巖土工程勘察外業(yè)工作的技術(shù)與措施

黨 彥

(山西省勘察設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030013)

1 概述

巖土工程勘察外業(yè)工作屬于巖土工程準(zhǔn)備環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)性工作，其勘察結(jié)果是施工報(bào)告編寫的直接依據(jù)，并為工程的實(shí)施提供方向與重點(diǎn)，巖土工程勘察外業(yè)工作主要包括鉆孔定位、工程地質(zhì)鉆探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、重型動(dòng)力觸探、靜力觸探、取樣、巖土描述、鉆進(jìn)過程記錄、地質(zhì)編錄以及地下水調(diào)查等。巖土工程勘察人員必須以詳細(xì)的現(xiàn)場勘測為基礎(chǔ)，通過分析勘察資料發(fā)現(xiàn)工程方面可能存在的不良地質(zhì)條件及安全隱患，進(jìn)行工程施工可行性評估，同時(shí)結(jié)合工程區(qū)建筑結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行地基建筑物建造類型的確定。通過巖土工程勘察外業(yè)收集基本數(shù)據(jù)資料并結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)模擬符合工程區(qū)地質(zhì)條件的建筑結(jié)構(gòu)并繪制建筑結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)圖［1］。如果勘察前期工作缺失則將直接影響勘察外業(yè)工作進(jìn)展，并導(dǎo)致巖土工程施工由于地質(zhì)條件不良而造成的損失。

2 巖土工程勘察外業(yè)工作的技術(shù)與措施

2.1 工程地質(zhì)鉆探

2.1.1 鉆孔定位

巖土工程勘察外業(yè)作業(yè)的第一步便是鉆孔定位，當(dāng)前在鉆孔定位環(huán)節(jié)普遍存在放樣不規(guī)范，孔位誤差，基坑開挖地質(zhì)條件不符合施工報(bào)告等現(xiàn)象，導(dǎo)致鉆孔標(biāo)高存在較大誤差，地下水埋深、流向及地層標(biāo)高等難以確定。為保證場地地質(zhì)資料具有典型性和代表性，則鉆孔位置必須準(zhǔn)確，鉆孔定位也必須按照工程區(qū)統(tǒng)一的坐標(biāo)和高程系統(tǒng)進(jìn)行。利用全站儀確定控制點(diǎn)并采用極坐標(biāo)方法進(jìn)行放樣定位和閉合檢查，初步勘察環(huán)節(jié)平面位置所允許的偏差為±2 m，高程所允許偏差為±15 cm，對于勘探點(diǎn)位調(diào)整的過程還應(yīng)該再次測量孔位與高程。

2.1.2 鉆探

作為巖土工程勘察主要且有效的手段，鉆探逐漸從巖土工程技術(shù)中分離出來，目前從事鉆探的主要是技術(shù)水平較低、質(zhì)量意識(shí)薄弱的農(nóng)民工，其大多不遵守鉆探規(guī)程，操作缺乏規(guī)范性，導(dǎo)致土樣、砂樣、水樣等測試結(jié)果的失真，鉆探作業(yè)質(zhì)量無法得到保障，鉆探方法的選擇也難以確保地層劃分的精準(zhǔn)度，對地下水位無法準(zhǔn)確量測，造成取樣段土層的較大擾動(dòng)。

對于超地下水位的土層應(yīng)當(dāng)采用干鉆方式，為進(jìn)行土層天然含水量的鑒別，必須在加水或循環(huán)液的同時(shí)采用具備隔離沖洗液性能的二重或三重管鉆進(jìn)。針對易坍塌的地層必須加以鉆孔護(hù)壁，超地下水位的松散填土和易坍塌地層必須采取套管護(hù)壁措施，提?、窦壓廷蚣壨翗訒r(shí)下設(shè)套管的深度距離取樣位置的距離至少為管徑的3倍;地下水位下層的飽和性黏土層、粉土層等必須實(shí)施泥漿護(hù)壁，確?？變?nèi)水頭壓力合理的取值范圍，以防負(fù)壓和管涌對孔底土層造成不良擾動(dòng);碎石土層則常常實(shí)施植物膠漿液護(hù)壁。

2.2 原位測試

為確定巖土的密實(shí)度、液化指數(shù)及地震等級和液化等級，必須對飽和粉土及砂土進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)，以地下20 m為試驗(yàn)深度，試驗(yàn)質(zhì)量主要根據(jù)巖土物理參數(shù)及液化等級加以綜合判定。標(biāo)貫試驗(yàn)的實(shí)施應(yīng)嚴(yán)格按照GB 50021—2009巖土工程勘察設(shè)計(jì)規(guī)范執(zhí)行，試驗(yàn)孔通?；剞D(zhuǎn)鉆進(jìn)且采用泥漿護(hù)壁才能防止土層破壞，同時(shí)確保套管護(hù)壁底部比試驗(yàn)深度至少高出70 cm。孔底沉渣的厚度不大于10 cm，且必須保證標(biāo)貫器皿入口的完好以及標(biāo)貫數(shù)據(jù)的真實(shí)性。為確定碎石類土樣的密實(shí)度則必須按規(guī)范采用重型動(dòng)探，碎石類土樣采樣難度大、巖心采集率較低，軟弱夾層埋藏隱蔽，所以標(biāo)貫過程中必須保證擊入的連續(xù)性，以防遺漏軟弱的碎石土夾層，并準(zhǔn)確判斷碎石土的均勻性與密實(shí)度。對于軟土、粘性土、粉砂土等進(jìn)行巖土勘察的過程中，必須根據(jù)GB 50021—2009巖土工程勘察設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行雙橋靜力觸探試驗(yàn)，并基于鉆孔資料、土層取樣試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行地層的合理劃分，物理力學(xué)參數(shù)的計(jì)算以及地基承載力的確定和液化判別［2］。

