淺議巖土工程勘察設計

1、2010年第13期(總第148期)串閣高新技術企業(yè)ChinaHiTechEnterprisesN01320IO(CumulativetyNO148)淺議巖土工程勘察設計孥坊清(核y：tl：贛州工程勘察院，江西贛州341000)摘要：巖土工程勘察是4綜合性的工程地質(zhì)調(diào)查工作，其目的是ig厙l各種勘察測試手段和方法，對建筑場地進行調(diào)查研究。文章介紹了巖土工程的特點、巖土工程勘察的理論依據(jù)并以工程勘察實例為例闡述了工程勘察的全過程控制手段和方

2、法。關鍵詞：巖土工程；勘察設計；地質(zhì)調(diào)查；勘察理論中圖分類號：TU462文獻標識碼：A文章編號：1009—2374(2010)130140—02巖土工程勘察是一項綜合性的工程地質(zhì)調(diào)查工作。巖土工程勘察的目的是運用各種勘察測試手段和方法，對建筑場地進行調(diào)查研究，分析判斷修建各種工程建筑物的地質(zhì)條件以及建設對自然地質(zhì)環(huán)境的影響；研究地基和上部結(jié)構共同工作時，保證地基強度、穩(wěn)定性以及不致產(chǎn)生過大沉降變形的措施，分析并提出地基的承載能力；提供基

3、礎設計、施工以及必要時進行地基加固所需要的工程地質(zhì)和巖土工程資料。一、巖土工程的特點巖石的裂隙性和土的孔隙性是巖石和土區(qū)別于混凝土、鋼材等人工材料的主要特點。(一)巖石的裂隙性巖石總是或稀或密、或?qū)捇蛘?、或長或短地存在著各種各樣的裂隙，這是巖石區(qū)別于混凝土的主要特點。這些裂隙有的粗糙不平，有的光滑；有的平直，有的彎曲；有的充填，有的不充填；有的產(chǎn)狀規(guī)則，有的規(guī)律性很差。裂隙的成因復雜多樣，有巖漿凝固收縮形成的原生節(jié)理，有沉積間斷形成的層

4、理，有構造應力形成的構造節(jié)理，有表生作用形成的卸荷裂隙和風化裂隙，還有變質(zhì)作用形成的片理、劈理等，在巖石中構成極為多樣非常復雜的裂隙系統(tǒng)。人們將巖石和裂隙視為一個整體稱為“巖體”，將裂隙概化為“結(jié)構面”。搞清結(jié)構面的產(chǎn)狀、參數(shù)和分布，是巖土工程勘察設計的重點和難點。(二)的孔隙性根據(jù)土力學解釋：土是一種散體結(jié)構的材料，存在孔隙。對于飽和土是固、液兩相；對于非飽和土。是固、液、氣三相。于是產(chǎn)生了有效壓力和孔隙壓力；孑L隙壓力又有孔隙水壓力

5、和孔隙氣壓力。在飽和土中，由于孔隙水壓力的增長和消散，不同的加荷速率地基承載力不同；是否及時支撐，對軟土基坑穩(wěn)定有不同的表現(xiàn)；滲透系數(shù)和地層組合的差別，導致基礎沉降速率的差別等等。飽和土中的超靜水壓力可導致擠土效應，使樁被擠斷、擠歪和上浮；地震時的超靜水壓力導致砂土和粉土液化。非飽和土的孔隙氣壓力形成基質(zhì)吸力基質(zhì)吸力隨著土中含水量的增加而降低，因而是不穩(wěn)定的。膨脹土和黃土隨濕度的增加而強度顯著降低，非飽和土基坑雨季容易發(fā)生事故，花崗巖殘

6、積土邊坡暴雨容易發(fā)生淺層滑坡，都和基質(zhì)吸力降低有關。總之，把握好孔隙壓力是巖土工程的重要環(huán)節(jié)。二、巖土工程勘察巖土工程勘察所涉及的基本理論主要包括：土力學的理論、工程地質(zhì)理論、工程力學理論等，這些工程理論都足一種半科學半經(jīng)驗的理論，很多理論是建立在經(jīng)驗的基礎上的，如的研究，在工程施工中引進先進科技對解決上述工程地質(zhì)災害的發(fā)生起到重要的作用。為適應可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需要，未來地質(zhì)工程領域?qū)⒅攸c發(fā)展堆填與開挖地質(zhì)作用研究、從事復雜地質(zhì)環(huán)境條件

