建筑工程中巖土勘察技術(shù)分析

【摘要】隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，建筑物如雨后春筍般拔地而起，其中巖土勘察技術(shù)對于工程建設(shè)發(fā)揮著重大的作用，越來越被人們所重視。筆者結(jié)合自身實踐經(jīng)驗對巖土勘察技術(shù)方法及其要點進行了如下分析。

【關(guān)鍵詞】工程地質(zhì)測繪；勘探；取樣；原位測試；巖土

前言

建筑工程中的巖土勘察技術(shù)是采用工程地質(zhì)測繪與調(diào)查、勘探、原位測試、室內(nèi)試驗等多種勘察手段和方法，對建筑場地的穩(wěn)定性、巖土條件、地下水以及它們與工程之間相互關(guān)系進行調(diào)查研究，并在此基礎(chǔ)上對建筑地基基礎(chǔ)、基坑工程等作出分析評價和預(yù)測建議。

1、建筑工程巖土勘察技術(shù)方法

1.1工程地質(zhì)測繪

工程地質(zhì)測繪與調(diào)查俗稱工程地質(zhì)填圖，它是為了查明擬建場地及其鄰近地段的工程地質(zhì)條件而進行的一項調(diào)查研究工作。其本質(zhì)就是運用地質(zhì)、工程地質(zhì)理論和技術(shù)方法，對與工程建設(shè)有關(guān)的各種地表地質(zhì)現(xiàn)象進行詳細的觀察和描述，并將其中的地貌、地層巖性、構(gòu)造、不良地質(zhì)作用等界線以及井、泉、不良地質(zhì)作用等的位置按一定的比例填繪在地形底圖上，然后繪制成工程地質(zhì)圖件。通過這些圖件分析各種地表地質(zhì)現(xiàn)象的性質(zhì)與規(guī)律，推測地下地質(zhì)情況。再結(jié)合工程建設(shè)的要求，對擬建場地的穩(wěn)定性和適宜性作出初步評價。進而為場地選擇、勘探、試驗等工作的布置提供依據(jù)。因此，工程地質(zhì)測繪與調(diào)查是巖土工程勘察中的一項基礎(chǔ)性工作。也是巖土工程勘察工作中，尤其是初級巖土工程勘察工作中最常用的一種基本工作方法。

工程地質(zhì)測繪與調(diào)查的特點是可在較短時間內(nèi)查明廣大地區(qū)的主要工程地質(zhì)條件，不需復(fù)雜的設(shè)備，大量資金和材料。因此，一般在可行性研究（選址）階段或初步設(shè)計階段巖土工程勘察中進行，在詳細勘察階段一般不進行此項工作。但如果為了研究某一個或幾個專門性的問題而必須進行時，則可在初步勘察階段工程地質(zhì)測繪與調(diào)查基礎(chǔ)上作必要的補充即可。

工程地質(zhì)測繪與調(diào)查的內(nèi)容一般應(yīng)包括工程地質(zhì)條件的各個方面，即包括地層巖性、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、不良地質(zhì)作用以及天然建筑材料等。在實際工作中究竟要做哪些內(nèi)容的測繪與調(diào)查則主要根據(jù)具體建筑物的要求以及測區(qū)的工作和研究程度而定。凡與工程建設(shè)密切相關(guān)的內(nèi)容應(yīng)重點調(diào)查，而與工程建設(shè)關(guān)系不大或無關(guān)的內(nèi)容則可粗略些，甚至不予研究。如果測區(qū)的工程地質(zhì)工作與研究程度較高，某些方面的內(nèi)容可通過資料收集便可得到的，在測繪時就不再需要進行這方面的工作。

工程地質(zhì)測繪是巖土工程勘察的基礎(chǔ)工作。工程地質(zhì)測繪與調(diào)查的研究內(nèi)容一般應(yīng)包括工程地質(zhì)條件的各個方面，即地層巖性、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、不良地質(zhì)作用以及天然建筑材料等。在地形地貌和地質(zhì)條件較復(fù)雜的場地，必須進行工程地質(zhì)測繪，但對地形平坦、地質(zhì)條件簡單且較狹小的場地，則可采用調(diào)查代替工程地質(zhì)繪。工程地質(zhì)測繪是認識場地工程地質(zhì)條件最經(jīng)濟、最有效的方法，高質(zhì)量的測繪工作能相當(dāng)準(zhǔn)確地推斷地下地質(zhì)情況，起到有效地指導(dǎo)其他勘察方法的作用。

