綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

王東生（中國有色金屬長沙勘察設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙410000）

綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

王東生（中國有色金屬長沙勘察設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙410000）

傳統(tǒng)的巖土工程勘察主要是采用鉆探技術(shù)，目前隨著科技的發(fā)展以及對巖土工程勘察工作要求的不斷提高，越來越多的技術(shù)被運用到巖土工程勘察中。在巖土工程勘察工作中，只有運用綜合勘察技術(shù)才能夠滿足巖土工程對地質(zhì)條件的需求。本文主要闡述了巖土工程勘察的幾個重要技術(shù)以及綜合勘察技術(shù)在巖土工程中的運用。

綜合；勘察；巖土工程；鉆探；試驗

引言

目前，巖土工程勘察要求更加深入、更加精準(zhǔn)、更加細化?；诖?，綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中扮演著越來越重要的角色。在巖土工程勘察中，運用綜合勘察技術(shù)可以有效的提高勘察質(zhì)量和勘察進度，促進巖土工程勘察行業(yè)的不斷發(fā)展。

1 工程概況

擬建建筑為1棟3層樓，設(shè)計條形基礎(chǔ)，框架結(jié)構(gòu)，要求基底荷載標(biāo)準(zhǔn)值160kPa。擬建建筑平面形狀為矩形。按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007～2011）劃分，勘察區(qū)建筑物屬丙類建筑；按 《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021～2001，2009年版）劃分，工程重要性等級為二級，場地等級為三級，地基復(fù)雜程度等級為二級；綜合以上條件，巖土工程勘察等級確定為乙級。該勘察區(qū)地層為沖洪積沉積層，上部為粘性土，下部為沖洪積形成的碎石土層。地形較為平坦。場地地下水主要賦存于砂卵石層中，為第四系松散巖類孔隙潛水，主要接受地下水側(cè)向徑流及大氣降水補給，具有側(cè)向補給好，水流交替循環(huán)強烈，水位恢復(fù)迅速的特點。由于卵石層透水性強、富水性好，故含水豐富，滲透系數(shù)一般15～20m/d。豐水期地下水位埋深約3～5m，地下水水位年變幅為1～2m。地下水無色、無味、透明，水質(zhì)類型一般為HCO3-Ca型水。

2 勘察目的

針對擬建物提出詳細的巖土工程資料和設(shè)計、施工所需的巖土參數(shù)；對建筑地基做出巖土工程評價，并對地基類型、基礎(chǔ)形式、基坑開挖、降水及支護、地基處理和場區(qū)不良地質(zhì)作用的防治等提出建議。主要有以下幾個方面的目的：

（1）查明建筑物范圍內(nèi)各巖土層的類型、深度、分布、工程特性，基巖種類、風(fēng)化程度及其工程性狀。分析和評價地基的穩(wěn)定性、均勻性和承載力，提供地基基礎(chǔ)設(shè)計、施工所需的巖土參數(shù)。

（2）查明有無不良地質(zhì)作用及其類型、成因、分布范圍、發(fā)展趨勢及危害程度，并提出評價與整治所需的巖土技術(shù)參數(shù)和整治方案建議。

（3）查明地下水類型、埋藏條件；提供地下水位及變化幅度，判定環(huán)境水和土對建筑材料的腐蝕性。

（4）劃分場地類別，評價場地的穩(wěn)定性及建筑適宜性，提供抗震設(shè)計基本參數(shù)。

（5）提供基坑開挖、設(shè)計所需的巖土參數(shù)，分析基坑開挖、降水對周邊環(huán)境的影響，對基坑支護提出初步建議。

（6）提出對建筑物地基處理、基礎(chǔ)型式及持力層選擇的建議。

3 綜合勘察技術(shù)的運用

根據(jù)場地的工程地質(zhì)條件，結(jié)合擬建物具體特征，本次巖土工程詳細勘察以工程地質(zhì)測繪、工程地質(zhì)鉆探、工程物探、工程測量、孔內(nèi)原位測試及室內(nèi)試驗、現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測等綜合手段進行勘察，做到點面結(jié)合，定性與定量結(jié)合 （以定量為主），使用合理的工作量以取得可靠、準(zhǔn)確的勘察成果。

3.1 綜合勘察技術(shù)原理

3.1.1 工程地質(zhì)測繪

工程地質(zhì)測繪是巖土工程勘察的基礎(chǔ)工作，一般在勘察的初期階段進行。這一方法的本質(zhì)是運用地質(zhì)、工程地質(zhì)理論，對地面的地質(zhì)現(xiàn)象進行觀察和描述，分析其性質(zhì)和規(guī)律，并藉以推斷地下地質(zhì)情況，為勘探、測試工作等其他勘察方法提供依據(jù)。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(rèn)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。

3.1.2 勘 探

勘探工作包括物探、鉆探和坑探等各種方法。它是被用來調(diào)查地下地質(zhì)情況的并且可利用勘探工程取樣進行原位測試和監(jiān)測。應(yīng)根據(jù)勘察目的及巖土的特性選用上述各種勘探方法。物探是一種間接的勘探手段，它的優(yōu)點是較之鉆探和坑探輕便、經(jīng)濟而迅速，能夠及時解決工程地質(zhì)測繪中難于推斷而又急待了解的地下地質(zhì)情況，所以常常與測繪工作配合使用。它又可作為鉆探和坑探的先行或輔助手段。但是，物探成果判釋往往具多解性，方法的使用又受地形條件等的限制，其成果需用勘探工程來驗證。鉆探和坑探也稱勘探工程，均是直接勘探手段，能可靠地了解地下地質(zhì)情況，在巖土工程勘察中是必不可少的。其中鉆探工作使用最為廣泛，可根據(jù)地層類別和勘察要求選用不同的鉆探方法。當(dāng)鉆探方法難以查明地下地質(zhì)情況時，可采用坑探方法?？犹焦こ痰念愋洼^多，應(yīng)根據(jù)勘察要求選用?？碧焦こ桃话愣夹枰獎佑脵C械和動力設(shè)備，耗費人力、物力較多，有些勘探工程施工周期又較長，而且受到許多條件的限制。因此使用這種方法時應(yīng)具有經(jīng)濟觀點，布置勘探工程需要以工程地質(zhì)測繪和物探成果為依據(jù)，切避盲目性和隨意性。

