建設工程項目設計一般分為可行性研究,初步設計和施工圖設計三個階段。為了提供各設計階段所需的工程地質資料,勘察工作也相應地劃分為選址勘察(可行性研究勘察)、初步勘察、詳細勘察三個階段。對于工程地質條件復雜或有特殊施工要求的重要建筑物地基,尚應進行預可行性及施工勘察;對于地質條件簡單,建筑物占地面積不大的場地,或有建設經(jīng)驗的地區(qū),也可適當簡化勘察階段。各勘察階段的任務和工作內容簡述如下:
1選址勘察階段
選址勘察工作對于大型工程是非常重要的環(huán)節(jié),其目的在于從總體上判定擬建場地的工程地質條件能否適宜工程建設項目。一般通過取得幾個候選場址的工程地質資料進行對比分析,對擬選場址的穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質評價。選擇場址階段應進行下列工作:
①搜集區(qū)域地質、地形地貌、地震、礦產(chǎn)和附近地區(qū)的工程地質資料及當?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗;
②在收集和分析已有資料的基礎上,通過踏勘,了解場地的地層、構造、巖石和土的性質、不良地質現(xiàn)象及地下水等工程地質條件;
③對工程地質條件復雜,已有資料不能符合要求,但其它方面條件較好且傾向于選取的場地,應根據(jù)具體情況進行工程地質測繪及必要的勘探工作。
選擇場址時,應進行技術經(jīng)濟分析,一般情況下宜避開下列工程地質條件惡劣的地區(qū)或地段:(1)不良地質現(xiàn)象發(fā)育,對場地穩(wěn)定性有直接或潛在威脅的地段;(2)地基土性質嚴重不良的地段;(3)對建筑抗震不利的地段,如設計地震烈度為8度或9度且鄰近發(fā)震斷裂帶的場區(qū);(4)洪水或地下水對建筑場地有威脅或有嚴重不良影響的地段;(5)地下有未開采的有價值礦藏或不穩(wěn)定的地下采空區(qū)上的地段。
2初步勘察階段
初步勘察階段是在選定的建設場址上進行的。根據(jù)選址報告書了解建設項目類型、規(guī)模、建設物高度、基礎的形式及埋置深度和主要設備等情況。初步勘察的目的是:對場地內建筑地段的穩(wěn)定性作出評價;為確定建筑總平面布置、主要建筑物地基基礎設計方案以及不良地質現(xiàn)象的防治工程方案作出工程地質論證。本階段的主要工作如下:
①搜集本項目可行性研究報告(附有建筑場區(qū)的地形圖,一般比例尺為l:2000~1:5000)、有關工程性質及工程規(guī)模的文件。
②初步查明地層、構造、巖石和土的性質;地下水埋藏條件、凍結深度、不良地質現(xiàn)象的成因和分布范圍及其對場地穩(wěn)定性的影響程度和發(fā)展趨勢。當場地條件復雜時,應進行工程地質測繪與調查。
③對抗震設防烈度為7度或7度以上的建筑場地,應判定場地和地基的地震效應。
初步勘察時,在搜集分析已有資料的基礎上,根據(jù)需要和場地條件還應進行工程勘探、測試以及地球物理勘探工作。
工程地質勘探的任務
工程地質勘探一般在工程地質測繪的基礎上進行。它可以直接深入地下巖層取得所需的工程地質條件資料,是探明深部地質情況的可靠的方法。工程地質勘探的主要方式有工程地質鉆探、坑探和物探,其主要任務為:
1、探明建筑場地的巖性及地質構造,即以及各地層的厚度、性質及其變化;劃分地層并確定其接觸關系;以及基巖的風化程度、劃分風化帶;研究巖層的產(chǎn)狀、裂隙發(fā)育程度及其隨深度的變化;研究褶皺、斷裂、破碎帶以及其他地質構造的空間分布和變化。
2、探明水文地質條件,即含水層、隔水層的分布、埋深、厚度、性質及地下水位。
3、探明地面及物理地質現(xiàn)象,包括河谷階地、沖洪積扇、坡積層的位置和土層結構;溶巖的規(guī)模及發(fā)育程度;滑坡及泥石流的分布、范圍、特性等。
4、提取巖土樣及水樣,提供野外試驗條件。從鉆孔或勘探點去巖土樣或水樣,提供室內試驗、分析、鑒定之用??碧剿纬傻目涌卓蔀楝F(xiàn)場原位試驗提供場所和條件。
工程地質鉆探可根據(jù)巖土破碎的方式,將鉆進的方法分為以下四種:
沖擊鉆進
沖擊鉆進法采用底部圓環(huán)狀鉆頭。鉆進時將鉆具提升到一定高度,利用鉆具自重,迅猛放落,鉆具在下落時產(chǎn)生沖擊動能,沖擊孔底巖土層,使巖土層達到破碎之目的而加深鉆孔。
回轉鉆進
回轉鉆進法采用底部嵌焊有硬質合金的圓環(huán)狀鉆頭進行鉆進。鉆進中施加鉆壓,使鉆頭在回轉中切入巖土層,達到加深鉆孔的目的。在土質地層中鉆進,有時為有效地完整地揭露標準地層,還可以采用勺形鉆鉆頭進行鉆進。
沖擊-回轉鉆進
沖擊-回轉鉆進綜合了前兩種鉆進方法在地層鉆進中的優(yōu)點,以達到提高鉆進效率的目的。其工作原理是:在鉆進過程中,鉆頭克取巖石時,施加一定的動力,對巖石產(chǎn)生沖擊作用,使巖石的破碎速度加快,破壞粒度比回轉剪切粒度增大。同時由于沖擊力的作用使硬質合金刻入巖石深度增加,在回轉中將巖石剪切掉。這樣就大大提高了鉆進的效率。
沖擊-回轉-振動鉆進
沖擊-回轉-振動鉆進綜合了前三種鉆進方法在地層鉆進中的優(yōu)點,以達到提高鉆進效率的目的。采用機械動力所產(chǎn)生的振動力,通過連接桿和鉆具傳到圓筒形鉆頭周圍土中。由于震動器高速振動的結果,圓筒鉆頭依靠鉆具和振動器的重量使得土層更容易被切削鉆進,切鉆進速度較快。