建筑工程巖土勘察地層劃分原則
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[摘要]巖土勘察是建筑工程項目實施中的主要工作內(nèi)容,其可以了解相關(guān)區(qū)域內(nèi)的巖土性質(zhì)及分布特點,以便選擇合適的施工技術(shù)和工藝等,降低項目推進的風(fēng)險。在此過程中,應(yīng)該以地層劃分為重點,根據(jù)不同地層的性質(zhì)和特點實施針對性劃分,以確保工程建設(shè)人員全面了解當(dāng)?shù)氐牡貙訝顩r,在建設(shè)中采取有效的應(yīng)對措施,保障建筑工程的質(zhì)量效果。本文將對建筑工程巖土勘察的基本內(nèi)容加以介紹,分析建筑工程巖土勘察中地層劃分的目的,探索建筑工程巖土勘察中的地層劃分方法與原則,為實踐工作提供參考。
[關(guān)鍵詞]建筑工程;巖土勘察;地層劃分;原則
地層結(jié)構(gòu)特點和分布特點等,都會對建筑工程的施工建設(shè)造成直接影響,為了最大限度保障工程質(zhì)量效果,必須積極開展巖土勘察工作,在了解地層具體力學(xué)狀態(tài)的基礎(chǔ)上,制定切實可行的施工建設(shè)方案,避免受到意外因素的影響而造成質(zhì)量安全問題。而地層劃分是巖土勘察中的主要內(nèi)容,能夠以相關(guān)地層數(shù)據(jù)為依托構(gòu)建模型,從而幫助工作人員更直觀地分析地層特征,以便在設(shè)計和施工作業(yè)中獲得可靠的支持。不同區(qū)域內(nèi)的地層特點存在較大的差異性,因此也給地層劃分工作帶來了較大困難,必須明確相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中的基本劃分原則與方法,在實踐中提高地層劃分的合理性,獲得更加可靠的巖土勘察結(jié)果。
1建筑工程巖土勘察的基本內(nèi)容
巖土工程勘察是當(dāng)前建筑工程建設(shè)中的基本內(nèi)容,可以提供更多的參考依據(jù),保障設(shè)計和施工的順利推進。因此,應(yīng)該掌握巖土勘察的具體內(nèi)容和基本要求,以保障獲得更加可靠的勘察數(shù)據(jù)。土層結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式具有較大的差異性,因此在確定勘探點深度時也應(yīng)該考慮到實際需求。在住宅建筑工程的巖土勘察當(dāng)中,如果存在5~6層的磚混結(jié)構(gòu),則應(yīng)該將勘探點的深度控制在15m左右。而在商場建筑工程的巖土勘察當(dāng)中,由于上部荷載相對較大,對于結(jié)構(gòu)承載力和穩(wěn)定性的要求更高,15m的勘探點深度顯然無法滿足實際要求,因此應(yīng)該根據(jù)實際情況拓展深度,反映該區(qū)域的實際地質(zhì)狀況,避免在后續(xù)建設(shè)中面臨較大的風(fēng)險[1]。工程地質(zhì)狀況也是決定勘探點深度的主要因素,尤其是存在較大的不良地質(zhì)時,包括了松散砂土和淤泥質(zhì)土等等,則應(yīng)該適當(dāng)加深勘探點的深度。除了深度因素外,勘探點之間的距離也會對最終的結(jié)果產(chǎn)生影響,應(yīng)該結(jié)合地基情況進行確定。尤其是當(dāng)?shù)刭|(zhì)狀況較差時,則需要適當(dāng)縮小各個勘探點之間的距離,更加全面地分析當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況,避免影響建筑工程的施工效果,消除其中的質(zhì)量安全隱患。取樣和原位測試也是巖土勘察中的主要內(nèi)容,在試驗中應(yīng)設(shè)置6組以上,取最終結(jié)果的平均值,降低試驗誤差。取土孔的數(shù)量應(yīng)該結(jié)合工程的實際要求來進行確定,一般在4-8個左右[2]。這就要求工作人員做好現(xiàn)場情況的全面調(diào)查工作,以確?,F(xiàn)場布置的合理性,防止在勘察結(jié)果中出現(xiàn)較大的偏差。在完成第一個孔的取樣和原位測試工作后,能大致了解地層分布特點,以第二個孔的標(biāo)高為依據(jù)確定取樣間距。