3.1.3 原位測試與室內(nèi)試驗

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)。缺點是試驗時的應(yīng)力路徑難以控制、邊界條件也較復(fù)雜有些試驗耗費人力、物力較多，不可能大量進行。室內(nèi)試驗的優(yōu)點是試驗條件比較容易控制邊界條件明確，應(yīng)力應(yīng)變條件可以控制等入可以大量取樣。

3.1.4 現(xiàn)場檢驗與監(jiān)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。現(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?，F(xiàn)場監(jiān)測則主要包含施工作用和各類荷載對巖土反應(yīng)性狀的監(jiān)測、施工和運營中的結(jié)構(gòu)物監(jiān)測和對環(huán)境影響的監(jiān)測等方面。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)，井以此為依據(jù)及時修正設(shè)計，使之在技術(shù)和經(jīng)濟方面優(yōu)化。

3.2 各勘探方法技術(shù)工作布置

3.2.1 工程地質(zhì)鉆探

鉆探用以揭露地層及采取土、水試樣，并在鉆孔中進行原位測試，其目的是查明場區(qū)第四系成因、分布、厚度，查明基巖種類、風(fēng)化程度等。采用XY-100型鉆機和XY-180型鉆機施工，以揭露地層及采取巖、土試樣，并在鉆孔內(nèi)進行原位測試，第四系取芯率100%，巖石巖芯采取率不低于80%。本次勘察沿擬建物角點及地下室周邊、多層區(qū)域按擬建建筑群方格網(wǎng)綜合布置勘探點139個。技術(shù)孔不少于鉆孔總數(shù)的1/2，采取不擾動土樣鉆孔數(shù)不少于鉆孔總數(shù)的1/3。根據(jù)對區(qū)域地質(zhì)及相鄰場區(qū)工程地質(zhì)條件的了解，場區(qū)基巖面埋藏較深，約10m左右存在厚度約5.0m厚的密實粗礫砂層，可作為樁端持力層。依據(jù)相關(guān)規(guī)范，結(jié)合擬建物的特征，一般性勘探孔要求進入預(yù)計樁端下不少于3.0m；控制性孔要求進入預(yù)計樁長以下不少于5.0m，或進入基巖中等風(fēng)化帶不少于0.5m。如圖1為鉆進方法示意圖。

圖1 鉆進方法示意圖

3.2.2 原位測試

本次勘察主要采取標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、重型動力觸探試驗原位測試手段，測試第四系和基巖強風(fēng)化帶的密實程度及其變化特征，為巖土力學(xué)指標(biāo)的提出提供依據(jù)。本次布置標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗孔49個，重型動力觸探試驗孔18個。如圖2為標(biāo)準(zhǔn)貫入性試驗示意圖。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)貫入性試驗示意圖

3.2.3 聲波測井

采用SD-IV型聲波檢測儀單孔測試法進行巖土體剪切波速測試，用以評價場地類別。巖土體剪切波速測試間距為1.0m。本次共布設(shè)聲波測井孔4個。

3.2.4 取樣及室內(nèi)土、巖、水試驗

在鉆孔中采取土樣進行常規(guī)土工試驗，提供第四系各土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)；在鉆孔中取水樣進行水化學(xué)簡分析試驗，判定地下水類型及對建筑材料的腐蝕性。在鉆孔中取巖石試樣進行點荷載試驗，確定中等風(fēng)化巖石在天然狀態(tài)下的飽和單軸抗壓強度，提供基礎(chǔ)設(shè)計所需的力學(xué)參數(shù)，為計算巖石地基承載力提供依據(jù)。本次共布設(shè)51個取土孔，10個取巖石試樣孔，取水試樣孔3個。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著巖土工程勘察作業(yè)要求的不斷提高，為提高勘察結(jié)果的準(zhǔn)確，綜合勘探技術(shù)已經(jīng)被廣泛的運用在巖土工程勘察作業(yè)中。在今后的工作中，為提高勘察效率和質(zhì)量，還需要不斷的進行技術(shù)創(chuàng)新，將更多的先進勘察技術(shù)和方法運用到巖土工程勘察中，促進勘察行業(yè)的健康發(fā)展。

[1]梁應(yīng)科.勘察技術(shù)在巖土工程施工中的應(yīng)用研究[J].低碳世界，2013（22）：92～93.

[3]劉建勝，李樹榮，王愛民.采用綜合物探和鉆探方法查明章丘礦山采空區(qū)[J].山東國土資源，2007（03）：75～76.

[4]葉存強.巖土工程勘察中主要技術(shù)問題與措施[J].科技資訊，2009（08）：25～27.

TU195

A

2095-2066（2016）22-0038-02

2016-7-10

王東生（1962-），男，高級工程師，本科，主要從事工程勘察、巖土工程施工、地基與基礎(chǔ)、地質(zhì)災(zāi)害評估勘探設(shè)計施工工作。