樊景國 付 嵩

[摘要] 本文作者結(jié)合國家現(xiàn)行勘察與設(shè)計規(guī)范,分析了巖土工程勘察與設(shè)計工作中若干易出現(xiàn)的問題,并提出了一些解決問題的個人看法。

[關(guān)鍵詞] 巖土勘察工程與施工地基設(shè)計

目前根據(jù)巖土工程勘察與地基設(shè)計工程建設(shè)的發(fā)展,至今已取得優(yōu)秀的成績,但一些相關(guān)的理論還在處于初步階段,如何提高勘察及設(shè)計水平、為用戶提供安全和經(jīng)濟的最終產(chǎn)品是每一個巖土工程師的責(zé)任和義務(wù)。在巖土工程勘察與地基設(shè)計過程中,會出現(xiàn)一些規(guī)范理解不透、有些是規(guī)范本身存在不足的,下面本人就巖土工程勘察與地基設(shè)計中的若干問題提出自己的認識,以供同行借鑒。

1. 巖土工程勘察

1.1 野外踏勘與資料搜集

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(xiàn)在以下3個方面:(1)擬建建筑基礎(chǔ)形式、結(jié)構(gòu)形式。 (2)場地地層工程地質(zhì)性質(zhì) (3)勘探方式的合理確定。不同的地區(qū)、地層勘探方法差別很大.

1.2 原始資料的采取

巖土工程勘察一般時間短、任務(wù)重,取準(zhǔn)、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(zhì)量。這主要體現(xiàn)在以下3個方面:

(1)野外地層的劃分應(yīng)盡量詳細。按顏色、狀態(tài)、濕度甚至鉆進難易程度、巖心采取率等不同指標(biāo)詳細劃分,為室內(nèi)資料整理提供最詳實的編錄地質(zhì)資料;對多鉆機共同作業(yè)情況,應(yīng)首先集中技術(shù)人員勘探一二個鉆孔,統(tǒng)一編錄形式,避免各行其事,盡而造成野外資料分層、定性、描述等難以統(tǒng)一,給資料整理帶來困難。

(2)原位測試應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范進行。靜力觸探試驗時為減少零漂應(yīng)定深調(diào)零,尤其在氣溫與地溫相差較大的冬天、夏天,觸探指標(biāo)相差較大;標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗按規(guī)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(yīng)測試段,另一方面可以及時發(fā)現(xiàn)極軟弱地層標(biāo)貫自陷、自沉現(xiàn)象,從而確保標(biāo)貫數(shù)據(jù)的真實性。重型及超重型動力觸探按規(guī)定需連續(xù)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(huán),細顆粒易沖失),對碎石類土的相對軟弱夾層較難發(fā)現(xiàn),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(xiàn)實中不乏因碎石土的局部夾層導(dǎo)致建筑不均勻變形過大的實例,連續(xù)貫人是發(fā)現(xiàn)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(xù)貫人效率較低且起桿困難,在勘探時不能做到連續(xù)貫人。

(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(yīng)在最后一個鉆孔施工24h后進行,再者水位觀測宜與鉆孔標(biāo)高回測相結(jié)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(nèi)試驗

室內(nèi)試驗可以測定巖土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo),但這是建立在原狀的土樣和正確的試驗方法基礎(chǔ)上的,若脫離其中任何一個方面均會使試驗指標(biāo)可信性大大降低。這主要體現(xiàn)在以下3個方面:

