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摘要:随着我国经济水平的不断提高,国民生活水平的日益上升,建筑业已发展成为我国的第三大产业。作为建筑工程的基础性工程,岩土工程的地位非常重要。我国国土辽阔,地质地形复杂,又处于地震多发区,岩土受勘测自然条件的影响非常大,这些特点均给岩土工程提出了大量的难题。在实际工程施工过程中,岩土问题、地基基础问题,往往是影响投资与制约工期的主要因素,岩土地质情况具有很强的地区性、显著的时空变异性,导致了同地不同时的地形特色、同时不同地的地质都会产生差异,如果对建筑工程中岩土勘察和基础处理重视不够,处理不当,很可能会带来灾难性的后果。本文就建筑工程中岩土勘察和基础处理进行了简要探讨。
关键词:建筑工程;岩土;勘察;基础;处理
引言
建筑工程勘测,是指运用各种勘测技术手段,对建筑场地进行调查研究、分析判断,提供基础设计、施工以及必要时进行地基加固所需的工程地质和岩土工程资料的收集分析。针对工程要求和地质条件,提出基础工程、整治工程和土石方工程等的设计方案、施工措施,以及工程监测的建议和有关设计基准。对各类土木工程中有关场地、地基基础的稳定性、岩土体或岩土材料的工程性状等问题进行技术方案论证、技术决策和技术监督工作。
1、岩土工程勘察分级
岩土工程勘察阶段的划分:
(1)可行性研究勘察(选址勘察),符合确定场地方案要求;
(2)初步勘察,符合初步设计或扩大初步设计的要求;
(3)详细勘察,符合施工图设计要求;
(4)施工勘察,对于工程地质条件复杂或有特殊施工要求的重要工程。
对于一般工民建筑和中小型单项工程,由于建筑物的规模不大、建筑经验丰富,且在地质条件相对简单的条件下,可以简化勘察阶段、即采用一次性详细勘察。
2、勘察准备工作
2.1 勘察纲要
勘察纲要是指:勘察工作的设计书、计划和指导性文件。在勘察工作开始以前,由设计单位会同建设单位提出勘察任务书。工程意图、设计阶段、要求提交的勘察资料内容,并提供为勘察工作所必需的各种图表资料(场地地形图、建筑平面布置图以及建筑物结构类型与荷载情况表)。岩土勘察单位根据根据勘察任务书,搜集附近已有地质、地震、水文、气象及当地的建筑经验等资料,编写勘察纲要。
2.2 工程地质测绘与调查
查明拟建场地的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、不良地质现象、工程活动对场地稳定性的影响等、为确定工程勘探与测试方法,为场地工程地质分区与评价提供依据。在遇到地质条件复杂或有特殊要求的工程项目时,在可行性研究勘察和初勘阶段进行。
3、勘查工作
3.1 初勘
建设场址批准后进行,搜集分析已有资料,进行工程地质测绘于调查,根据需要和场地条件进行物探,然后进行勘探和测试工作。对场地内各建筑地段局部的稳定性作出岩土工程评价,为确定建筑总平面布置、主要建筑地基基础设计方案及不良地质现象的防治工程方案,作出论证并提出岩土工程结论。
3.2 详勘
审核批准后,进行勘察工作,与初勘基本相似,但侧重点和详细程度不同。主要以勘探、原位测试和室内土工试验为主,一般不再单独进行物探和测绘、调查,仅在必要时做一些补充。提出设计参数等岩土工程资料,对建筑地基作出岩土工程评价,为基础设计、地基处理与加固、不良地质现象的防治工程等具体方案作出论证和结论,为施工图设计提供资料。
原位测试:
在岩土层原来所处位置基本保持原有的天然结构、天然含水量以及天然应力状态下,测定岩土物理力学指标。主要方法有静力荷载试验、原位触探试验、原位剪切试验、地基土的动力特性测试等。
(1)静力触探(CPT)
适用于粘性土、粉土、砂土以及含少量碎石的土层。由加压和反力装置、探头和量测记录系统组,其测定参数为比贯入阻力、锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力等。可相对快速和连续地探测土层及其性质的变化,在排土桩的单桩承载力预测方面,实现了一定程度的直接的物理模拟。
(2)动力触探