2建筑工程巖土勘察中地層劃分的目的
我國建筑行業(yè)的發(fā)展面臨前所未有的機遇和挑戰(zhàn),如何最大限度保障工程質(zhì)量效果,為人民群眾創(chuàng)造安全舒適的居住環(huán)境,成了目前面臨的主要難題。地層劃分工作作為巖土勘察中的基礎(chǔ)性工作,可以在獲取地層性質(zhì)的基礎(chǔ)上,提供更加可靠的地質(zhì)資料,以滿足設(shè)計單位和施工單位的不同使用需求,在建筑工程建設(shè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。為此,工作人員需要了解建筑工程區(qū)域內(nèi)的地形地貌狀況、地質(zhì)構(gòu)造情況和地層條件等信息,明確巖土勘察的具體要求和測試結(jié)果,確保在劃分中更具規(guī)范性和科學(xué)性。劃分依據(jù)較多,包括地層形成的基本原因、年代、連續(xù)性和厚度等等,同時建筑工程建設(shè)會受到差異化地層因素的影響,這也可以作為劃分的基本依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。通過劃分不同的地層,可以找到區(qū)域內(nèi)地質(zhì)狀況的規(guī)律與特點,從而分析地層是否對建筑工程的建設(shè)產(chǎn)生影響,以便選擇更好的區(qū)域進行施工建設(shè),而注重對不良地質(zhì)區(qū)域的有效避讓和處理[3]。以當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)狀況為依據(jù),還可以幫助工作人員完成各類文件的編制和圖紙的繪制,包括勘察成果和地質(zhì)剖面圖等等。只有確保項目所在區(qū)域的穩(wěn)定性,才能在地基建設(shè)中降低外界因素的干擾,提高地基的整體承載力和穩(wěn)定性,在基坑設(shè)計與施工中更具參考性。變形不大的區(qū)域和承載力較高的區(qū)域有利于建筑工程的施工,而地層呈現(xiàn)出濕陷性、液化和存在軟弱夾層時,則會施工建設(shè)造成負(fù)面影響。
3建筑工程巖土勘察中的地層劃分方法
3.1第四紀(jì)地層地質(zhì)劃分
在建筑工程建設(shè)中,第四紀(jì)地層會對整體建設(shè)效果產(chǎn)生直接影響,而且分布范圍較廣,呈現(xiàn)出復(fù)雜性的特點,內(nèi)部存在較多的松散堆積物,而且?guī)r相隨著時間的推移也會發(fā)生較大的改變。在對其進行劃分時也有不同的方法,比如可以根據(jù)生物殘骸的類型實施劃分,即古生物法,根據(jù)間冰期和冰期的不同實施劃分,即古氣候法,根據(jù)不整合面和侵蝕面實施劃分即構(gòu)造法,根據(jù)化學(xué)性質(zhì)實施劃分,即地球化學(xué)法以及古人類與考古法等等。
3.2地層劃分原則
(1)總體原則由于地質(zhì)狀況存在復(fù)雜性的特點,因此在劃分地層時也應(yīng)該考慮到不同因素的影響作用,除了要滿足基本的沉積韻律外,還要從顆粒大小、比重大小等方面加以綜合考量,明確具體的巖層形成規(guī)律與特點?!皟杉墕卧痹瓌t在地層劃分中的應(yīng)用較多,不僅要明確巖土物理力學(xué)性質(zhì),而且要掌握地質(zhì)學(xué)的相關(guān)知識。在地層劃分工作中,應(yīng)該對亞層的數(shù)量實施有效控制,主層中包含了不同成因和形成年代的地層。第②主層的第1亞層則可以用②1表示[4]。在地層劃分過程中不僅要遵循地質(zhì)的基本特點和規(guī)律,而且也要考慮到建筑工程的實際建設(shè)需求,明確可靠地基基礎(chǔ)持力層和不利層位的特點,其中軟弱夾層和濕陷性土層、液化土層等都屬于不利地層。應(yīng)該首先考慮到巖土的形成年代,再考慮其具體的成因和巖性等,這是主層劃分的優(yōu)先順序,在亞層劃分中則優(yōu)先考慮力學(xué)性質(zhì)、巖性和密實度等。應(yīng)該明確《巖土工程勘察地層層序劃分標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)要求,以確保在整個劃分過程中的規(guī)范性和科學(xué)性。