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所屬欄目:項目管理論文 發布日期:2010-08-19 16:29 熱度:
摘要:本文對巖土工程勘察及地基設計之間問題,有諸多理論仍很不完善,仍局限在經驗狀態,有許多的工作需要有志之士去完成,提出了以下幾種解決的方案。
關鍵詞:工程地質勘察;土樣采集;巖土實驗;基礎設計;
1巖土工程地質勘察
1.1踏勘與資料搜集
這2項工作可以幫助我們了解場地地形、地貌、地層及施工條件,一方面減少勘探工作的盲目性,做到有的放矢,另一方面使勘察成本合理,增強勘探單位相對競爭力。這主要體現在以下3個方面:
(1)擬建建筑基礎形式、結構形式。如:一般5-6層磚混結構住宅,15m勘探孔深基本可滿足要求,而對于5層框架結構商場,由于柱網的柱荷載大而可能采用樁基,則勘探孔深度15m一般就不夠。
(2)場地地層工程地質性質。如:地層工程地質性質好、埋藏淺且厚度大的地區勘探孔深度可適當減小,勘探間距可適當放寬;而地層工程地質性質差的地區勘探孔深度較深,勘探間距應加密。
(3)勘探方式的合理確定。不同的地區、地層勘探方法差別很大,如:濕陷土地區須人工開挖探井取樣,軟土地區采用十字板剪切試驗,膨脹土不宜用直剪試驗,碎石土粒徑不同鉆進方式不同等等,這都需要在做好野外踏勘與資料搜集的基礎上認真分析確定,做到勘探前心中有數。
1.2原始資料的采取
巖土工程勘察一般時間短、任務重,取準、取全原始資料是巖土工程勘察的最基本的工作,任何誤判和假象均會直接影響工程勘察的質量。這主要體現在以下3個方面:
(1)野外地層的劃分應盡量詳細。按顏色、狀態、濕度甚至鉆進難易程度、巖心采取率等不同指標詳細劃分,為室內資料整理提供最詳實的編錄地質資料;對多鉆機共同作業情況,應首先集中技術人員勘探一二個鉆孔,統一編錄形式,避免各行其是,盡而造成野外資料分層、定性、描述等難以統一,給資料整理帶來困難。
(2)原位測試應嚴格按規范進行。靜力觸探試驗時為減少零漂應定深調零,尤其在氣溫與地溫相差較大的冬天、夏天,觸探指標相差較大;標準貫入試驗按規定進行桿長和孔深校正,一方面可以保證在縮徑和孔底有殘留時測試位置控制在應測試段,另一方面可以及時發現極軟弱地層標貫自陷、自沉現象,從而確保標貫數據的真實性。重型及超重型動力觸探按規定需連續貫入。由于碎石類土采樣難、巖心采取率低(因鉆進多采用泥漿循環,細顆粒易沖失),對碎石類土的相對軟弱夾層較難發現,碎石土的承載力一般較好,但其均勻性對地基變形影響很大,現實中不乏因碎石土的局部夾層導致建筑不均勻變形過大的實例,連續貫入是發現碎石土有無相對軟弱夾層、判定碎石土均勻性和密實程度的必然要求。但也有人認為連續貫入效率較低且起桿困難,在勘探時不能做到連續貫入。
(3)地下水位的觀測。一方面充分考慮周圍地下水開采因素,另一方面觀測應在最后一個鉆孔施工24h后進行,再者水位觀測宜與鉆孔標高回測相結合。我們知道,由水位換算地下水的正確流向允許±2cm的誤差,水位量測直接參照孔口是根本無法滿足該要求的(水位深度會因孔口參照位置不同而不同)。
1.3室內試驗
室內試驗可以測定巖土的物理力學性質指標,但這是建立在原狀的土樣和正確的試驗方法基礎上的,若脫離其中任何一個方面均會使試驗指標可信性大大降低。這主要體現在以下3個方面:
(1)原狀土樣的采取、保管。首先,不同的土應采用相匹配的取土器采取土樣,如軟土宜采用薄壁取土器,堅硬的土可采用單動或雙動二重管取土器,有些勘探單位為圖省事經常采用鉆進巖心切取土樣(既欺騙甲方又欺騙自己);其次,土樣要妥善保管,夏天要防曬、冬天要防凍、送樣要及時(尤其是易失水的粉土等)、存放要合理(不宜放到汽車鉆駕駛室內,以免使土樣振動、受熱)。
(2)土的定性劃分。要對各種土的基本工程地質性質加深理解,掌握各種類型土的區域分布情況。如膨脹土的特征是液限及塑性指數高、具裂隙,而且在50及100kPa壓力固結試驗時會出現百分表測出的變形量小于同級荷載作用下的儀器變形量的情況(因我國膨脹土的膨脹力一般在50~lOOkPa之問),若不注意這些特點,很容易把膨脹土定名為常規的粘性土。此外,對粉土定名時不能只重視塑性指數≤10的指標,還要注意粒徑>0.075mm的顆粒質量不超過總質量的50%的指標,若僅按塑性指數劃分必然會造成一些誤判,粉砂有時也可測定一定的塑性指數),另外對粉土進行承載力深寬修正和液化判別時均須根據其粘粒含量數值來進行計算,故粉土的粘粒含量是必做的項目。在有些地方,由于建筑不需進行液化判別且粉土非持力層不必進行深寬修正,而常常省略了粘粒含量試驗。
