研究岩土工程勘察工作中的重难点问题及对策分析

2021-11-09贵州正业工程技术投资有限公司

门窗 2021年6期

关键词：岩土水位重难点

廖恒贵州正业工程技术投资有限公司

1 前言

岩土工程勘察涉及领域较广，如工业和民用建筑、城市建设、铁路、公路、水利水电工程、桥隧工程。不同项目，各有不同的特点，勘察的重点、难点有所不同，勘察工作中，工程师应该对勘察的重点和难点进行分析研究，这样可以在实际勘察工作中更好完成任务。

2 岩土工程勘察重难点问题

2.1 岩土工程勘察工作内容

岩土工程勘察，因领域较广，项目特点不一，一般可划分为初步勘察、详细勘察以及施工勘察等阶段。各勘察阶段勘察目的不同，则勘察的重点亦有所出入。总的来说，勘察的重点问题，大体是相似的。

勘察工作，应结合勘察合同及勘察委托书及技术要求，业主提供的相关图纸，根据相关规范，勘察工作重点应包括以下工作内容。

（1）搜集建筑总图（附带地形），场区设计标高，建筑的性质特征、规模特点、荷载大小、结构特点，基础形式、埋置深度，地基允许变形等资料。

（2）不良地质作用，如滑坡、崩塌、泥石流、采空区，应进行调查，提出治理方案的建议。

（3）地质勘察应采取钻探、坑探等多种手段，判明场地岩土构成，深度，分布范围以及可能存在的不良危害，分析场地和地基的稳定，以及地基的均匀性及地基承载力。

（4）建筑变形会对建筑造成致命损害，对需进行沉降计算的建筑物（如设计等级为甲级、乙级、部分丙级的建筑），通过相关试验，提供地基变形计算参数，分析建筑物的变形特征。

（5）进行地质探查，查明地下暗河、沟浜、坟墓、地下硐室、孤石等对工程不利的埋藏物。

（6）进行水文观测，探明地下水位及其变化幅度。

（7）取水、土样，分析水和土对建筑材料的腐蚀性。

2.2 岩土工程勘察重难点

岩土勘察事关建筑质量安全问题及造价问题，勘察钻探深度过深，地基基础埋置于深部基岩而未采用上部可利用的良好土层，固然可以让工程基础稳固，偏于安全，但会造成工程造价倍增。反之，为了节约成本，勘察深度不够，未勘察到其下的软弱层，利用上部土层时亦会造成重大安全隐患，所以工程勘察的重点，亦是难点。

2.2.1 勘察取样问题

勘察取样，包括岩样、土样、水样、土样等，是勘察的基础工作，也是关键工作，勘察报告里的相关指标，即来源于此。

项目往往地质复杂，勘察取样，试件制作以及原位测试，并不能完全与实际条件一致，会出现一定的扰动，进而影响测试结果。结果是否有代表性，关乎这项目勘察的成败。

2.2.2 地基稳定性及承载力问题

地基稳定性，即地基岩土体在承受建筑荷载条件下的沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度，建（构）筑物都是置于地基上的，只有地基稳定了，建（构）筑物才能保证安全，空中花园是不切实际的。

地基承载力，是地基承受荷载的能力，不同的岩土体，能稳定承载的建（构）筑物体型大小不一，如何充分发掘场地的承载力，不浪费，节约土地成本，也是工程勘察的重难点

2.2.3 地下水

每到雨季，诸多设有地下室的建筑，可能由于破坏原地质地貌环境，排水设施不完善，抗浮措施不到位等，终因“盆池效应”造成地下室底板隆起破坏，严重则柱梁破坏进而危及建筑体安全，事例不胜枚举，事后花费巨大代价补漏。

地下水是勘察工作中的重难点问题，需要工程技术人员做好功课研究。

3 对策分析

3.1 勘察取样的对策分析

勘察取样，各行各业都有对应的规范标准，取样需用专业的取样器（如薄壁取土器、回转取土器等）进行，取样时，应注意其代表性，岩土体不是材料力学里的各向均匀材料，是各向异性的。如土是散体材料，只能受压，不能受拉。同时，室内进行试验时，也要按相应标准制备样品，试验环境，过程等会有一定影响，只有取样这一重要环节保证质量后，后续的勘察指标才能保证正确合理。

勘察阶段应应按不同地段、不同地层及岩土样品进行现场取样并进行室内试验，以为确定有关岩土的物理力学指标，为设计提供可靠的参数，对需要取样的钻孔，应按取岩、土样的需求选择合适的钻头及钻进工艺，尽量减少岩、土样的扰动甚至破坏。

