建设工程项目设计一般分为可行性研究,初步设计和施工图设计三个阶段。为了提供各设计阶段所需的工程地质资料,勘察工作也相应地划分为选址勘察(可行性研究勘察)、初步勘察、详细勘察三个阶段。对于工程地质条件复杂或有特殊施工要求的重要建筑物地基,尚应进行预可行性及施工勘察;对于地质条件简单,建筑物占地面积不大的场地,或有建设经验的地区,也可适当简化勘察阶段。各勘察阶段的任务和工作内容简述如下:
1选址勘察阶段
选址勘察工作对于大型工程是非常重要的环节,其目的在于从总体上判定拟建场地的工程地质条件能否适宜工程建设项目。一般通过取得几个候选场址的工程地质资料进行对比分析,对拟选场址的稳定性和适宜性作出工程地质评价。选择场址阶段应进行下列工作:
①搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产和附近地区的工程地质资料及当地的建筑经验;
②在收集和分析已有资料的基础上,通过踏勘,了解场地的地层、构造、岩石和土的性质、不良地质现象及地下水等工程地质条件;
③对工程地质条件复杂,已有资料不能符合要求,但其它方面条件较好且倾向于选取的场地,应根据具体情况进行工程地质测绘及必要的勘探工作。
选择场址时,应进行技术经济分析,一般情况下宜避开下列工程地质条件恶劣的地区或地段:(1)不良地质现象发育,对场地稳定性有直接或潜在威胁的地段;(2)地基土性质严重不良的地段;(3)对建筑抗震不利的地段,如设计地震烈度为8度或9度且邻近发震断裂带的场区;(4)洪水或地下水对建筑场地有威胁或有严重不良影响的地段;(5)地下有未开采的有价值矿藏或不稳定的地下采空区上的地段。
2初步勘察阶段
初步勘察阶段是在选定的建设场址上进行的。根据选址报告书了解建设项目类型、规模、建设物高度、基础的形式及埋置深度和主要设备等情况。初步勘察的目的是:对场地内建筑地段的稳定性作出评价;为确定建筑总平面布置、主要建筑物地基基础设计方案以及不良地质现象的防治工程方案作出工程地质论证。本阶段的主要工作如下:
①搜集本项目可行性研究报告(附有建筑场区的地形图,一般比例尺为l:2000~1:5000)、有关工程性质及工程规模的文件。
②初步查明地层、构造、岩石和土的性质;地下水埋藏条件、冻结深度、不良地质现象的成因和分布范围及其对场地稳定性的影响程度和发展趋势。当场地条件复杂时,应进行工程地质测绘与调查。
③对抗震设防烈度为7度或7度以上的建筑场地,应判定场地和地基的地震效应。
初步勘察时,在搜集分析已有资料的基础上,根据需要和场地条件还应进行工程勘探、测试以及地球物理勘探工作。
工程地质勘探的方法
1、工程地质坑、槽探
坑、槽探是在建筑场地挖探井或探槽以取得直观资料和原状土样,这是一种不使用专用机具的常用勘探方法。当场地地质条件比较复杂时,利用坑探可以直接观测地层的结构和变化,但坑探可达的深度较浅。坑探的种类有探槽、探坑和探井。
在工程地质勘察中,常用的坑、槽探主要有坑、槽、井、洞等几种类型,见表1-1。探槽是在挖掘成长条形且两壁常为倾斜上宽下窄的槽子,其断面有梯形或阶梯型两种。较深的探槽两壁要进行必要的支护以策。探槽一般在覆盖土层小于3.0m时使用。它适用于了解地质构造线、断裂破碎带宽度、地层分界线、岩脉宽度及其延伸方向和采取原状土试样等。
凡挖掘深度不大且形状不一的坑,或成矩形的较短的探槽状的坑为探坑。探坑的深度一般为1.0~2.0m,与土层的目的相同。
探井一般深度都大于3.0m,其断面形状为方形、矩形和圆形。
圆形探井在水平方向能承受较大的侧压力,比其他形状的探井。
坑探中采取原状土样可按照以下步骤进行:首先在井底或井壁的指定深度处挖一土柱,土柱的直径必须大于土筒的直径,将土柱顶面削平,套上两端开口的金属筒并削去筒外多余的土,一面削土一面将筒压入,直到筒完全套入土柱体后切断土体柱。然后削去两端多余的土体,该上筒盖,用熔蜡密封后贴上标签并注明土柱的上下方向、编号等即完成取样工作。
钻探过程和钻进方法
根据自然条件的复杂性以及工程要求选择钻探设备和钻进方法。钻机一般分为回转式和冲击式两种。
回转式钻机是利用钻机的回转器带动钻具旋转,磨消孔底地层而钻进,通常使用管状钻具,能取柱状岩芯样品。
冲击式钻机则利用卷扬机借钢丝绳带动有一定重量的钻具上下反复冲击,使钻头击碎孔底地层而形成钻孔后用抽筒提取岩石碎块或扰动土样。针对不同的岩石及地层条件,可选取不同的钻进方式、钻机与钻具。