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浅析岩土工程勘察与地基处理的常见问题及对策

2017-09-10李卫军

环球市场 2017年6期
关键词:岩土工程建筑工程

李卫军

摘要:岩土工程勘察和地基设计是建筑工程的基础。在进行地基设计时首先应该进行岩土勘察,得到真实有效的地质资料和与施工有关的数据,这些数据为后续的地基设计提供了重要的设计参数和设计依据,数据的准确和设计的合理在进行建筑工程施工时影响着建筑工程的质量,同时为施工安全、预防险情和应对严酷的施工环境提供了重要的保障,还对建筑项目投入使用后可靠性、安全性和经济效益有着重要的影响。

关键词:岩土工程勘察;地基处理;问题及对策

引言

地基基础设计是建筑工程项目正式开工前的首要工作,地基设计的合理与否关系到建筑的整体稳定性。为了保证地基设计的合理性,需要通过岩土工程勘察来了解工程所在地的岩土体特性,从而为地基设计提供详实可靠的依据,換言之,岩土工程勘察的质量优劣对地基设计质量有着直接影响。然而,由于各种因素的影响,使得地基设计与岩土工程勘察中经常会出现一些问题,这在一定程度上影响了勘察和设计质量。借此,本文就地基设计和岩土工程勘察过程中常见的问题及应对策略进行浅谈。

一、岩土工程勘察与地基处理的概述

(一)地基设计处理

地基指的是支撑建筑物的基础,也就是建筑楼房下面的土体或岩体。根据施工地点的地理条件,地质情况较好的可以用天然地基,不需要人为加固和处理;场地地质条件不理想的可以使用人造地基,需要人为的加固和支撑,一般采用清除换填、注浆加固、砂碎石桩及搅拌桩挤密加固等地基处理措施。地基作为支撑建筑物的基础,长期受到建在上面的建筑物的作用力,因此要求地基在该载荷下不会轻易被破坏,地基的可靠牢固是保证建筑和人员安全的基础。地基被破坏的形式有,土壤被压缩,或者因为气温变化而热胀冷缩,或者因为水土流失而产生超过规定范围的变形或遇水土体塌陷及膨胀,因此在设计地基时,需要计算地基单位面积受到的压力,该压力应小于该土层可承受的规定压力范围,除此之外还要考虑的两个因素,一个是要保证地基不能滑动,另一个是沉降值,理论上不能大于形变的最小值。

(二)岩土工程勘察

岩土工程勘察是地基设计和施工的关键。不到位的勘察工作无法显示工地的地基基础问题,若在有问题的工地施工,即便建筑的结构设计的再好,所用材料和施工再优质,在该地基上建设的楼层依然会被破坏,安全性得不到保证。岩土工程勘察的目的主要为分析地质条件,对工地的土层的土样进行采集及实验,对该地区进行测绘和调查,现场测试等等,并对这些可以影响施工的因素进行分析,得到工地的地质问题并做出工程地质评价。在进行实际的施工时,首先对该工程进行可行性分析,接下来在场地地质条件可行的情况下保证项目可行,项目可行性得到确认后最后进行项目的预设计、施工图设计,完成上述准备后再进行检查补充,和施工前勘察。

二、岩土工程勘察及其重要性

古语有云:万丈高楼平地起,地基是建筑工程的基础部分,建设工程施工前最先开展的项目就是要设计地基,地基基础的选择妥当与否不仅会影响到后期的项目施工质量和施工效率,也直接影响到项目的直接经济投资额,甚至会威胁到整体建设项目的安全性和稳定性。任何恶劣的工程地质条件均有可能为人们所征服。但要使处理措施安全可靠,同时比较经济合理,就必须对工程地质条件作正确评价,主动排除一切不利因素,采用合理的恰当的基础形式。而地基基础设计的依据必须是通过岩土工程勘察所获得的地层数据资料, 包括地层的成分、 岩土的类别、分层的厚度和力学参数等数据。故为保证地基设计的合理性、科学性和有效性, 必须通过专业的岩土工程勘察技术来对施工区域进行勘察,获得地层的数据资料,为地基设计提供依据。