1.2勘探與取樣

勘探就是采取某種方法去揭示地下巖土體（含地下水、不良地質(zhì)作用等）的巖性特征及其空間分布、變化特征。取樣則是為了提供對巖土的工程特性進行鑒定和各種試驗所需的樣品?？碧脚c取樣也是巖土工程勘察中最基本和最重要的工作方法之一。巖土工程勘察所采用的勘探方法主要有鉆探、坑探、物探和觸探。

1.2.1鉆探：鉆探就是利用專門的鉆探機具鉆入巖土層中，以揭露地下巖土體的巖性特征、空間分布與變化的一種勘探方法。它是巖土工程勘察中所采用的一種極為重要的技術(shù)方法和手段，其成果是進行巖土工程評價、巖土工程設(shè)計與施工的基礎(chǔ)資料和依據(jù)。巖土工程地質(zhì)鉆探應(yīng)符合下列要求：能為鉆進的地層鑒別巖性，確定其埋藏深度與厚度；能采取符合質(zhì)量要求的巖土試樣、地下水試樣和進行原位測試；能查明鉆進深度范圍內(nèi)地下水的賦存與埋藏分布特征。

表1 鉆探方法的適用范圍

1.2.2坑探：坑探是指在地表或地下所挖掘的各種類型的坑道，以揭示第四紀(jì)覆蓋層分布區(qū)基巖的工程地質(zhì)特征，并了解第四紀(jì)地層情況的一種勘探方法。其主要特點是便于直接觀察、采取原狀巖土試樣和進行現(xiàn)場原位測試。因此，它是區(qū)域地質(zhì)（斷裂）構(gòu)造（或稱區(qū)域穩(wěn)定性）、不良地質(zhì)作用（或場地穩(wěn)定性）巖土工程勘察中使用較為廣泛的勘探方法?？犹降念愋团c用途如下：

（a）試坑：深2m以內(nèi)，形狀不定。主要用于局部剝除地表覆土、揭露基巖和進行原位試驗等。

（b）淺井：從地表垂直向下，斷面為圓形或方形，深5～15m。主要用于確定覆蓋層、風(fēng)化層的巖性與厚度，采取原狀試樣和進行現(xiàn)場原位試驗等。

（c）探槽：在地表開挖的長條形溝槽，深度不超過3～5m。主要用于追索構(gòu)造線、斷層，探查殘積層、坡積層、風(fēng)化巖層的厚度與巖性等。

（d）豎井：形狀同淺井，但深度大，可超過20m以上，一般在較平坦地方開挖。主要用于了解覆蓋層厚度、巖性與性質(zhì)，構(gòu)造線與巖石破碎情況，巖溶、滑坡與其它不良地質(zhì)作用等情況。巖層傾角較緩時效果較好。

（e）平硐：在地面有出口的水平坑道，深度較大。適用于較陡的基巖坡，用以調(diào)查斜坡的地質(zhì)構(gòu)造，對查明地層巖性、軟弱夾層、破碎帶、風(fēng)化巖層時效果較好，還可采取原狀試樣、做現(xiàn)場原位試驗等。

（f）石門：沒有通達地面出口的水平坑道，與其它工程配合使用。主要用于調(diào)查河底、湖底等的地質(zhì)構(gòu)造。

1.2.3物探：根據(jù)組成地殼的巖土體具有不同的物理性質(zhì)（如電性、密度、彈性、磁性及放射性等），利用專門儀器來測定地球物理場在空間和時間的分布規(guī)律，并經(jīng)分析整理后，就能判斷地下巖層的位置和空間分布，解決地質(zhì)構(gòu)造等有關(guān)問題。

1.2.4觸探：觸探就是利用一種特制的探頭，用動力或靜力將其打入或壓入土層中，根據(jù)打入或壓入時所受阻力的大小，來測得土體的各種物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)或?qū)Φ鼗鶐r土進行分層等的一種勘探方法。根據(jù)打入時所施加力的方式的不同，可分為動力觸探和靜力觸探兩大類；動力觸探根據(jù)探頭形狀的不同，又可進一步分為圓錐動力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗兩種，靜力觸探根據(jù)探頭電橋數(shù)量的不同，又可進一步分為單橋靜力觸探和雙橋靜力觸探兩種。