取样段之间则用无岩芯钻进方式通过，亦可采用无泵反循环方式用单层岩芯管回转钻进并连续取芯。在岩层中钻进时，回次进尺不得超过岩芯管长度，在软质岩层中不得超过2.0m。岩芯采取率应逐次计算，完整岩层岩芯采取率不宜小于80%，破碎岩层的岩芯采取率不宜小于65%。对需要重点研究的破碎带、滑动带，尚应根据工程要求提高取芯率，必要时尚应进行定向连续取芯。

采取土试样的勘探点应结合地貌单元、地层结构和土的工程性质布置，其数量可占勘探点总数的1/4～1/2。采取土试样的数量，应按地层特点和土的均匀程度确定；每层土均应采取土试样，其数量不宜少于6个。

3.2 地基稳定性及承载力问题对策分析

地基承载力指地基承受荷载的能力。通常针对要采用的地基土体的埋藏深度，可采用浅层或深层平板载荷试验直接测定Fak，岩石地区：取岩样进行饱和单轴抗压强度试验，原位测试方法可采用岩基载荷试验，桩载试验，能得到可靠的基础的地基承载力。

平板荷载试验是向置于自然地基上的模型基础施加荷载，测量模型在不同荷载等级作用下的沉降量，根据荷载和沉降量的关系计算地基土的变形模量和评定地基承载力。在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量S，将上述试验得到的各级荷载与相应的稳定沉降量绘制成P-S曲线，即获得了地基土载荷试验的结果。

由于岩石具有较高的承载力，工程设计一般依据GB 50007—2011《建筑地基基础设计规范》第5.2.6条，根据岩石饱和单轴抗压强度确定岩石地基承载力特征值。只有当工程施工过程中地质情况变化较大或工程荷载很大而地基为软质岩时，才选择岩基载荷试验确定其地基承载力特征值。而往往一旦采用岩基载荷试验确定岩石地基承载力特征值，则其获得值往往比地基规范的计算值提高很多，甚至呈倍数提高。为进一步确定岩体基本质量等级Ⅳ～V级及软硬互层岩体基岩的地基承载力特征值，为勘察、设计提供计算依据。

现场荷载试验是向置于自然地基上的模型基础施加荷载，测量模型在不同荷载等级作用下的沉降量，根据荷载和沉降量的关系计算地基土的变形模量和评定地基承载力。

图1 岩基载荷试验装置示意图

3.3 地下水问题对策分析

地下水按其存在形式分为液态水、气态水、固态水，勘察工作一般进行简易水位观测，当需分析确定含水层的水文地质参数时，可进行抽水试验。

简易水位观测，开孔应采用无冲洗液钻进。孔中一旦发现水位，应立即停钻，并进行初见水位和稳定水位的测定。每隔10min～15min测一次，三次水位相差小于2cm时，可视为稳定水位。终孔后，要做好稳定水位的观测，观测时间应不小于24h，观测时间间隔不超过1h。

特别要提醒的是：有下套管的钻孔，终孔水位应在套管拔完后进行观测；如需确保封孔前孔壁稳定而未拔套管的，同样应进行稳定水位的观测，记录时应注明清楚。除做好孔内水位观测外，应做好钻进过程中孔内异常情况的记录，如水位异常（骤降、骤升）、孔内坍塌、掉钻等情况，详细记录于原始班报表上。特别是漏水钻孔，不能用“孔内漏水”代替观测内容，应同样进行水位观测，有水位或者无水位，应有具体的数字记录，同时也应做好漏水量的观测。钻探完工后，应整理好该孔相关的水文地质记录，做到字迹工整，记录清楚，钻探过程中的记录内容应汇总于简易水文观测记录表上。

抽水是指从抽水井抽取一定水量，并在一定距离之间的观测井测定不同时间地下水位的变化，并将观测数据利用各种地下水流理论式或其图解法分析确定含水层及越流层的水文地质参数的试验。在抽水试验中，常利用以固定流量求稳定水位，或反之用以固定水位求稳定流量的方法。水位、流量稳定延续时间愈长，愈容易发现微小而有趋势性的变化和临时性补给所造成的短暂稳定及“滞后疏干”所造成的假稳定。

在供水抽水试验中，三次降深（S3、S2、S1）的稳定延续时间一般为24h、16h、8h。抽水孔水位波波动，不超过降深的1%即为稳定，但当降深较小，则3cm～5cm为限。当用空压机抽水时，水位波动允许达10cm～15cm，观测孔以不超过2cm～3cm为准，但不能有趋势性的变化。涌水量波动不应超过抽水量的5%。为了解地下水动态的基本特征和地下水埋藏的基本条件，对钻孔进行初见水位、动水位、终孔水位、稳定水位观测。

水位及流量观测：抽水前天然稳定水位（静水位）观测：一般地区每小时观测1次，2h内所测数值不变或4h内水位相差不超过2cm者方可作为稳定水位。如天然水位波动，则可取一个或几个周期中水位的平均值作为天然稳定水位。