三、工程实例概况

某厂新建一幢1层钢结构精密模具车间(下文简称拟建车间),长×宽为156m×152m,建筑高度13.5m,最大单柱荷重约1500kN,对差异沉降敏感,拟采用桩基础。岩土工程勘察基本情况:岩土层为①素填土,松散状态,厚度约1.5m;②中砂,呈松散~稍密状态(表层2~3m标贯实测击数多为4~8击,其下多为8~13击),层厚约10m,承载力特征值取150kPa,在7度地震作用下有轻微液化可能;③中砂,多呈中密状态,层厚约6~18m,层中局部夹有厚度约1~8m的淤泥质土透镜体;④淤泥质土,流塑~软塑,层厚约5~20m;⑤中砂,多呈中密状态,层厚约2m;⑥卵石,呈稍密~中密状态,局部密实,层厚3~7m;其下为工程性能较好-好的基岩风化層全风化花岗岩、强风化花岗岩和中风化花岗岩。场地初见水位埋深约2~3m。设计部门按照勘察报告设计基础为桩基础,基础持力层为中风化花岗岩。施工后,由于地下水位埋藏浅,地层复杂,流沙多,护壁困难,成桩困难,难以达到设计目的。后设计单位与勘察单位进行充分沟通,对浅层地基进行充分研究论证,采用浅基础-柱下条基,持力层选择为②中砂中下部。施工难度大幅减小,工期缩短,工程成本大为减少。工程完工后,使用情况良好。

事故主要原因说明:工期紧,拟建车间直接一次性详细勘察,勘察与地基基础设计工期合计仅1个月,地基基础设计和勘察相继同时进行;勘察实施前,设计方案未能完全确定,设计未提出较明确的浅基础任务要求;勘察过程中对浅基础重视不足,持力层未查明细致(②中砂表层2~3米多为中细砂,较多粘粉粒含量,且局部相变为粉土或砂质黏土,标贯实测击数差异较大),成果报告对浅基础持力层分析评价存在不足(持力层的性状描述分析、承载力取值偏大、缺乏沉降变形分析等);地基基础设计过程中未就基础选型与勘察单位进行有效沟通、征求意见,基础选型存在经验不足“安全可靠”和“经济合理”的原则尺度把控不到位。

四、岩土工程勘察与地基处理工作中存在的问题

(一)施工准备工作不充分

地基设计与岩土工程勘察工作很重要,得到了建筑行业的重视,但是在实际的工作中依然存在一些问题,其中前期准备工作不充分是十分突出的一个问题,工程匆匆开工的问题,这就为建筑工程后期的施工带来了安全隐患。(1)重要文件不足。在地基设计与岩土工程勘察中按规定必须要有一些重要的文件和与之相关的管理部门编制的重要文件,但是在实际的建筑工程地基设计与岩土工程勘察中往往没有这些重要的指导性文件,在这种情况下,直接导致了岩土工程勘察工作的结果不准确,甚至忽视了部分重要数据的采集工作,从而对后期的建筑工程施工带来不利的影响。(2)对相关数据与资料的收集不足。在实际的地基设计与岩土工程勘察中,往往很多的实际操作者与管理者都自以为对施工地区的情况已经足够了解,所以前期对相关数据与资料的了解并不充分,忽视了对相关数据的采集,导致对相关地区的地质条件了解不足,在这种情况下开工的建筑工程将会极大的影响到建筑工程的质量,也会为将来建筑工程的使用带来安全隐患。

(二)设计和勘察单位之间缺乏有效的沟通

地基基础设计和岩土工程勘察密切相关,但现实中因属两个不同专业,通常由两个不同单位(或部门)承担,普遍缺乏有效的沟通,一般只是停留在少量的必要文件传递上,如勘察实施前设计单位提供任务委托书,大致说明技术要求及拟建物的基本情况;地基基础设计时勘察单位提供勘察成果资料供设计使用。设计单位存在设计方案调整未及时通知勘察单位,在地基基础设计全过程基本无征求勘察单位意见,同时勘察单位在勘察实施过程中也未对拟建物的结构特点、拟采用基础方案等与设计单位进行沟通深入了解,以至于勘察对浅基的分析评价不足、设计采用浅基方案考虑欠完善。因缺乏有效的沟通和规范沟通方式,勘察和设计二者工作的一些重要事宜(如设计变更或勘察补充说明等),经常不能及时或完整地送达到对方,从而相互影响到对方的工作资料与效率。

(三)设计和勘察技术人员的综合素质有待提高

本工程案例中,勘察成果报告对浅基方案的分析不具体、未明确指出采用柱下独立基础差异沉降较难满足要求,勘察外业工作对浅基的考虑欠充分(导致上部土层勘察不够细致);设计人员不合理采用柱下独立基础,未按规范要求进行现场载荷试验确定天然地基承载力和变形参数。此类现象暴露了技术人员工作经验不丰富、专业技能不扎实、相关专业知识较欠缺等不足。此外在其他工程项目中还存在勘察弄虚作假、设计不遵循基本原则违规设计等现象。在相当程度上,设计和勘察技术人员的综合素质不足,法律意识、职业道德、专业技能水平等有待提高。

