搜索
第2讲建筑工程勘察2.1概述建筑工程勘察是建设中非常重要的一个阶段，工程勘察的任务是确定建设项目场地的地质条件、自然环境是否适宜于进行工程建设，工程勘察的成果为单体建筑设计和施工提供所需的工程地质水文地质资料，也为全过程建设提供各种技术服务，如地基基础方案论证、工程监测等。工程勘察工作要由具备相应资质的勘察单位来承担，并按一定的程序和要求进行工作，一般工程勘察可按工作要求划分为可行性研究勘察、初步勘察和详细勘察三个阶段。每个阶段的勘察工作可以分为①踏勘、②野外工作、③室内试验和④资料整理、编写报告等步骤。对建筑群体的小区或重要的建筑，宜分别进行初步勘察和详细勘察；对于一般的建筑，大多只进行详细勘察。工程勘察报告集中反映了工程勘察的成果，是建筑设计与施工的重要依据文件，勘察的质量对建筑工程的质量有决定性的作用。2.2工程勘察分级在岩土工程国际标准和欧洲地基基础规范中，都提出了岩土工程分级的规定，不同等级的岩土工程的勘察要求是不相同的。第—类是小型而且比较简单的结构，通过经验与定性的勘察工作就可以满足基本要求，不必进行大量的勘察工作；第二类是可以使用常规的设计与施工程序，需要定量（参数）与常规的工程勘察资料来满足设计与施工的要求，但不需要进行特殊的试验研究；1第三类是很大的或特殊的结构物，具有异常危险的或特别复杂的地基和荷载条件下的结构物，除了按第二类常规的勘察工作之外，还需进行有特殊要求的勘察工作。对工程勘察分级的思想是十分可取的，《岩土工程勘察规范》(GB50021-1994)规定，岩土工程勘察等级应根据工程安全等级、场地等级和地基等级综合分析确定。2.2.1工程安全等级《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-1984)规定的工程安全等级的划分标准见表2-1。表2-1工程安全等级安全等级破坏后果工程类型一级很严重重量工程二级严重一般工程三级不严重次要工程2.2.2场地等级表2-2场地等级等级因素一级二级三级建筑抗震危险的地段不利的地段设防烈度小于等于6度，对建筑抗震有利不良地质现象强烈发育一般发育不发育地质环境强烈破坏一般破坏未受破坏地形地貌复杂较复杂简单①不良地质现象是指泥石流、崩解、滑坡、土洞、塌陷、岸边冲刷、地下强烈港蚀等极不稳定的场地。②地质环境是指地下采空、地面沉降、地裂缝、化学污染和水位上升等，包2括人为原因和自然原因引起的。2.2.3地基等级表2-3地基等级等级因素一级二级三级岩土种类岩土种类多，性质变化大，地下水对工程影响大，需特征处理岩土种类较多，性质变化较大，地下水对工程有不利影响岩土种类单一，性质变化不大，地下水对特殊岩土多年冻土、湿陷、膨胀、盐渍、污染严重的特征岩土除上述岩土之外的特殊岩土无特殊性岩土2.2.4工程勘察等级的综合划分根据工程安全等级、场地等级和地基等级的分项判定，再按表2-4对岩土工程勘察等级加以综合划分。表2-4工程勒索等级划分确定勘察等级的条件勘察等级工程安全等级场地等级地基等级一级任意任意一级任意一级二级任意一级二级二级或三级二级三级二级一级任意任意一级二级三级二级二级二级三级三级二级三级三级三级三级二级或三级32.2.5修改后的岩土工程勘察分级方法根据工程重要性等级、场地复杂性等级和地基复杂性等级综合划分岩土工程勘察等级：甲级：在工程重要性、场地复杂性和地基复杂性等级中，有一项或多项为一级；乙级：除甲级和丙级以外的勘察项目：丙级：工程重要性、场地复杂性和地基复杂性均为三级。2.3工程勘察要求2.3.1工程勘察的依据业主向工程勘察单位委托勘察任务时必须具备下列文件：（1）项目批准书；（2）规划红线图；（3）地形图；（4）由设计单位提出的勘察任务书。2.3.2不同勘察阶段的主要工作内容一般情况下，勘察工作的主要内容应符合下列要求：（1）查明场地与地基的稳定性、地层的类别、厚度和坡度、持力层和下卧层的工程特性、应力历史和地下水条件等；（2）提供满足设计、施工所需的岩土技术参数；（3）确定地基承载力，预测地基沉降及其均匀性；（4）提出地基和基础设计方案建议。