敖國碧,張 健
(1.貴州有色地質(zhì)工程勘察公司,貴州貴陽550005;2.貴州同盛建筑設(shè)計有限公司,貴州貴陽550018)
隨著國家經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展,越來越多的高層建筑拔地而起,探明地基巖土層的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件特別的重要。巖土工程勘察是根據(jù)擬建物的要求,查明、分析、評價建設(shè)場地的地質(zhì)條件、環(huán)境特征和水文條件,為設(shè)計、施工提供各項巖土參數(shù)及評價指標,是建設(shè)工程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。勘察成果的準確性對工程的基礎(chǔ)形式、結(jié)構(gòu)方案有著重要的影響,反之,會嚴重影響到工程造價和安全性。隨著我國經(jīng)濟改革的進一步深入,經(jīng)濟下行壓力持續(xù)增大,項目緊縮,勘察市場競爭越來越激烈,巖土工程勘察工作存在諸多的誤區(qū)和問題,尤其在巖溶地區(qū)特別的明顯,甚至已影響到工程質(zhì)量。本文結(jié)合多年貴州巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)工作經(jīng)驗,對巖溶地區(qū)巖土工程勘察中常見的問題進行粗略的探討分析,望能供同行學習借鑒,以提高勘察工作質(zhì)量。
有的勘察人員對場地進行簡單的工程地質(zhì)踏勘,沒有經(jīng)過巖土工程勘察,為應付政策性抽查做勘察咨詢報告,建筑設(shè)計人員憑經(jīng)驗進行建筑工程設(shè)計,帶來一定的安全隱患,并造成嚴重的經(jīng)濟浪費。如某小學教學樓,地上四層,條形基礎(chǔ),無巖土工程勘察資料,盲目設(shè)計,施工中采用硬塑紅粘土作為地基持力層,擬建物在施工期即發(fā)現(xiàn)墻體開裂、地面開裂,并發(fā)展到室外地坪,最后采用局部降低一層樓和加固地基的方法才使問題得以解決。
(1)以為擬建建筑荷載較小,地基土層上部工程性質(zhì)良好,地基承載力符合要求即可,沒有考慮巖溶地區(qū)基巖起伏比較大,土層厚度分布不均,在建筑荷載作用下,產(chǎn)生不均衡沉降,忽略擬建物地基對基礎(chǔ)持力層不均勻變化的影響,超出規(guī)定范圍,產(chǎn)生安全隱患,造成經(jīng)濟損失。
(2)勘察人員在工程現(xiàn)場踏勘后,會將鄰近已建建筑場地的巖土工程勘察資料類比借用。巖溶地區(qū)相鄰場地雖然地層年代相同、巖性相同,但工程地質(zhì)條件千差萬別。另外工程場地一些表面現(xiàn)象會掩蓋地下的真實情況,不經(jīng)一定的勘察手段是發(fā)現(xiàn)不了的,如場地平坦且地表土層較均勻比較穩(wěn)定,若某部分場地下幾十年前為大深坑,深坑中逐漸填滿了雜填土,表面因鄰近工程建設(shè)回填較均勻的粘土,工程建設(shè)好后深坑內(nèi)外的沉降差將較大,如作地坪或基礎(chǔ)均會造成不均勻沉降。
巖土工程勘察不是簡單地認為只是打幾個鉆孔、取幾個樣做做試驗,提供地基承載力,就可編制勘察成果報告。巖溶地區(qū)巖土工程勘察除了要正確反映場地的工程地質(zhì)條件及巖土體性能影響,給出地基設(shè)計參數(shù),還要包括整體地質(zhì)環(huán)境中對影響工程穩(wěn)定的不良地質(zhì)條件、建筑場地類別和建筑抗震地段的劃分等,并評價場地的穩(wěn)定性和適宜性。勘察工作除應滿足巖石地基要求外,還應滿足巖溶地基的要求,應遵循地質(zhì)調(diào)查分析由面到點、勘探工作由疏到密的原則,但在勘察工作中,常常出現(xiàn)勘探孔布置不當、鉆孔深度不足的問題。
(1)勘探孔布置未嚴格執(zhí)行規(guī)范要求,勘察時鉆孔不適宜,不能全面反映地基的實際情況。布置期察工作時,僅從擬建建筑的荷載考慮,未考慮到建筑場地的穩(wěn)定性和適宜性的要求,一律按樁基礎(chǔ)一柱一孔布置勘探孔及控制鉆孔深度,這樣會導致不必要成本浪費。如擬建場地工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件較好,擬建物荷載不大,對地基變形要求不好,紅粘土厚度較深,且分布較均勻,力學性能又較好,完全可按淺基礎(chǔ)布置勘探孔,既適宜又經(jīng)濟。