(3)剪切方法的選擇。直剪試驗剪切破壞面與實際土體剪切破壞面不一致,剪切時排水條件不易控制,按《土工試驗方法標準》(GB/T50123—1999)規定,快剪試驗只適用于滲透系數<10一6m/s的細粒土,而粉質粘土及粉土滲透系數一般大于10一6m/s,故粉質粘土及粉土用直剪試驗已非常勉強。對工程地質性質稍差的粉土及粉質粘土做直剪試驗時,剪切強度指標回歸性差(尤其最后一級荷載剪切強度偏低,再現性差),剪切強度指標僅能作為參考,而三軸剪切試驗土樣受力合理,且能控制排水,指標可信度高,雖然目前推廣三軸試驗不太現實,但一個工程進行一定數量的三軸剪切試驗應是可行的。
2基礎設計
地基基礎必須堅持因地制宜、就地取材、保護環境和節約資源的原則,根據巖土工程勘察資料,綜合考慮結構類型、材料情況與施工條件等因素,精心設計。這主要體現在以下5個方面。
2.1粉土及粉砂地基承載力特征值深寬修正問題
如果對粉土僅按粘粒含量是否小于10%選取深、寬修正系數ηb、ηd,在應用中發現,中密以下粉土修正后承載力特征值偏不安全。另外,對粉砂(不包括很濕與飽和時稍密狀態)取ηb=2、ηd=3,但對很濕、飽和、松散、稍密的粉砂無法修正。因此,經請教有關專家并結合地方經驗,對中密以下粉土及很濕、飽和、松散~稍密的粉砂層,深度修正系數ηb=l、寬度修正系數ηd=0。
2.2地基均勻性評價問題
《建筑地基基礎設計規范》(GB5007—2002)雖要求進行地基均勻性評價,但沒有給出相應評價方法,有些地方按《高層建筑巖土工程勘察規程》(JGJ79—2002)評價高層建筑地基均勻性的方法來評價一般建筑地基是不恰當的。按經驗:符合《建筑地基基礎設計規范》(GB5007—2002)第3,0.2條規定,不必進行地基變形計算的建筑地基屬均勻地基,否則就是不均勻地基,該方法是一種評價途徑,也得到了較多的巖土工作者的認可。
2.3地震效應問題
(1)波速測試數據直接影響場地類別的準確判定及建筑工程的抗震造價,規范規定對抗震重要性為甲及乙類的建筑必須進行波速測試。而有的單位往往一句話就估算場地等效剪切波速是多少、根據區域經驗覆蓋層厚度有多少,進一步依此數據確定場地土類型及場地類別,這是對規范認識的不足。
(2)地基處理后其剪切波速值也發生變化,場地地基土類型及場地類別也會隨著發生變化,但這在地基設計中有時沒有得到足夠重視。
(3)對飽和粉土及砂土,按照《建筑地基抗震設計規范》(GB50011—2001)第4.3-3條在液化初判時,地下水水位深度宜按設計基準期內年平均最高水位采用,也可按近期內年最高水位采用,不可按勘察時水位采用。在地面下15~20m深度地層初判液化后,再按第4.3.4條進一步判別時,據標準貫入錘擊數臨界值公式;中,規范中ds有誤,應為地下水位埋深dw;一般情況下液化判別應按多數取結果,如3孔中2孔不液化、1孔液化,則可認為場地土層不液化。
2.4復合地基承載力特征值的確定
(建筑地基基礎設計規范》(GB5007—2002)規范規定:復合地基確定基礎底面積及埋深時,地基承載力的基礎寬度修正系數應取0,地基承載力的基礎埋深修正系數應取1。但當在某些地基承載力提高幅度不太大的土層進行CFG樁復合地基處理時,發現復合地基深寬修正后的地基承載力特征值還沒有該天然土層進行深寬修正的地基承載力特征值大,這種問題應該是新舊規范銜接不當造成的。
2.5基礎形式的選擇問題
(1)基礎形式的選擇應依據場地地層情況及區域經驗綜合進行,忽視任何一方面均可能造成錯誤。
(2)基礎方案的選擇應綜合考慮結構類型、材料情況與施工條件等因素,而不應與習慣或不正當利益掛鉤;基礎設計既不能不考慮地層情況、當地建筑材料及施工條件,只采用設計者熟悉的基礎形式,也不能以利益的驅動違心改變合理的基礎形式。
3結語
巖土工程勘察與地基設計取得了長足的進步,通過對巖土工程勘察與地基設計中存在的一些問題進行分析并提出了幾個解決問題的方法。
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文章標題:巖土工程地質勘察與基礎設計的應用
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