动力触探分为分标贯和圆锥动力触探两种,适用于砂土、粉土及一般粘性土。标准贯入锤击数-规定落锤能量63.5kg、自由落距76cm、贯入深度30cm,试验深度大于3m。回转钻进,钻至试验标高以上15cm,清除孔底残土,防止涌砂或塌孔。锤击时避免偏心、侧向晃动,锤击速率小于30击/min,贯入器打入15cm后,开始记数每打入10cm的击数,累积打入30cm击数为标贯击数N。其测试成果可应用于评价地基土层工程性能;地区经验,评价砂土密实度,粉土和粘性土的物理状态,强度参数、变形指标,地基承载力,砂土、粉土的液化势,单桩极限承载力,沉桩可能性等。
3.3 施工勘察
配合施工的基槽检验工作;配合深基础施工勘察(深基础的施工监控、环境变化与稳定的监控、动态控制施工和优化设计);地基处理加固(人工加固地基的效果检验、使用中变形稳定控制、有关新问题的处置等)。直接为施工服务,与设计、施工单位一起,解决与施工有关的工程地质及岩土工程问题。如地下隧道工程。
3.4 地质勘探
3.4.1 挖掘
包括井探和槽探,在地质条件复杂地区,一般覆土层小于3m。了解地质构造线、断裂破碎带的宽度、地层、岩性分界线、岩脉宽度及延伸方向等。可直接观察地质情况,详细描述岩性和分层,取出接近实际的原状结构土试样。
3.4.2 钻探
利用机械力联动设备使钻具回转或冲击,破碎孔底岩土,并带出地面,直到预计深度。有回转式和冲击式两种形式,通过破碎孔底岩土、提取岩心岩粉和土、加固孔壁。钻探取土器,按取土器上部封闭装置的结构形式,分活阀式和球阀式;按壁厚分薄壁和厚壁两类;按进入土层方式,分为贯入和回转两类,贯入包括击入和压入两种方式。薄壁式取土器,壁厚仅1.25~2mm,取样扰动小,质量高,尤其适用于结构性强的软弱粘性土,但不能在硬和较密实的土中应用。 3.5 勘探点布置
对单栋高层建筑物,应满足对地基均匀性的评价要求,且不少于4个;对密集的高层建筑群,勘探点可适量减少,但每栋建筑物应有1个控制性勘探点。当有大面积地面堆载或软弱下卧层时,应适当加深控制性勘探孔的深度。
4、建筑工程基础处理
建筑工程基础处理是指按照建筑上部结构,通过对建筑地基进行相应的加固或改良,提高地基土的承载力和稳定性,减少房屋的沉降和湿陷性,提高地基的抗液化能力等。
4.1 地基加固法
4.1.1 换土垫层法
当建筑物底基层比较软弱,不能满足上部荷载时,可以通过换土垫层法来处理此类地基。首先,将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去,然后回填强度较高、压缩性较低、并且没有侵蚀性的材料,如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素土、石屑、矿渣等,再分层夯实后作为地基的持力层。
4.1.2 夯实地基法
夯实地基法是指,通过锤击加固土层的厚度,加固基土表面土层。重锤夯实法具有锤轻、落点低的特点,所以只能加固5-10m深的基土。
4.1.3 挤密桩施工法
挤密桩施工法是指,通过锤击将钢管打人土中,从而侧向挤密土体形成桩孔。将管拔出后,在桩孔中分层回填灰土并夯实。此方法适用于处理地下水位以上较大的软弱地基。
4.2 板基础、整片的基础的施工
施工前,如地下水位较高,可采用人工降低地下水位至基坑底不少于500mm,以保证在无水情况下进行基坑开挖和基础施工。施工时,可采用先在垫层上绑扎底板、梁的钢筋和柱子锚固插筋,浇筑底板混凝土待达到25,设计强度后,再在底板上支梁模板,继续浇筑完梁部分混凝土,也可采用底板和梁模板一次同时支好,混凝土一次连续浇筑完成,梁侧模板采用支架支承并固定牢固。
4.3 混凝土浇筑
混凝土浇筑时一般不留施工缝,必须留设时,应按施工缝要求处理,并应设置止水带。混凝土浇筑完毕,表面应覆盖和洒水养护不少于7d。当混凝土强度达到设计强度的30时,应进行基坑回填。
4.4 钢筋混凝土预制桩基础施工
其工作程序为:打桩机就位→吊桩喂桩→校正→锤击沉桩→接桩→再锤击沉桩→送桩+收锤→切割桩头。