巖溶地區(qū)鉆探孔應沿建筑基礎(chǔ)軸線布置,單獨基礎(chǔ)按預估基礎(chǔ)底面積A 確定。A 小于等于2㎡時布1個孔,A 大于2㎡時布2 個孔。條形基礎(chǔ)宜按6~12m布置鉆孔。這樣不會導致不必要成本浪費。針對巖溶強發(fā)育地段,單獨基礎(chǔ)按預估基礎(chǔ)底面積A 確定。A 大于2㎡,對采用機械成孔樁基應在上述鉆孔基礎(chǔ)上增加不宜少于2 個鉆孔;條形基礎(chǔ)應6m 布一個孔。遇深溶槽或串珠狀溶洞,擬采取混凝土梁、板跨越,需查找穩(wěn)定支點時,可適當增加鉆孔或物探,加孔方向宜垂直巖溶發(fā)育方向。巖溶中等發(fā)育和微弱發(fā)育地段鉆孔數(shù)在滿足“一樁一孔”的條件下,對于已揭示有巖溶洞隙的孔位,可根據(jù)實際需要增加鉆孔。為探測溶洞空間形態(tài),相同類型的物探異常點應經(jīng)適量鉆探驗證。巖性組合復雜,巖體風化、完整性變化大時應加密勘探點。
(2)忽視詳細勘察的鉆孔深度自基礎(chǔ)底面開始算起。在實際的勘察工作中,常常會遇到場坪標高低于原始地面標高,勘察工作從自然地面起計按規(guī)范要求控制孔深,后期土石方場坪后就會導致勘察深度小于規(guī)范規(guī)定的最小安全深度,鉆孔底標高有可能高于基礎(chǔ)底標高。這樣會導致勘察的最終數(shù)據(jù)無效從而進行二次勘察。
巖溶地區(qū),應根據(jù)擬建物特征要求、荷載條件,按《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021-2001)規(guī)定,鉆探進入持力層以下中風化基巖2B(獨立柱基)或3D(樁基)且不小于5m的原則,即鉆孔孔深控制基礎(chǔ)設(shè)計標高以下中等風化完整基巖不小于5m,控制性鉆孔加深3~5m。巖溶地區(qū)勘察,鉆孔深度還應考慮相鄰柱位基巖面起伏的影響,應按應力擴散角加深基礎(chǔ)埋置深度,確保地基穩(wěn)定。在勘察中,個別技術(shù)人員往往未考慮基巖起伏及不良地質(zhì)因素影響,導致基礎(chǔ)開挖后基底孔就不足5m,導致持力層厚度不滿足規(guī)范要求。因此在勘察過程中應正確判斷地質(zhì)情況,適當加深鉆孔深度,有效防止安全隱患。
由于發(fā)包人為節(jié)約成本、競爭較大承接價較低,又因勘察單位追求利潤最大化,現(xiàn)場各巖層取樣時按相關(guān)規(guī)范最小值(不小于6件)取樣并試驗,往往導致變異系數(shù)過大,得出結(jié)論不合理、不正確。
(1)采取的原狀土樣不合理,有些土樣質(zhì)量不過關(guān),一些試驗數(shù)據(jù)明顯不合理的就不該納入統(tǒng)計,否則會導致分析數(shù)據(jù)誤差過大。
(2)各巖土層單元性質(zhì)變化較大,不均勻,離散性也較大,統(tǒng)計的參數(shù)變異系數(shù)較大,可以多取幾組數(shù)據(jù)進行試驗或者加強原位測試工作。
《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB 50007-2011)詳細規(guī)定了各個等級的建筑物所檢測的項目和參數(shù)要求,應考慮建筑物地基基礎(chǔ)和基坑支護等方面參數(shù),還應考慮各個方面的參數(shù)試驗和統(tǒng)計要求,而對于地基均勻性的評價是巖土工程的重要內(nèi)容。所以遇到以上情況的時候,就要多進行取樣試驗,取樣的多少根據(jù)現(xiàn)場的實際情況分析確定。
鉆探時采用泥漿護壁或在弱透水層中加水鉆進,未進行隔水處理和抽水試驗,24h內(nèi)觀測的鉆孔水位就作為地下水位;鉆探時帶水鉆進,未經(jīng)抽水試驗,觀測到的水位直接作為地下水位。這樣量測到的水位數(shù)據(jù)都是不真實的假水位,是高于真正的地下水位的,甚至地層根本沒有地下水。
鉆探要采用上述方法,而怕影響到地下水位時,可以采用干鉆或者套管護壁,如果一定要帶水鉆進,則可以使用措施抽出鉆孔內(nèi)外加的水,讓地層內(nèi)水滲出,這樣得到的水位才是準確的地下水位,才是準確的水位參數(shù)。根據(jù)《貴州省建筑巖土工程技術(shù)規(guī)范》(DBJ52∕T046-2018)10.5.1 地下水位的測定應符合下列規(guī)定:①鉆探過程中遇地下水時應量測水位;②勘探結(jié)束后不少于24h,統(tǒng)一量測穩(wěn)定地下水位;③對巖溶與非巖溶含水層互層分布區(qū),遇承壓含水層或多層含水層時,應采取分層止水措施,量測不同含水層的水位,準確測定地下水位。同時,條件可能的工程,還應收集相關(guān)的地下水長期觀測資料,如工程區(qū)近3~5 年的地下水水位、歷史最高地下水水位、50 年一遇地下水水位,比較得出其中的最高水位。