1.2.5取樣：在巖土工程勘察過程中，對技術(shù)孔必須進行取樣，并對所取試樣進行室內(nèi)土工試驗，以測定巖土的各項物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。

1.3室內(nèi)試驗與原位測試

原位測試與室內(nèi)試驗的主要目的是為巖土工程問題分析評價提供所需的技術(shù)參數(shù)，包括巖土的物性指標(biāo)、強度參數(shù)、固結(jié)變形特性參數(shù)、滲透性參數(shù)和應(yīng)力、應(yīng)變時間關(guān)系的參數(shù)等。原位測試一般都藉助于勘探工程進行，是詳細勘察階段主要的一種勘察方法。原位測試的優(yōu)點是試樣不脫離原來的環(huán)境，基本上在原位應(yīng)力條件下進行試驗所測定的巖土體尺寸大，能反映宏觀結(jié)構(gòu)對巖土性質(zhì)的影響，代表性好，試驗周期較短，效率高，尤其對難以采樣的巖土層仍能通過試驗評定其工程性質(zhì)。

1.3.1室內(nèi)試驗：室內(nèi)試驗的具體方法、內(nèi)容繁多，概括起來，大致可分為以下幾類：

A、土的物理性質(zhì)試驗：包括土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)、界限含水量、滲透性指標(biāo)、漲縮性指標(biāo)等；

B、土的力學(xué)性質(zhì)試驗：包括固結(jié)試驗（壓縮試驗）、直剪試驗、三軸剪切（壓縮）試驗等；

C、土的動力性質(zhì)試驗：包括動三軸試驗、動單剪試驗、共振柱試驗等；

D、土的化學(xué)性質(zhì)試驗：主要有土的化學(xué)全分析試驗等；

E、水質(zhì)分析試驗；

F、巖石試驗：包括巖石成分與物理性質(zhì)指標(biāo)試驗、抗壓強度試驗、抗剪強度試驗和抗拉強度試驗等。

1.3.2現(xiàn)場原位測試：就是在天然條件下現(xiàn)場測定巖土體的各種工程性質(zhì)。由于原位測試是在巖土原來所處位置進行，并基本保持其天然結(jié)構(gòu)、天然含水量以及原位應(yīng)力狀態(tài)，因此所測得的數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確可靠，更符合巖土體的實際情況。巖土工程現(xiàn)場原位測試的具體方法很多，巖土工程勘察中常用的幾種原位測試方法的主要試驗?zāi)康募捌涫褂梅秶绫?

表2 幾種主要的原位測試的試驗?zāi)康募皽y試范圍

1.4現(xiàn)場檢驗與檢測

現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測的主要目的在于保證工程質(zhì)量和安全，提高工程效益?，F(xiàn)場檢驗的涵義，包括施工階段對先前巖土工程勘察成果的驗證核查以及巖土工程施工監(jiān)理和質(zhì)量控制。檢驗與監(jiān)測所獲取的資料，可以反求出某些工程技術(shù)參數(shù)，并以此為依據(jù)及時修正設(shè)計，使之在技術(shù)和經(jīng)濟方面優(yōu)化。

2、建筑工程巖土勘察技術(shù)要點

2.1強化理論與建筑經(jīng)驗的結(jié)合

關(guān)于巖土勘察工作，從某種程度上說，它是地質(zhì)工程的特定研究對象，也是一種基礎(chǔ)理論，并吸取多項建筑施工經(jīng)驗，有力地指導(dǎo)著建筑施工的實踐。因此，為了從根本上確保巖土勘察工作的合理性與科學(xué)性，我們必須將其理論與實際經(jīng)驗相結(jié)合。

2.1.1理論研究。中國的鄉(xiāng)鎮(zhèn)建筑模式基本上都是矮層建筑，在這些建筑中，它們對于高度基本上沒有什么要求，大部分情況下都能采用磚混型建筑材料。具體地講，在基本條件較好的地理位置，矮層建筑的勘探孔深度需要達到15m，相比之下，對于高度大框架結(jié)構(gòu)的商場來說，由于柱網(wǎng)地基的面非常大，柱荷載大，此時就需要找到持力層，以超過持力層為終孔的標(biāo)準(zhǔn)進行施工。