打桩时,应用导板夹具或桩箍将桩嵌固在桩架内。将桩锤和桩帽压在桩顶经水平和垂直度校正后,开始沉桩。开始沉桩时应短距轻击,当入土一定深度并待桩稳定后再按要求的落距沉桩。正式打桩时宜用“重锤低击”,“低提重打”可取得良好效果。锤的重量与桩的重量有一定要求。施工时,应注意做好施工记录。
5、结语
建筑工程的岩土勘察和基础处理的好坏,将直接关系到建筑基础的安全使用功能和工程造价。因此,我们要加大这方面的研究。
关键词:建筑工程;岩土;勘察;基础;处理
引言
建筑工程勘测,是指运用各种勘测技术手段,对建筑场地进行调查研究、分析判断,提供基础设计、施工以及必要时进行地基加固所需的工程地质和岩土工程资料的收集分析。针对工程要求和地质条件,提出基础工程、整治工程和土石方工程等的设计方案、施工措施,以及工程监测的建议和有关设计基准。对各类土木工程中有关场地、地基基础的稳定性、岩土体或岩土材料的工程性状等问题进行技术方案论证、技术决策和技术监督工作。
1、岩土工程勘察分级
岩土工程勘察阶段的划分:
(1)可行性研究勘察(选址勘察),符合确定场地方案要求;
(2)初步勘察,符合初步设计或扩大初步设计的要求;
(3)详细勘察,符合施工图设计要求;
(4)施工勘察,对于工程地质条件复杂或有特殊施工要求的重要工程。
对于一般工民建筑和中小型单项工程,由于建筑物的规模不大、建筑经验丰富,且在地质条件相对简单的条件下,可以简化勘察阶段、即采用一次性详细勘察。
2、勘察准备工作
2.1 勘察纲要
勘察纲要是指:勘察工作的设计书、计划和指导性文件。在勘察工作开始以前,由设计单位会同建设单位提出勘察任务书。工程意图、设计阶段、要求提交的勘察资料内容,并提供为勘察工作所必需的各种图表资料(场地地形图、建筑平面布置图以及建筑物结构类型与荷载情况表)。岩土勘察单位根据根据勘察任务书,搜集附近已有地质、地震、水文、气象及当地的建筑经验等资料,编写勘察纲要。
2.2 工程地质测绘与调查
查明拟建场地的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、不良地质现象、工程活动对场地稳定性的影响等、为确定工程勘探与测试方法,为场地工程地质分区与评价提供依据。在遇到地质条件复杂或有特殊要求的工程项目时,在可行性研究勘察和初勘阶段进行。
3、勘查工作
3.1 初勘
建设场址批准后进行,搜集分析已有资料,进行工程地质测绘于调查,根据需要和场地条件进行物探,然后进行勘探和测试工作。对场地内各建筑地段局部的稳定性作出岩土工程评价,为确定建筑总平面布置、主要建筑地基基础设计方案及不良地质现象的防治工程方案,作出论证并提出岩土工程结论。
3.2 详勘
审核批准后,进行勘察工作,与初勘基本相似,但侧重点和详细程度不同。主要以勘探、原位测试和室内土工试验为主,一般不再单独进行物探和测绘、调查,仅在必要时做一些补充。提出设计参数等岩土工程资料,对建筑地基作出岩土工程评价,为基础设计、地基处理与加固、不良地质现象的防治工程等具体方案作出论证和结论,为施工图设计提供资料。
原位测试:
在岩土层原来所处位置基本保持原有的天然结构、天然含水量以及天然应力状态下,测定岩土物理力学指标。主要方法有静力荷载试验、原位触探试验、原位剪切试验、地基土的动力特性测试等。
(1)静力触探(CPT)
适用于粘性土、粉土、砂土以及含少量碎石的土层。由加压和反力装置、探头和量测记录系统组,其测定参数为比贯入阻力、锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力等。可相对快速和连续地探测土层及其性质的变化,在排土桩的单桩承载力预测方面,实现了一定程度的直接的物理模拟。
(2)动力触探
动力触探分为分标贯和圆锥动力触探两种,适用于砂土、粉土及一般粘性土。标准贯入锤击数-规定落锤能量63.5kg、自由落距76cm、贯入深度30cm,试验深度大于3m。回转钻进,钻至试验标高以上15cm,清除孔底残土,防止涌砂或塌孔。锤击时避免偏心、侧向晃动,锤击速率小于30击/min,贯入器打入15cm后,开始记数每打入10cm的击数,累积打入30cm击数为标贯击数N。其测试成果可应用于评价地基土层工程性能;地区经验,评价砂土密实度,粉土和粘性土的物理状态,强度参数、变形指标,地基承载力,砂土、粉土的液化势,单桩极限承载力,沉桩可能性等。
