建設工程項目設計一般分為可行性研究,初步設計和施工圖設計三個階段。為了提供各設計階段所需的工程地質資料,勘察工作也相應地劃分為選址勘察(可行性研究勘察)、初步勘察、詳細勘察三個階段。對于工程地質條件復雜或有特殊施工要求的重要建筑物地基,尚應進行預可行性及施工勘察;對于地質條件簡單,建筑物占地面積不大的場地,或有建設經驗的地區(qū),也可適當簡化勘察階段。各勘察階段的任務和工作內容簡述如下:
1選址勘察階段
選址勘察工作對于大型工程是非常重要的環(huán)節(jié),其目的在于從總體上判定擬建場地的工程地質條件能否適宜工程建設項目。一般通過取得幾個候選場址的工程地質資料進行對比分析,對擬選場址的穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質評價。選擇場址階段應進行下列工作:
①搜集區(qū)域地質、地形地貌、地震、礦產和附近地區(qū)的工程地質資料及當?shù)氐慕ㄖ涷灒?
②在收集和分析已有資料的基礎上,通過踏勘,了解場地的地層、構造、巖石和土的性質、不良地質現(xiàn)象及地下水等工程地質條件;
③對工程地質條件復雜,已有資料不能符合要求,但其它方面條件較好且傾向于選取的場地,應根據具體情況進行工程地質測繪及必要的勘探工作。
選擇場址時,應進行技術經濟分析,一般情況下宜避開下列工程地質條件惡劣的地區(qū)或地段:(1)不良地質現(xiàn)象發(fā)育,對場地穩(wěn)定性有直接或潛在威脅的地段;(2)地基土性質嚴重不良的地段;(3)對建筑抗震不利的地段,如設計地震烈度為8度或9度且鄰近發(fā)震斷裂帶的場區(qū);(4)洪水或地下水對建筑場地有威脅或有嚴重不良影響的地段;(5)地下有未開采的有價值礦藏或不穩(wěn)定的地下采空區(qū)上的地段。
工程地質勘探的方法
1、工程地質坑、槽探
坑、槽探是在建筑場地挖探井或探槽以取得直觀資料和原狀土樣,這是一種不使用專用機具的常用勘探方法。當場地地質條件比較復雜時,利用坑探可以直接觀測地層的結構和變化,但坑探可達的深度較淺。坑探的種類有探槽、探坑和探井。
在工程地質勘察中,常用的坑、槽探主要有坑、槽、井、洞等幾種類型,見表1-1。探槽是在挖掘成長條形且兩壁常為傾斜上寬下窄的槽子,其斷面有梯形或階梯型兩種。較深的探槽兩壁要進行必要的支護以策。探槽一般在覆蓋土層小于3.0m時使用。它適用于了解地質構造線、斷裂破碎帶寬度、地層分界線、巖脈寬度及其延伸方向和采取原狀土試樣等。
凡挖掘深度不大且形狀不一的坑,或成矩形的較短的探槽狀的坑為探坑。探坑的深度一般為1.0~2.0m,與土層的目的相同。
探井一般深度都大于3.0m,其斷面形狀為方形、矩形和圓形。
圓形探井在水平方向能承受較大的側壓力,比其他形狀的探井。
坑探中采取原狀土樣可按照以下步驟進行:首先在井底或井壁的指定深度處挖一土柱,土柱的直徑必須大于土筒的直徑,將土柱頂面削平,套上兩端開口的金屬筒并削去筒外多余的土,一面削土一面將筒壓入,直到筒完全套入土柱體后切斷土體柱。然后削去兩端多余的土體,該上筒蓋,用熔蠟密封后貼上標簽并注明土柱的上下方向、編號等即完成取樣工作。
工程地質鉆探的概念
工程地質鉆探是獲取地表下準確的地質資料的重要的方法,而且通過鉆探的鉆孔采取原狀巖土樣和做現(xiàn)場力學試驗也是工程地質鉆探的任務之一。
鉆探是指在地表下用鉆頭鉆入地層的勘探方法。在地層內鉆成直徑較小并具有相當深度的圓通形孔眼的孔稱為鉆孔。通常將直徑大于等于800mm以上的鉆孔稱為大直徑鉆井。
鉆孔的要素如圖所示。鉆孔上部口徑較大,下部口徑較小,成階梯狀。鉆孔的上部為孔口,底部為孔底;四周側壁為孔壁。鉆孔斷面的直徑為孔經;由大孔經改為小孔經稱換經。從孔口到孔底的距離為孔深。
鉆探過程中有三個基本程序:
破碎巖土:在工程地質鉆探中廣泛采用人力和機械方法,使小部分巖土脫離整體而成為粉末、巖土塊或巖土芯的現(xiàn)象,叫做破碎巖土。巖土的破碎是借助于沖擊力、剪切力、研磨和壓力來實現(xiàn)的。
采取巖土:用沖洗液(或壓縮空氣)將破碎的碎屑沖到孔外,或者用鉆具(抽筒、勺形鉆頭、螺旋鉆頭、取土器、巖芯管等)靠人力或機械將孔底的碎屑或樣芯取出于地面。
保全孔壁:為了順利地進行鉆探工作,必須保護好孔壁,不使其坍塌。一般使用套管和泥漿來護壁。