2.3 取樣

巖土工程勘察外業(yè)取樣主要針對無擾動(dòng)Ⅰ級和輕微擾動(dòng)Ⅱ級土樣，巖土工程分析評價(jià)往往以土樣測試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，鉆探取樣和樣品的制備過程均對總土樣存在潛在的擾動(dòng)，進(jìn)而影響測試結(jié)果，為確保土樣質(zhì)量及勘察結(jié)果的可靠性，必須采用合理的取樣方法，確保鉆孔的質(zhì)量以及取土器的規(guī)范性。取樣鉆孔通常為圓直型，不能出現(xiàn)縮孔和塌孔，孔徑應(yīng)大于取土器外徑1級～2級，取土器下入前必須進(jìn)行清孔，孔底殘?jiān)穸纫圆怀^取土器廢土段長度為限。GB 50021—2009巖土工程勘察設(shè)計(jì)規(guī)范所規(guī)定的巖土工程勘察外業(yè)工作取樣要求詳見表1。

表1 巖土工程勘察外業(yè)工作取樣要求

2.4 地質(zhì)編錄

巖土工程勘察外業(yè)鉆孔地質(zhì)編錄以巖土物理力學(xué)屬性的鑒定和描述為重點(diǎn)，其也是進(jìn)行地層劃分、土體地質(zhì)屬性確定、勘察報(bào)告編制的基礎(chǔ)性資料。鉆孔地質(zhì)編錄常常依據(jù)巖土特性由室外向室內(nèi)進(jìn)行綜合性編錄，要求記錄巖土性質(zhì)、鉆進(jìn)過程、土層濕度等隨時(shí)間的變化，所以鉆孔地質(zhì)編錄必須按照規(guī)定格式由專業(yè)的技術(shù)人員跟隨鉆進(jìn)過程而實(shí)時(shí)逐項(xiàng)填寫，對于鉆進(jìn)中所遇到的變層，必須添加分層標(biāo)簽。

土體地質(zhì)屬性應(yīng)按照GB 50021—2009巖土工程勘察設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，基于現(xiàn)場描述并結(jié)合室內(nèi)開土試驗(yàn)記錄和結(jié)果加以確定，碎石土、砂土地質(zhì)編錄以野外環(huán)境為重點(diǎn)，而粉土與粘性土的地質(zhì)編錄則側(cè)重室內(nèi)試驗(yàn)。土體地質(zhì)屬性既包括碎石土的顆粒形狀、顆粒排列、母巖成分、風(fēng)化度、填充物的充填程度和密實(shí)度等，也包括砂土色澤、礦物成分、顆粒形狀、密實(shí)度等，還包括碎石土的顆粒級配、細(xì)粒含量、濕度、干強(qiáng)度、韌性等室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果。根據(jù)規(guī)范附錄B的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行動(dòng)力觸探綜合試驗(yàn)，對于特殊性土還應(yīng)進(jìn)行成分與特殊性質(zhì)的描述，包括淤泥的嗅味、填土的物質(zhì)成分、堆積年代、密實(shí)度、均勻度等。

2.5 地下水調(diào)查

地下水是巖土體的組分，對巖土體工程特性及建筑物的穩(wěn)定耐久性能均存在直接影響，例如基坑疏干將水、隔水防滲、地下室抗浮防水、滲透變形、飽和粉土液化、地下水腐蝕、地下結(jié)構(gòu)抗浮防水等巖土工程問題均與地下水有關(guān)。地下水引發(fā)的巖土工程危害實(shí)例也是不勝枚舉，為此，巖土工程勘察外業(yè)工作必須十分注重地下水調(diào)查，并加強(qiáng)對地下水的類型、賦存規(guī)律、水位變幅、侵蝕性等資料的收集。加強(qiáng)地下水位以下的水質(zhì)分析，并綜合評價(jià)地下水對鋼筋混凝土等的侵蝕性，水樣采集過程中應(yīng)盡可能避免其暴露時(shí)間，水樣采集份數(shù)應(yīng)不少于兩份，多層地下水還必須分層采樣。

3 結(jié)語

巖土工程勘察外業(yè)工作是最基礎(chǔ)性的環(huán)節(jié)，勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量直接決定著工程設(shè)計(jì)和工程質(zhì)量，為保證勘察質(zhì)量，工程勘察設(shè)計(jì)人員必須從鉆孔定位、工程地質(zhì)鉆探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、重型動(dòng)力觸探、靜力觸探、取樣、巖土描述、鉆進(jìn)過程記錄、地質(zhì)編錄以及地下水調(diào)查等方面出發(fā)，正確處理自然地質(zhì)條件與工程就建筑之間的關(guān)系，充分利用有利的巖土地質(zhì)條件，為工程設(shè)計(jì)建設(shè)與施工提供依據(jù)與指導(dǎo)。