7、下的工程地質(zhì)勘查、地下工程、軟基處理和深基坑支護、國防建設及海港碼頭建設、特種礦產(chǎn)的開采與利用、地質(zhì)災害防治與地質(zhì)環(huán)境保護、非開挖技術、礦山(田)工程地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)、城市工程地質(zhì)、新能源的勘察與開發(fā)、重大科學研究項目、中國原生地質(zhì)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展等方面。減少甚至杜絕工程地質(zhì)災害的發(fā)生是一項關系諸多生命、財產(chǎn)安全的大事，應引起重視。參考文獻【l】謝仁海構造地質(zhì)學[M】中國礦業(yè)大學出版社，1953140【2】李智毅工程地質(zhì)學概論[M】中國地

8、質(zhì)大學出版社，2007[3】黃潤秋，等地質(zhì)工程專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究[R】地質(zhì)災害與環(huán)境保護，2009，20(I)【4】王哲，易發(fā)成我國地質(zhì)災害區(qū)劃及其研究現(xiàn)狀[J】中國礦業(yè)，2006，15(10)【5】陳練武耀州區(qū)地質(zhì)災害分區(qū)特征及防治對策陰地球科學與環(huán)境學報，2004，26(3)作者簡介：余賢高(1962一)，男，浙江淳安人，淳安華遠古建工程有限公司總工程師，研究方向：地質(zhì)災害治理、爆破以及爆破對地質(zhì)災害治理和環(huán)境的影響、地質(zhì)滑坡體防治中

9、的關鍵技術及處理方法。萬方數(shù)據(jù)很多公式都是經(jīng)驗公式。巖土工程同題的解決過程實際上是在理論的指導下，巖土工程技術人員利用自己的工程經(jīng)驗，結(jié)合工程實際情況，建立相應本構模型，運用合理適宜參數(shù)，加上良好的判斷力，解決問題的過程。對巖土工程技術人員來說，扎實的基礎理論同豐富的經(jīng)驗、良好的工程判斷力是同等重要的。在學習和運用理論的過程中，一定要注意隱藏在公式和規(guī)律背后的背景知識和真正實際內(nèi)涵及其假定邊界條件。而積累經(jīng)驗的過程可分為：分析與預測一現(xiàn)

10、場觀測一對分析、預測和現(xiàn)場觀測結(jié)果進行比較、分析、評估和總結(jié)3個過程，可見積累經(jīng)驗的過程也離不開理論的支持。三、工程勘察實例(一)工程概況國內(nèi)某大型鋼鐵企業(yè)決定投資2億元建設l臺360m2大型燒結(jié)機，采用先進技術和工藝節(jié)能降耗，加強環(huán)境治理，達到國內(nèi)同類型燒結(jié)廠裝備水平，爭取將燒結(jié)工藝和裝備水平邁上一個新臺階，3年半內(nèi)收回投資，獲得良好的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。其燒結(jié)機主廠房為鋼筋混凝土結(jié)構，5層，高46m，廠房面積137mX22m。設計委

11、托巖土工程勘察要求提供巖土技術參數(shù)及分析評價，并對基礎設計及處理。對不良地質(zhì)現(xiàn)象防治作出論證和建議經(jīng)業(yè)主委托，工程地質(zhì)勘察嗥位組織施工，提交場地資料如下：主要土層分布為雜填土、粘土、粉質(zhì)粘土、強風化頁巖(埋深為28—30ram)，中風化頁巖等。水文地質(zhì)狀況為：上層滯水、水量不大。區(qū)域地質(zhì)構造為低山丘陵與平原地帶，區(qū)域斷裂比較發(fā)育。根據(jù)構造調(diào)查，擬建場區(qū)無斷裂通過。結(jié)論為：所建場區(qū)地層分布穩(wěn)定，無斷裂通過無不良地質(zhì)作用，場地是穩(wěn)定的，適宜

12、建筑。(二)現(xiàn)場樁基施工現(xiàn)狀根據(jù)現(xiàn)場條件和施工總體網(wǎng)絡計劃安排，挖孔柱基礎計劃1個半月全部完成，工程施工1月個多月有一根樁(C17)在挖至168m時出現(xiàn)涌水，C18樁在23m出現(xiàn)大量涌水，其后三四天共有16根樁陸續(xù)出現(xiàn)涌水現(xiàn)象。B18號樁日涌水量達2000m3以上，采用水泵排水無法排干。經(jīng)測量，其靜止水位標高大部分在1920m，其樁底離中風化巖面還有4m左右。根據(jù)詳勘報告，地下水量不大，這與實際情況不符。另外，從另一處(B18樁)取樣也