3.3 施工勘察
配合施工的基槽检验工作;配合深基础施工勘察(深基础的施工监控、环境变化与稳定的监控、动态控制施工和优化设计);地基处理加固(人工加固地基的效果检验、使用中变形稳定控制、有关新问题的处置等)。直接为施工服务,与设计、施工单位一起,解决与施工有关的工程地质及岩土工程问题。如地下隧道工程。
3.4 地质勘探
3.4.1 挖掘
包括井探和槽探,在地质条件复杂地区,一般覆土层小于3m。了解地质构造线、断裂破碎带的宽度、地层、岩性分界线、岩脉宽度及延伸方向等。可直接观察地质情况,详细描述岩性和分层,取出接近实际的原状结构土试样。
3.4.2 钻探
利用机械力联动设备使钻具回转或冲击,破碎孔底岩土,并带出地面,直到预计深度。有回转式和冲击式两种形式,通过破碎孔底岩土、提取岩心岩粉和土、加固孔壁。钻探取土器,按取土器上部封闭装置的结构形式,分活阀式和球阀式;按壁厚分薄壁和厚壁两类;按进入土层方式,分为贯入和回转两类,贯入包括击入和压入两种方式。薄壁式取土器,壁厚仅1.25~2mm,取样扰动小,质量高,尤其适用于结构性强的软弱粘性土,但不能在硬和较密实的土中应用。 3.5 勘探点布置
对单栋高层建筑物,应满足对地基均匀性的评价要求,且不少于4个;对密集的高层建筑群,勘探点可适量减少,但每栋建筑物应有1个控制性勘探点。当有大面积地面堆载或软弱下卧层时,应适当加深控制性勘探孔的深度。
4、建筑工程基础处理
建筑工程基础处理是指按照建筑上部结构,通过对建筑地基进行相应的加固或改良,提高地基土的承载力和稳定性,减少房屋的沉降和湿陷性,提高地基的抗液化能力等。
4.1 地基加固法
4.1.1 换土垫层法
当建筑物底基层比较软弱,不能满足上部荷载时,可以通过换土垫层法来处理此类地基。首先,将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去,然后回填强度较高、压缩性较低、并且没有侵蚀性的材料,如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素土、石屑、矿渣等,再分层夯实后作为地基的持力层。
4.1.2 夯实地基法
夯实地基法是指,通过锤击加固土层的厚度,加固基土表面土层。重锤夯实法具有锤轻、落点低的特点,所以只能加固5-10m深的基土。
4.1.3 挤密桩施工法
挤密桩施工法是指,通过锤击将钢管打人土中,从而侧向挤密土体形成桩孔。将管拔出后,在桩孔中分层回填灰土并夯实。此方法适用于处理地下水位以上较大的软弱地基。
4.2 板基础、整片的基础的施工
施工前,如地下水位较高,可采用人工降低地下水位至基坑底不少于500mm,以保证在无水情况下进行基坑开挖和基础施工。施工时,可采用先在垫层上绑扎底板、梁的钢筋和柱子锚固插筋,浇筑底板混凝土待达到25,设计强度后,再在底板上支梁模板,继续浇筑完梁部分混凝土,也可采用底板和梁模板一次同时支好,混凝土一次连续浇筑完成,梁侧模板采用支架支承并固定牢固。
4.3 混凝土浇筑
混凝土浇筑时一般不留施工缝,必须留设时,应按施工缝要求处理,并应设置止水带。混凝土浇筑完毕,表面应覆盖和洒水养护不少于7d。当混凝土强度达到设计强度的30时,应进行基坑回填。
4.4 钢筋混凝土预制桩基础施工
其工作程序为:打桩机就位→吊桩喂桩→校正→锤击沉桩→接桩→再锤击沉桩→送桩+收锤→切割桩头。
打桩时,应用导板夹具或桩箍将桩嵌固在桩架内。将桩锤和桩帽压在桩顶经水平和垂直度校正后,开始沉桩。开始沉桩时应短距轻击,当入土一定深度并待桩稳定后再按要求的落距沉桩。正式打桩时宜用“重锤低击”,“低提重打”可取得良好效果。锤的重量与桩的重量有一定要求。施工时,应注意做好施工记录。
5、结语
建筑工程的岩土勘察和基础处理的好坏,将直接关系到建筑基础的安全使用功能和工程造价。因此,我们要加大这方面的研究。