2.1.2建筑經(jīng)驗。從建設(shè)經(jīng)驗的層面來看，勘察過程中一旦碰到密實碎石土或巖石地基，勘探孔的深度就要求放淺，當(dāng)然，放淺也就意味著更改，更改就要申報上級部門，經(jīng)批準(zhǔn)后方可施工。若碰到工程地質(zhì)性質(zhì)差的淤泥型地基，勘探孔的深度要求深一點，這個勘探要求必須引起重視。

因此，準(zhǔn)確無誤的巖土勘察工作需要理論與經(jīng)驗有效地結(jié)合。在巖土勘察施工過程中，盡管理論須以技術(shù)人員自身擁有的理論為準(zhǔn)，但是，一切須以實踐為準(zhǔn)，實際工作中的異常狀況隨時都有可能碰到，在這種情況下，技術(shù)人員必須擺脫理論的約束，分析以前經(jīng)驗及工程的成功案例而得出結(jié)論，也可以根據(jù)個人主觀的準(zhǔn)確判斷，確保巖土勘察作業(yè)順利完成。

2.2重視規(guī)范和規(guī)程的學(xué)習(xí)

關(guān)于巖土勘察工作，可不同于日常生活瑣事，必須有足夠的責(zé)任心，安全高于一切，地基工程是根本。當(dāng)然，規(guī)范和規(guī)程是巖土工程勘察工作正常運行的重要依據(jù)，在一定程度上明確了勘察工作的目的、任務(wù)和評價等操作要求，特別是巖土工程技術(shù)人員一定要重視對規(guī)范和規(guī)程的認真學(xué)習(xí)，充分了解巖土勘察工程事項對工作人員的基本要求，做到心中有數(shù)，只有這樣，巖土工程勘察就會順利展開，才能在工作量上布置有方。此外，技術(shù)人員也要認真研讀規(guī)范和規(guī)程中的相關(guān)條文說明，用豐富的信息提高作業(yè)人員的理論水平，進一步強化規(guī)范、規(guī)程在巖土勘察工作中的重要地位。

2.3加強室內(nèi)、外測試新技術(shù)和施工檢測、監(jiān)測技術(shù)的使用

通過使用標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗、多功能靜力觸探頭、靜載荷試驗、波速測試等各種室內(nèi)外涸試新技術(shù)、施工檢測以及監(jiān)測技術(shù)所收集的資料與數(shù)據(jù)。進行系統(tǒng)的分析與比對，使其建立起一定的經(jīng)驗關(guān)系，將在工程施工檢測與監(jiān)測中所收集的具體數(shù)據(jù)進行反算。其參數(shù)可當(dāng)成對比的依據(jù)。以提升其巖土工程設(shè)計參數(shù)的準(zhǔn)確度。從而更好的改善傳統(tǒng)的一些勘探手段無法收集到準(zhǔn)確的巖土工程設(shè)計參數(shù)，如粗顆粒土、風(fēng)化巖的承載力、變形指標(biāo)、花崗巖殘積土等。

2.4加強勘察技術(shù)人員的再教育和技術(shù)

單位內(nèi)部可建立完善的崗位輪換制度，以強化專業(yè)內(nèi)技術(shù)人員的交流活動范圍及深度，促進知識滲透，組織和鼓勵勘察技術(shù)人員參加各種相關(guān)的學(xué)術(shù)活動以及專業(yè)講座，培養(yǎng)技術(shù)人員處理實際工作中的問題思考廣度和深度。另外，還需強調(diào)計算機在勘察工作中的應(yīng)用，有意識地培養(yǎng)技術(shù)人員在該方面的能力，以提高其技術(shù)綜合能力。

3、結(jié)束語

綜上所述，在日常的建設(shè)中，我們要加強科學(xué)理論知識的學(xué)習(xí)，普及基本的知識、規(guī)范的操作和一些基本的工程問題應(yīng)對措施等這些方法都有助于我們的工程建設(shè)。此外對于我們進行巖土技術(shù)勘察的人員就應(yīng)該有更高的要求，通過在工作中不斷的總結(jié)及加強自己的經(jīng)驗，不斷的完善與提高自己，真正的服務(wù)于現(xiàn)代經(jīng)濟社會。