五、提升岩土工程勘察与地基处理工作的有效对策

(一)地基设计工作准备

获取可靠的地址参考资料和周边环境资料,并要获取工程勘察的详细资料,对收集到的数据资料进行分析,结合当前的现场具体情况进行地基设计,参考资料作为辅助资料,具体勘察的数据资料作为本次设计使用的重点材料。想要確保地基设计和岩土工程勘察的前期准备比较充分,推动建筑工程的正常进行,一定要充分做好建筑工程開展之前的准备工作,要求材料收集的必须全面具体,增加对于地基设计与岩土工程与岩土工程勘察的准备工作。因为我国地质条件十分特殊,每个地区地形方面都存在较大的差别。所以在地基设计与岩土工程勘察的时候,必须要依照真实的地理环境以及地形的特色,采用相应的实施手段以及勘察技术。想要确保缺土工程其勘察结果的准确程度以及实时性,保证岩土工程勘察能够正常实施,一定要注意对于项目工程施工四周的环境以及地质情况进行仔细的勘察和有效的分析,只有这样才能够保证地基设计与岩土工程勘察工作的正常完成。

(二)加强设计和勘察单位之间的沟通,规范沟通方式

在勘察施工和地基基础设计过程中,设计和勘察单位应就存在变更或需要解释说明的问题及时与对方联系沟通,先通过对话进行细致交流,随后以相关记录文件提交,保证信息传达的及时性、准确性和可追溯性。对所取得的文件资料应认真梳理理解,发现存在说明不足或有解读歧义之处应及时沟通处理。地基基础设计过程中,应适时让勘察技术人员参与基础选型和设计参数选用的分析研究,帮助设计人员更为准确、合理的使用勘察成果报告。

(三)建设高素质工作队伍

在岩土工程实施中,要建立起高素质的岩土工程勘察队伍和地基设计队伍,确保岩土工程建设质量。在岩土工程勘察之前,对勘察人员进行技术培训,不仅要求勘察人员掌握全面的专业知识和勘察技能,而且还要熟知地基设计对勘察工作的要求,使勘察工作具备针对性、目的性。根据岩土工程实际情况制定勘察方案,规划好勘察时间,避免因盲目开展勘察工作而影响勘察资料的完整性。同时,还可以外聘一些专业能力强的勘察人员和设计人员参与此项工作,要求工作人员必须持证上岗,提高工作队伍整体素质。

(四)加强外业取样的检查

岩土工程勘察的外业取样以及样品的制备过程中,土样总会存在一定程度的扰动现象,这就给测试数据造成重大影响,因此需把握取土的质量。应采取正确的取样方法,使用规范的取土器,确保取样质量。在钻孔中,不得出现缩径、塌孔现象,否则需重新钻孔取样。下放取土器时要仔细进行孔的清洁,孔底残渣厚度不得比取土器废土段的长度还长。使用取土器前先仔细检查取土器的规格、质量,管内壁不得出现锈斑、黏附土块等情况。根据土样的性质合理选择取样方法,如: 对于淤泥质土、粘土等的取样上,可采用专用的薄壁取土器以压入法取样。对于质地坚硬的土样,则可采用单动、双动二重管取土器以回转钻进的方式取样。取出的土样要及时进行分切并采集样本,对样本进行标识。土样在运输过程中要轻拿轻放,严禁抛掷摔打,注意保湿保温。

(五)确保报告与纲要的准确性

为确保报告和纲要编制的准确和可靠性,相关建筑企业、单位等,应当注意完善岩土勘察工程审查制度,并制定出量化审核标准。在实际的操作过程中,应当严格执行这些技术标准和操作规范,由项目经理部门引导落实具体的审查制度,进而确保岩土勘察分析结果的科学性、合理性。同时,还需要严格审核相应的勘察报告,如果发现其中存在不合格的地方,必须责成相关部门进行重新拟定,然后通过确保报告与纲要编制的优化和工程质量,为地基设计奠定基础。

结束语

总而言之,岩土工程勘察及地基处理是建筑项目中不可缺少的部分,也在不断的发展和进步。为了提高施工质量,应该正确分析目前仍然存在的问题,并且采取行之有效对策来避免这些问题,相关部门及工程勘查人员和地基设计人员要相互沟通合作,努力创新,不断发现弥补不足,确保施工的安全性、可靠性和合理性,为岩土工程勘察及地基设计的发展做出应有的贡献。

参考文献:

[1]王玉杰,王义兵.地基设计及岩土工程勘察中常见的问题及对策分析[J].科技与企业,2015(04):159.

[2]马江.地基设计和岩土工程勘察过程中常用问题及对策浅析[J].中国化工贸易,2014,(34):386-386.

[3]唐焱红.岩土工程勘察设计常见问题与对策解析[J].建筑工程技术与设计,2015(28).

[4]邓施宝.建筑工程地质勘察与基础设计存在的问题及对策[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2011(01):78~79.

[5]郭升鸿.岩土工程勘察对建筑地基基础工程项目造价的影响[J].低碳世界,2014(3):121-122.

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