(2)主層劃分地層形成的年代是劃分工作中的主要參考依據(jù),而在建筑工程建設(shè)中不僅要考慮到形成年代對設(shè)計和施工的影響,還應(yīng)該考慮到其他因素的影響,因此在劃分主層時應(yīng)該綜合考量不同要素的特點,同一年代的地層也可以劃分為不同主層,但是嚴(yán)禁出現(xiàn)不同年代的情況。按照由上到下的原則實施劃分,體現(xiàn)不同的覆層特點和時代。年代更加久遠(yuǎn)的地層,則應(yīng)該用更大的標(biāo)號進行標(biāo)記,因此③層應(yīng)該在④層之上,工作人員可以根據(jù)不同標(biāo)號的大小分析不同地層的性質(zhì)特點,這樣更具直觀性。除了要優(yōu)先考慮形成年代外,還應(yīng)該分析地層的成因來進行劃分,在同一個主層當(dāng)中不能出現(xiàn)沉積環(huán)境差異較大的地層,比如在同一個主層中不能同時出現(xiàn)洪積層、沖積層和湖積層。在地層劃分中也會出現(xiàn)特殊的情況,為了滿足實際工作需求,可以對其實施單獨劃分,比如可受力層具有較大厚度,而且呈現(xiàn)出良好的力學(xué)性能時,則應(yīng)該進行特殊處理,為建筑工程施工建設(shè)提供更多的參考依據(jù)[5]。主層劃分中還包含了呈現(xiàn)出特殊性質(zhì)的地層,包括了鹽漬土、濕陷性土和液化土等等。如果土層會對將來建設(shè)工作產(chǎn)生較大的影響,也需要進行劃分,比如建筑工程的樁基施工會受到漂石的影響,導(dǎo)致砂層整體性質(zhì)發(fā)生變化,因此需要進行特殊對待,以降低施工建設(shè)的風(fēng)險。當(dāng)?shù)貙雍穸瘸^相應(yīng)的閾值后,對其實施劃分時應(yīng)該采用多個主層,以更加精細(xì)化的分析地層性質(zhì),同時在同一主層中可以包含耕土、填土和植被土等等,隨著厚度的增大則應(yīng)該結(jié)合其基本特點實施劃分。如果天然基礎(chǔ)持力層的厚度較大,但是其具有較好的物理力學(xué)性質(zhì),因此可以不必再進行分層,同時樁端持力層如果具有良好的物理力學(xué)性質(zhì),也可以不進行再次劃分。(3)外層劃分工作人員應(yīng)該明確地層順序并實施詳細(xì)的描述,尤其是在厚度超過0.3m的地層中需要單獨設(shè)定為一個描述層,以全面分析地層的特點,為建筑工程建設(shè)提供可靠依據(jù)。當(dāng)薄夾層的厚度在0.1~0.3m之間時,應(yīng)該明確具體的巖土狀態(tài),描述過程中也要加以確定,防止孔位厚度過大而造成數(shù)據(jù)丟失的情況。取樣工作和測試工作是外業(yè)作業(yè)的基本內(nèi)容,應(yīng)該選擇具有代表性的位置,通常選擇小夾層,巖土厚度控制在0.3m以上[6]。如果連續(xù)露出的厚度較大,需要明確具體的深度和顏色特點等,以便在描述過程中更加清晰和準(zhǔn)確。(4)大層劃分地層沉積的時間會對地質(zhì)狀況產(chǎn)生較大的影響,這是大層劃分的主要依據(jù),在劃分填土滑坡等堆積層的過程中,應(yīng)該避免和正常的沉積層劃分在同一個大層。如果地層呈現(xiàn)出松散性的特點,而且存在較厚的堆積情況,那么回旋特征也具有較大的差異性,呈現(xiàn)出周期性變化的特點,因此可以在大層劃分中以回旋特征為基本依據(jù),如果回旋特征不存在較大的差異性則可以將其劃分為同一個大層。如果當(dāng)?shù)氐貙訝顩r不佳,可能對建筑工程的建設(shè)工作產(chǎn)生不良影響,則應(yīng)該實施單獨劃分。在松散地層當(dāng)中,應(yīng)該合理控制同大層連續(xù)厚度,一般在10~15m左右[7]。(5)亞層劃分在劃分完主層之后才能開展亞層的劃分工作,主要劃分依據(jù)包括了巖性、物理力學(xué)性質(zhì)和密實度等等。應(yīng)該掌握地層的空間分布特點和覆蓋關(guān)系等,以便采取由上至下的原則實施編號,為相關(guān)工作人員的數(shù)據(jù)分析提供依據(jù),沉積順序不會對亞層代號產(chǎn)生直接影響,主要采用①1和②3、③x等進行標(biāo)記。為了滿足后期數(shù)據(jù)分析的要求,在劃分亞層的過程中應(yīng)該合理控制數(shù)量,避免給后續(xù)工作造成較大的麻煩。