其优点和缺点。因此,人们在选择勘察测试方法的时候,一定要综合考虑每种勘察测试的勘探装备、取样方法、勘探手段以及工程特点,在此基础上合理选择适合的勘察测试方法[14]。
为了降低成本许多勘察人员,采取大量布置静探孔的方法进行勘察测试。对于一些沿海地区,这些地区分布有很多的淤泥、填土,且地下水位埋藏非常浅,采用静力触探的方法的确经济有效。但是,在一些山前冲洪积地层中,地下水位一般埋藏较深,这种地质条件是不适合采用静力触探方法的。因此,在工程勘察测试中,一定要综合考虑各方面的因素,选择合适的勘察测试方法。
4.3 严格市场准入
近年来,随着工程建设的不断发展,国家相关部门采取了勘察设计资质换证的措施,一定程度上整顿了勘察设计单位,从而进一步规范了市场。但是,中国的勘察资质门槛较低,而且自从行业壁垒被打破之后,各个行业之间还没有实现良好的对接,对于一个勘察企业来讲,技术实力并不能通过高级工程师的数量多少来体现。因此,国家应该采取严格的市场准入制度,比如尽快实施注册土木工程师制度,充分利用企业资质和个人执业资质两个方面来进行控制,从而不断提高勘查企业的技术水平[15]。
4.4 严格执行建设程序
为了确保勘察测试取得良好的效果,必须要推行全程化监理方法。在执行建设程序的时候,一定要遵循“先勘查、后设计、再施工”的原则。①严格按照政府相关部门的法律法规来执行,对工程建设的整个过程进行有效监督管理。②推行工程监理全程化的方法,严格监理工程建设的“事前、事中、事后”三个方面的工作,并且将这三者结合控制,从而最大程度地保障勘察测试的质量,确保工程的经济效益。
5 结语
综上所述,工程勘察测试对工程建设起着重大的影响,因此应该做好工程勘察测试方法的研究,比如工程地质测绘、勘探与取样、原位测试与室内试验、现场检验与检测、勘察资料室内整理五个方面的研究,在此基础上从加强勘探和资料搜集、注重勘察测试方法的选择、严格市场准入、严格执行建设程序四个方面加强工程勘察测试,从而不断完善工程的勘察测试工作。
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(责任编辑:李雯)
Discussion on Method of Engineering Investigation Test
PENG Xiangyang, CHEN Yongmei
(SecondGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Enshi,Hubei445000)
In recent years,the city urbanization process is accelerating.From point of view of engineering investigation test,the paper analyses importance of engineering investigation test,and then discusses the various methods of engineering investigation test,finally studies the concrete measures to strengthen the engineering investigation test.It provides reference for colleagues.
engineering construction;investigation test;importance;method
2014-05-08;改回日期:2014-06-05
彭向阳(1969-),男,工程师,物探专业,从事水文地质,工程地质、环境地质、工民建高边坡勘察及滑坡治理等工作。E-mail:523777910@qq.com
P642
A
1671-1211(2015)01-0063-06
数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20141224.0952.010.html 数字出版日期:2014-12-24 09:52