13、發(fā)現(xiàn)巖性異常，即出現(xiàn)灰?guī)r，而詳勘報告定名為頁巖。由于地質(zhì)情況發(fā)生變化，整個挖孔樁工程全面停工。根據(jù)施工現(xiàn)場所反映的情況，設計單位對現(xiàn)場情況進行了詳細分析，由于出現(xiàn)地下涌水和灰?guī)r巖性。工程地質(zhì)實際情況與原詳勘報告不符合，采用排水疏干的辦法難以奏效而機械鉆孔受設備能力限制(樁徑為2700大口徑，且需嵌巖)，難以實施，故擬采用樁筏基礎。同時提出對施工區(qū)域進行工程補勘：對地下水性質(zhì)進行綜合評價，判明巖土整體性和穩(wěn)定性，并查明是否有巖溶、斷裂等不

14、良地質(zhì)作用?！救?重新補充勘察結(jié)果由某甲級勘察單位對施工區(qū)域進行了補充勘察，除進行鉆探工作外，還專門進行了井探和物探工作。經(jīng)補勘工作得出如下認識：(1)經(jīng)孔底并內(nèi)環(huán)刀取樣分析，⑤層粘土壓縮模量原勘察值為Es=78MPa，實際為Es=75MPa，稍低；(2)基巖性質(zhì)較原詳勘報告有較大差別，為寒武系頁巖和灰?guī)r交互層(以灰?guī)r為主)，局部出現(xiàn)20—60cm厚度不等的溶洞，但其下部均控制有3m厚的完整巖石；(3)水文地質(zhì)情況：場地賦存有地下水，第

15、四層上層滯水水位235m左右，巖溶裂隙水承壓水位17m左右，證明下部有裂隙存在，地下水對混凝土、混凝土結(jié)構中鋼筋均具微腐蝕性。(四)恢復施工及導致后果設計單位通過計算，決定采用樁筏混合基礎，其中樁為摩擦樁，對有水樁采用碎石擠密充填辦法。要求樁底達到⑤層土的承載力標準，承載力為250kPa，壓縮模量65MPa。后在施工過程中，因受到施工場地和施工機具限制，只能用1t左右的錘夯實，同時，對樁底進行動力觸探檢測。經(jīng)驗證，難以達到承載力要求，且

16、對樁土周圍影響較大，不利于下步混凝士灌注施工。建設單位委托我院提供下一步處理意見(巖土設計)，在充分研究巖土工程地質(zhì)條件的基礎上，設計采用增加擴大頭，并對原先采用的未達要求的碎石擠密部分(即擴大頭底部)進行預埋管壓漿處理的方法?！疚?增加擴大頭隨著進漿量及壓力的增加，逐漸增加擴大頭，壓密區(qū)范圍得到擴大，具體可以在外管內(nèi)灌入部分混凝土，稍提外管錘擊(靜壓)以擴大樁尖。一般情況下，當樁端持力層性質(zhì)相對較差而易于夯擴時，應適當增加擴大頭混凝土

17、灌注量；當持力層密實度大、性質(zhì)較好難以夯擴時，擴大頭混凝土灌入量就要適當減少。這樣，壓漿后樁底沉渣得以處理，軟底消失，同時也改變了土體的性質(zhì)，增大了樁側(cè)土的摩阻力，從而大大提高了樁的承載力。(六)預埋管壓漿處理樁底未達要求的碎石原先采用的的碎石擠密充填，未達承載力要求。處理方法為預埋注漿管，每根樁按正三角形預埋三根注漿管，注漿管距樁邊20cm。樁芯混凝土灌注七天后，壓注純水泥漿。注漿壓力不小于10MPa，水泥漿為P0425水泥，水灰比為

18、08—05，由稀變濃。根據(jù)以上的勘察設計進行施工處理，效果良好，經(jīng)大應變和靜載試驗檢測，單樁承載力達到設計要求。未出現(xiàn)不合格樁。四、結(jié)語勘察設計是一項工程的生命，尤其是基礎工程一旦出錯鑄成損失就無法挽回。工程地質(zhì)勘察設計按規(guī)范要求對樁端持力層復雜地區(qū)(如巖溶地區(qū))是需要逐樁鉆孔勘察或是逐樁多孔進行勘察，概率才能接近準確。在施工過程中。若不是及時發(fā)現(xiàn)存在的不良地質(zhì)問題，以施工勘察進行補救，很有可能在工程建成后造成嚴重的經(jīng)濟損失和不良的社會