(1)原狀土樣的采取、保管。首先,不同的土應(yīng)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(jīng)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(nèi),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(zhì)性質(zhì)加深理解,掌握各種類型土的區(qū)域分布情況。如膨脹土的特征是液限及塑性指數(shù)高、具裂隙,而且在50及100k Pa壓力固結(jié)試驗時會出現(xiàn)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50～100k Pa之間),若不注意這些特點,很容易把膨脹土定名為常規(guī)的粘性土。此外,對粉土定名時不能只重視塑性指數(shù)≤10的指標(biāo),還要注意粒徑>0.075mm的顆粒質(zhì)量不超過總質(zhì)量的50%的指標(biāo),若僅按塑性指數(shù)劃分必然會造成一些誤判(如粉砂有時也可測定一定的塑性指數(shù)),另外對粉土進行承載力深寬修正和液化判別時均須根據(jù)其粘粒含量數(shù)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(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50123—1999)規(guī)定,快剪試驗只適用于滲透系數(shù)<10-6cm/s的細粒土,而粉質(zhì)粘土及粉土滲透系數(shù)一般大于10-6cm/s,故粉質(zhì)粘土及粉土用直剪試驗已非常勉強。對工程地質(zhì)性質(zhì)稍差的粉土及粉質(zhì)粘土做直剪試驗時,剪切強度指標(biāo)回歸性差(尤其最后一級荷載剪切強度偏低,再現(xiàn)性差),剪切強度指標(biāo)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(biāo)可信度高,雖然目前推廣三軸試驗不太現(xiàn)實,但一個工程進行一定數(shù)量的三軸剪切試驗應(yīng)是可行的。

2. 地基基礎(chǔ)設(shè)計

地基基礎(chǔ)必須堅持因地制宜、就地取材、保護環(huán)境和節(jié)約資源的原則,根據(jù)巖土工程勘察資料,綜合考慮結(jié)構(gòu)類型、材料情況與施工條件等因素,精心設(shè)計。這主要體現(xiàn)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(shù)b、d,在河南鄭州地區(qū)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),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(tài))取b=2、d=3,但對很濕～飽和、松散～稍密的粉砂無法修正。因此,經(jīng)請教有關(guān)專家并結(jié)合地方經(jīng)驗,對河南鄭州地區(qū)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(shù)b =1、寬度修正系數(shù)d=0。

2.2 地基均勻性評價問題

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB 5007—2002)雖要求進行地基均勻性評價,但沒有給出相應(yīng)評價方法,有些地方按《高層建筑巖土工程勘察規(guī)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(dāng)?shù)?。按河南地區(qū)經(jīng)驗:符合《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB 5007—2002)第3.0.2條規(guī)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(yīng)問題

(1)波速測試數(shù)據(jù)直接影響場地類別的準(zhǔn)確判定及建筑工程的抗震造價,規(guī)范規(guī)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(jù)區(qū)域經(jīng)驗覆蓋層厚度有多少,進一步依此數(shù)據(jù)確定場地土類型及場地類別,這是對規(guī)范認識的不足。

(2)地基處理后其剪切波速值也發(fā)生變化,場地地基土類型及場地類別也會隨著發(fā)生變化,但這在地基設(shè)計中有時沒有得到足夠重視。

2.4 復(fù)合地基承載力特征值的確定

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB 5007—2002)規(guī)范規(guī)定:復(fù)合地基確定基礎(chǔ)底面積及埋深時,地基承載力的基礎(chǔ)寬度修正系數(shù)應(yīng)取0,地基承載力的基礎(chǔ)埋深修正系數(shù)應(yīng)取1。但當(dāng)在某些地基承載力提高幅度不太大的土層進行CFG樁復(fù)合地基處理時,發(fā)現(xiàn)復(fù)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(yīng)該是新舊規(guī)范銜接不當(dāng)造成的。

2.5 基礎(chǔ)形式的選擇問題

(1) 基礎(chǔ)形式的選擇應(yīng)依據(jù)場地地層情況及區(qū)域經(jīng)驗綜合進行,忽視任何一方面均可能造成錯誤。

(2)基礎(chǔ)方案的選擇應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)類型、材料情況與施工條件等因素,而不應(yīng)與習(xí)慣或不正當(dāng)利益掛鉤;基礎(chǔ)設(shè)計既不能不考慮地層情況、當(dāng)?shù)亟ㄖ牧霞笆┕l件,只采用設(shè)計者熟悉的基礎(chǔ)形式,也不能以利益的驅(qū)動違心改變合理的基礎(chǔ)形式。

3. 結(jié)語

以上是筆者對于巖土工程勘察、地基設(shè)計中常見的問題,提出了自己的見解。筆者認為巖土工程勘察及地基設(shè)計作為一門邊緣性學(xué)科,有諸多理論仍很不完善,仍局限在經(jīng)驗狀態(tài),有許多的工作需要有志之士去完成,這是作為勘察設(shè)計人員的責(zé)任和義務(wù)。