上述要求在不同的勘察阶段有不同的具体内容。注：2.3.2.1可行性研究勘察阶段2.3.2.2初步勘察阶段42.3.2.3详细勘察阶段2.3.3勘探点的布置要求2.3.4勘探孔的深度2.3.5取样和测试工作量2.4勘察工作纲要勘察工作纲要是勘察工作的指导性文件，在承接勘察任务的时候应根据招标文件的要求编制工程勘察标书，标书是勘察工作的承包商对业主的约定，一旦中标，勘察承包商就具有实施标书所规定内容的义务，标书的内容就变为勘察单位内部工作的依据，成为编写勘察纲要的主要依据。一般包括：（1）建设项目概况；（2）已有工程勘察资料的分析；（3）勘察的目的和要求；（4）勘察方案；（5）质量及安全保证措施；（6）勘察进度计划、设备及人员；（7）勘察报告模板；（8）经费预算。2.5工程地质测绘与调查工程地质测绘与调查的范围应包括拟建场地及其附近地区，工作内容包括搜集、研究已有的地质资料并进行现场踏勘、调查和必要的测绘，通过调查，查明场地的工程地质和环境地质条件，为勘察工作量的布置、为对拟建场地的分析评价提供依据。52.6现场勘探与测试为了查明拟建场地地基土分布条件和特性、地下管线和地下障碍物，在现场工作中应采用如钻探取土、原位测试、地球物理勘探等各种手段，进行现场勘探与测试以提供分析、评价的第一性资料。勘探与取样方法的选择应符合勘察目的和岩土的特性。如果方法选择不当，则不能保证钻孔和土样的质量，将影响试验的结果，不能正确评价岩土的工程性质，最终降低整个勘察工作的质量。2.6.1钻探方法钻探是最主要、最基本的一种勘探手段，通过钻探取土，可以直观地观察土的结构构造、颗粒组成、颜色、湿度和包含物等。我国目前采用的主要钻探方法有回转钻探、冲击钻探、振动钻探和冲洗钻探四种，各运用于不同的土质条件和取样要求。勘探时根据钻进地层的不同以及勘察工作对土样的要求，按表2-5选择钻探方法。表2-5钻探方法的适用范围钻进地层采取不扰动采取扰动试钻探方法粘性土粉土砂土碎石土岩石试样试验样直观鉴别回螺旋钻探★☆☆××★★无岩芯钻探★★★☆★××转岩芯钻探★★★☆★★★冲冲击钻探×☆★★×××击锤击钻探★★★☆×★★振动钻探★★★☆×☆★冲洗钻探☆★★××××注：★适用；☆部分适用；×不适用（应优先采用回转钻进）钻探成果包括钻探野外记录，编录、野外钻孔柱状图、岩土芯样6等。钻探野外记录是钻探过程的文字记载，是岩土工程勘察最基本的原始资料，应包括岩土描述和钻进过程记录两个方面的记录。2.6.2岩土取样取样时要非常重视土样的质量。在钻探、取土过程中，土的结构非常容易被扰动，用结构已经扰动了的土样作试验，必然得到错误的结论，将会造成工程事故或浪费建设资金。对土样的质量提出标准化的要求是非常重要的，《岩土工程勘察规范》(GB50021-1994)给出了土样质量等级划分的标准，按不同试验对土样扰动程度的要求提出了土样质量等级级别，划分标准见表2-6。表2-6土样质量等级划分级别扰动程度试验内容Ⅰ不扰动土类定名、含水量、密度、强度试验、固结试验Ⅱ轻微扰动土类定名、含水量、密度Ⅲ显著扰动土类定名、含水量Ⅳ完全扰动土类定名2.6.3原位测试原位测试是在岩土的原位条件下测定岩土性质指标的方法。这里所指的原位条件包括物理条件和应力条件，可以避免钻探取样时对土样结构的优动和改变土的应力状态，因此可以更好地反映岩土的客观情况，测试结果比较符合实际。原位测试在最近几十年间得到了很大的发展与推广应用，成为一种主要的勘探手段。原位测试有两种类型，①一种是直接测定土的设计参数，如十字板剪力试验和旁压试验；②多数的原位测试都是非直接测定设计参数的，亦即所测定的指标不能直接应用于工程计算，需要经过经验关系换算设计参数（比如静探和标贯试验获得的比贯入阻力和击数必须换7算成土的压缩指标和强度指标才能进行各种计算）。（完全用原位测试代替钻探取样是不合适也不可能的，这两种方法各有其优点和缺点，应当恰当地发挥其各自的长处，互相补充。