同一個主層雖然形成的年代相同,但是工程特性和巖性會有較大的不同,因此可以根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)實施劃分。亞層在相同的地貌單元和地質(zhì)單元的同一主層當(dāng)中呈現(xiàn)出唯一性的特點,這也是降低劃分難度、保障數(shù)據(jù)使用價值的關(guān)鍵。物理力學(xué)性質(zhì)和土體的實際狀態(tài)、密實度等都可能出現(xiàn)較大的不同,這也是影響工程建設(shè)的主要因素,因此可以在不同亞層中對其進行針對性地分析和評估,以滿足實際建設(shè)需求,避免產(chǎn)生不利影響[8]。在不同的地層當(dāng)中,風(fēng)化程度也存在較大的差異性,因此也可以作為亞層劃分的主要依據(jù),同時要考慮到巖石破碎程度的影響,以次亞層進行描述。如果土體的厚度相對較大,而且會對地層參數(shù)產(chǎn)生不同的影響,處于主要受力層和基礎(chǔ)持力層當(dāng)中,則應(yīng)該明確其具體的影響特點進行劃分。在相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中,對于亞層的厚度做出了明確的規(guī)定,一般不低于0.5m,在特殊情況下可以并入其他的土體,尤其是當(dāng)力學(xué)性質(zhì)的差異不大時可以視為同一亞層,如果厚度低于0.5m的區(qū)域不大,也可以歸入到同一個亞層當(dāng)中。(6)透鏡體和互層地層處理雖然巖土類別存在較大的差異,但是在同一個主層當(dāng)中可以按照一定的原則進行合并處理,比如同成因的互層地層和工程特性差異不大的地層等。如果有薄層出現(xiàn)在連續(xù)互層當(dāng)中,由于厚度不大,因此在劃分主層的同時,也可以分析其巖性特點做好進一步劃分,通過亞層來描述其基本特點。當(dāng)主巖性亞層的占比較大時,應(yīng)該將其單獨劃分為主層,一般占比不低于50%,如果主層和其他層為透鏡體和亞層,則需要使用主層號進行標(biāo)識。(7)地層處理建筑工程項目的建設(shè)周期,勘察階段也有所不同,應(yīng)該確保各個分層模型的統(tǒng)一性,防止對資料獲取和勘察報告編制效果等產(chǎn)生影響,即各個層位不能出現(xiàn)較大的改變。隨著時間的推移,可以分層特點會出現(xiàn)較大的變化,而且也有新的地層出現(xiàn),則需要對勘察報告實施調(diào)整,確保各層的內(nèi)容與實際情況對應(yīng),而且?guī)椭嚓P(guān)人員明確具體的變化因素等。在地層劃分的過程中,不僅要考慮到鉆孔記錄的基本要求,而且還要做好數(shù)據(jù)的全面檢查,全面獲取地質(zhì)測繪資料,做好室內(nèi)試驗工作,明確具體的原位測試成果,以保障分層的合理性及科學(xué)性。在剖面圖的繪制過程中,應(yīng)該結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)進行檢查,保障結(jié)果的可靠性及實用性,為工程建設(shè)提供依據(jù)。要根據(jù)實際情況的變化,做好分層模型的調(diào)整,以獲得更加精確的成果。
4結(jié)語
對于地層的合理劃分,可以為建筑工程建設(shè)提供更加可靠的依據(jù),獲取項目所在區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)狀況,滿足設(shè)計與施工需求,已經(jīng)成為巖土勘察中不可或缺的重要內(nèi)容。在實踐工作當(dāng)中,應(yīng)該掌握第四紀(jì)地層地質(zhì)劃分和工程地層劃分的基本方法與原則,特別是在了解總體原則的基礎(chǔ)上,分析外層劃分、主層劃分和亞層劃分的要點,保障劃分的合理性及科學(xué)性,同時做好透鏡體和互層地層處理,以達(dá)到工程建設(shè)的要求,最終在決策中能夠起到良好的輔助作用。
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作者:邵麗娟 單位:江蘇省巖土工程公司
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