勘察期間一般很難按規(guī)范要求提供經(jīng)濟合理的抗浮設(shè)防水位,一是勘察施工工期短,很難滿足水文年度觀測的要求。二是長期、系統(tǒng)的區(qū)域水文資料缺乏。因此,勘察單位常規(guī)都以照“設(shè)計室外地坪”或“場地整平標高”為依據(jù)進行抗浮設(shè)防水位的確定,這樣取值就過高,容易造成浪費,反之過低又會造成地下室底板開裂滲水,給工程建設(shè)帶來損失??垢∷坏拇_定是一個復雜的問題,抗浮水位的高低與地形、地下水類型、土質(zhì)等多種因素相關(guān),應綜合多種因素分析確定。
(1)抗浮設(shè)計水位應根據(jù)場地長期地下水觀測資料,采用峰值水位。當無長期觀測資料時,應收集鄰近建筑抗浮設(shè)防情況,結(jié)合場地地形地貌、地下水補給、徑流、排泄條件以及周圍環(huán)境等因素綜合確定。
(2)地下室基底位于含水層內(nèi),含水層有承壓水存在時,抗浮水位應按照歷史峰值水位或豐水期最高承壓水頭計算。當承壓水與潛水或上層滯水有水力聯(lián)系時,應按二者的混合最高水位計算。
(3)當建筑物所處場地地勢低洼,場地有可能積水時,應按可能發(fā)生的積水標高計算;當?shù)叵率宜闹艿奶钔粮叨炔灰恢聲r,抗浮設(shè)計應考慮地下水滲流在地下室底板產(chǎn)生的非均布荷載對地下室底板的影響。
(4)臨近河流、湖泊的地下建(構(gòu))筑物,當無天然隔水屏障或未采取隔水措施時,抗浮水位應取相鄰河流、湖泊50 年一遇最高洪水位。
(5)一般情況下,出于安全考慮,在場地無積水的情況下,可取地面標高為抗浮水位標高。當場地地勢高于周邊地面時,可按設(shè)計年限內(nèi)可能產(chǎn)生的峰值地下水位或豐水期穩(wěn)定水位計算。
由于地下水抗浮成本高,因此可采用一定的工程措施降低成本,如設(shè)置排水盲溝、設(shè)置集水井、在地下室周邊設(shè)置排水井等,大大降低地下室抗浮成本。
在經(jīng)濟下行壓力持續(xù)增加的常態(tài)下,市場緊縮但成本增大,項目造價低。建設(shè)單位未嚴格執(zhí)行國家收費標準,勘察單位又互相競爭壓價,中標價低,致使勘察工作粗糙。一是勘察手段選擇不合理和布孔不規(guī)范,鉆孔深度控制不到位,勘察報告弄虛作假呈常態(tài)化,勘察資料難以滿足規(guī)范和設(shè)計要求。二是巖土工程勘察隊伍素質(zhì)缺乏。有實力的勘察單位無法按發(fā)包價實施,往往由鉆探勞務(wù)隊伍直接來承接專業(yè)的工程勘察工作,專業(yè)技術(shù)水平和業(yè)務(wù)水平較低,無法保證工程勘察質(zhì)量,難以滿足規(guī)范和設(shè)計要求。低價競標或未經(jīng)專業(yè)培訓和教育的人承接勘察任務(wù),就會導致勘察手段單一、勘察質(zhì)量低,地基評價力度不足,基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)偏于保守,造成工程的浪費。因此建設(shè)項目的勘察單位、勘察單位項目(負責人、審核人、審定人)必須滿足國家相關(guān)規(guī)定,讓真正有實力的單位、懂行的人擔任,這樣才能提高勘察工作的整體質(zhì)量。
隨著國家經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展,工程愈來愈復雜(建筑層數(shù)增加,結(jié)構(gòu)及功能復雜化),工程地質(zhì)條件水文地質(zhì)條件愈來愈差,巖土問題愈來愈多變。新建工程周圍往往早已高樓聳立,工程建筑的基礎(chǔ)與地基的共同作用以及與周圍環(huán)境的相互制約、相互作用愈來愈強烈。在工程設(shè)計與施工的論證不足,這個結(jié)果則可是造成不可逆的后果。巖土工程勘察應發(fā)揮起在工程建設(shè)中的基礎(chǔ)性、根本性作用,肩負起應有的責任。面對目前巖土工程勘察中存在問題,應該引起廣大技術(shù)工作者的高度重視,并努力加以解決。工程中標價格要合理,不要忽視新技術(shù)的開發(fā),要大力采用新技術(shù)、新設(shè)備及新方法,以保證巖土工程的質(zhì)量。工程建設(shè)的相關(guān)主體單位(勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)理)應加強溝通,相互學習,優(yōu)化措施,爭創(chuàng)精品。加強技術(shù)上和體制上的監(jiān)督管理,使巖土工程勘察逐步規(guī)范化、制度化、系統(tǒng)化??傊?,只要認真重視巖土工程勘察中容易有誤區(qū)產(chǎn)生的環(huán)節(jié),積極加以改進,就能夠避免問題的發(fā)生,使得巖土工程勘察工作走上正常、健康的發(fā)展軌道。