例如在层面的划分上，静力触探试验有其不可替代的优点，从连续贯入曲线上可以清晰地看到层次的变化，可以选择桩端持力层。而钻探或标准贯入试验都难以提供非常正确的分层依据，有时甚至会漏掉比较薄的土层。）各种不同的原位测试方法也都有其适用范围，在一定的条件下可以发挥其作用，但如使用不当，不仅不能取得应有的效果，也可能适得其反，因此需要了解各种原位测试方法的特点及其适用范围。（1）平板载荷试验平板载荷试验是在一定面积的刚性压板上逐级加载，测定压板的沉降，根据荷载-沉降(p-s)曲线的特点可以求得地基土的塑荷载、极限荷载和变形模量。（2）螺旋板载荷试验螺旋板载荷试验是将一螺旋形压板旋入地面以下预定的试验深度，通过传力杆对螺旋形压板施加荷载，并观测压板的位移，可以在不同深度处的原位应力状态下进行载荷试验，可以求得深层土的设计参数。与平板载荷试验相似，可以根据荷载-位移曲线的特征确定土的临塑荷载、极限荷载和变形模量，但因试验条件不同，分析的公式和方法有所差异。（3）静力触探试验静力触探试验是将锥形探头按一定速率匀速压火土中，连续量测其贯入阻力以测定土的工程性质的一种原位测试方法。常用的静力触探探头分单桥探头和双桥探头。（4）孔压静力触探（相当于双桥或多桥静力触探）8孔压静力触探试验是一种新发展起来的试验，它将量测孔隙水压力的传感元件与标准的静力触探组合在一起，使能在测定贯入阻力的同时量测孔隙水压力；当停止贯入时，还可以测定超孔隙水压力的消散。由于贯入时产生的超孔隙水压力是土类、强度变形特性、以及排水性能的函数，利用孔压静力触探可以大大提高判别上类和划分土层的能力，并能分析上的渗透和固结特性。（5）圆锥动力触探试验圆锥动力触探是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据打入时的阻抗大小判别土层的变化，对土层进行分层，估计土层的物理力学性质指标，鉴别土的密实度。（6）标准贯入试验标准贯入试验是动力触探的一种，它利用一定的锤击功能(锤重63.5kg，落距76cm)，将一定规格的对开管式的贯入器(对开管外径51mm，内径35mm，长度大于457mm，下端接长度为76mm、刃角18°～20°，刃口端部厚1.6mm的管靴，上端接钻杆)打入钻孔孔底的土中，根据打入土中的贯入阻抗，判别土层的变化和土的工程性质。（7）旁压试验旁压试验是将圆柱形的旁压器竖直地放入土中，利用旁压器的扩张，对周围土体施加均匀压力，测量径向压力和变形的关系，即可求得地基土在水平方向的应力应变关系。（8）侧胀试验表2-7原位测试测定的参数适用范围测定的参数测试方法强度参数模量渗透系数固结特征孔隙压力侧压系数超固结比承载力判别液化平板载荷试验☆★☆☆★螺旋板载荷试验☆★☆★静力触探★☆☆★9孔压静力触探★☆☆☆★☆☆★圆锥动力触探☆☆☆标准贯入试验☆☆☆★十字板试验★预钻式旁压试验☆★★自钻式旁压试验☆★★★★☆★☆侧胀试验★★★★☆★★现场直剪试验★现场三轴试验★岩体应力测试☆波速试验☆2.7室内土工试验室内土工试验的目的在于为建筑物的基础设计和施工提供符合实际情况的各类土性指标。（这里所指的实际情况包括地质条件、工程条件和施工的条件，例如对于粗粒土应当布置筛分试验，液限和塑限试验只适用于粘性土，当建筑物荷载比较大而又取土比较深的时候就应当布置高压固结试验，施工速度比较快使土中水来不及排除时应当采用不排水试验等等）由此可见，试验项目及其方法的选择应有明确的目的性和针对性，不同的试验项目各有其适用条件和范围，表2-8和表2-9可供选用时参考。表2-8室内土工试验适用土类试验项目砂土粉土粘性土颗粒分析(筛分法)★★颗粒分析(沉降法)☆★液、塑限☆★土粒密度★★★天然含水量★★★10重度(环刀法)☆★★最大、最小孔隙比★有机质含量★常水头渗透试验★★变水头渗透试验★直剪试验☆★注：★适用，☆不太适用。表2-9工程对试验的特殊要求试验项目深层取土加载快、排水条件差卸载条件固结试验高压固结试验回弹试验直剪试验第一级荷载大于前期固结压力快剪