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1钻探设备及工艺
岩土勘探工程是通过钻机钻进地表中,并在地下形成圆柱形的钻孔,从而从钻孔中来获取不同深度的岩芯、土和水样品,获取后的样品经过实验室分析后所得到的资料即是勘探的基础数据。进行岩土勘探时不仅工艺较为复杂,而且具有较强的综合性,因此需要准确划分地层和测定界限,还要做好原位测试工作,对原状土进行采集,所以在岩土工程勘察中,勘察质量往往取决于钻探技术和钻探方法的好坏。
1.1钻探设备
在进行岩土工程勘探时,进行钻孔所需要的所有装备都可以称之为钻探设备,其不仅包括钻机、钻探用泵、空气压缩机、动力机和传动装置,同时还包括与之配套的钻塔、拧管装置等。其以整体式和组装式两种装载方式存在,而在整体式中还可以将其分为固定式、拖引式和自行式。而且钻探设备按其用途不同还可以进行多种划分,其应用的领域也较为广泛,部分专用钻探设备则专用于其领域内的钻进工作。岩土工程勘探时,通过岩芯钻探设备和取样钻探设备来实现对地质的取样勘察。
1.2钻进方法
在岩土工程勘察过程中,在进行钻进过程中所采用的一切方法即称为钻进方法。在实际钻进过程中,可以采取的钻进方法较多,不论是按钻进工艺,还是钻进时是否采取岩芯或是回转钻进时破碎岩石所使用磨料的不同,都可以将钻进方法分为不同的类型。但无论哪种钻进方法都是为了在钻进过程中能够实现破碎孔和破碎井底岩石的需要。
2不同地层的钻探工艺
2.1粘性土
(可塑偏软/硬粘性土)针对软弱粘性土强度低、压缩性很大且渗透系数很小、触变性及流变性大等特点,可采取重锤冲击钻进和长/短螺旋钻进,如果钻探环境位于地下水位以下,可采取套管螺旋钻进或冲击回转钻进。重锤冲击钻进效率比较低,且对孔底附近一定范围内地层有扰动。螺旋钻进通过电动机带动螺旋钻杆在钻压作用下使钻头回转吃入地层,将地层按螺旋线逐步切削,切刮下的土质碎屑沿螺旋叶片上返到孔口,该方法钻进效率高且不用清洗设备。长螺旋钻进直径应小于1m,深度不超过15~20m之间。短螺旋钻进属于非连续型钻机,较之长螺旋钻效率稍低,其孔径多在2~3m内,钻进深度一般小于30m,最深不超过50m。冲击回转钻进对泥浆比例要求较高(表1),避免水流将钻进土层冲散混入泥浆。必要时可在回次终了时,停止送水,增加干钻进尺距离已获得土层样品,或采用双动双管取心钻具。对于硬塑状粘性土,一般的螺旋钻进在土的粘性较大时易发生埋钻或钻杆折断的现象,且对土层扰动较大,应尽量选用小肋骨钻头,冲击回转钻进方法。冲击回转钻进技术分)液动、气动和气液混合动力三种,具有效率高、钻具转速低、钻头寿命长和孔内事故少等特点。液动冲击回转钻进以清水或泥浆形成高压作为动力,钻孔直径一般为56~130mm,最大不超过400mm,钻孔深可达800~1000m;气动冲击回转钻进以高压空气为动力,钻孔直径介于65~228mm之间,最大可达到762mm。施工中应先慢速钻进,使钻头切入土层后改用中速转进,可加快钻进速度且钻具提升阻力小。
2.2砂层
该地层的钻探工艺与砂粒粒径有很大关系,且受地下水影响较大。螺旋钻进适合砂土中粘粒含量较高且砂粒主要为粉细砂的地质环境,如果需深孔钻进,可在施工后期换用小直径螺旋钻。粉细砂杂粘性土情况下,应降低钻速,减小钻进压力,泵量调整至适中。回次终了前,应以泥浆清洗钻孔,将孔内悬浮的粉细砂带入泥浆池后方可停泵,减小沉砂卡钻事故发生的几率,停泵后干钻0.3~0.5m,确保岩心不脱落。对于中粗砂、砾沙以及地下水位以下的沙土,一般采用品字形硬质合金钻头,低转速,灌浆泵吸反循环钻进,过程中需不断浮动钻具,慢提快放,形成空底反循环。因钻头外径略大于岩芯管,所以能很好地约束岩芯管,确保岩芯的原始结构。没回次终了前,以泥浆清洗钻孔,去除空中悬浮粗、砾沙,防止沉砂卡钻。最后停泵干钻0.2~0.3m,停止浮动钻具精细干烧,防止钻孔周壁坍塌造成废孔,并带出岩芯样品。
2.3卵石层
在卵石层进行钻探时,其工艺受到的影响较多,所以在不同的地层条件下需要采用不同的钻探工艺来进行勘探工作。对于较薄地层情况下,可以利用泥浆护壁回转方法进行钻进,而当遇到较厚地层时,在粘性土含量较低的情况下,则可以利用跟管进行钻进,确保进尺的连续性和顺利性。利用回转钻时时则适用于地层密实度较高的情况,这样可以有有效的起到保护孔壁坍塌的发生。为了确保孔壁能够得到有效的保护,必要时也可以采用投入粘土球的方法进行钻进。而一时有塌孔现象发生时,则需要采取必要的措施,往往是通过加大泥浆浓度,或是在钻到一定深度后拔出钻具放入跟管的方法来继续进行钻进,而且在对钻进的速度进行有效的控制。利用反丝套管来避免出现丝扣脱滑现象的发生。另外在砂层和卵石层钻进时,则需要采用高质量的泥浆进行钻进,有效的起到保护孔壁的作用。
3结语
关键词:岩土工程勘察报告编写质量控制
一、有关岩土工程勘察
1.岩土工程勘察定义。岩土工程勘察,英语为geotechnicalinvesigation,就是根据建设工程的要求,查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件,编制勘察文件的活动。
2.岩土工程勘察阶段。按其进行阶段可分为:预可行性阶段、工程可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段、补充勘察、施工勘察等。
3.岩土工程勘察对象。根据勘察对象的不同,可分为:水利水电工程(主要指水电站、水工构造物的勘察)、铁路工程、公路工程、港口码头、大型桥梁及工业、民用建筑等。由于水利水电工程、铁路工程、公路工程、港口码头等工程一般比较重大、投资造价及重要性高,国家分别对这些类别的工程勘察进行了专门的分类,编制了相应的勘察规范、规程和技术标准等,通常这些工程的勘察称工程地质勘察。因此,通常所说的“岩土工程勘察”主要指工业、民用建筑工程的勘察,勘察对象主体主要包括房屋楼宇、工业厂房、学校楼舍、医院建筑、市政工程、管线及架空线路、岸边工程、边坡工程、基坑工程、地基处理等。
4.岩土工程勘察内容。岩土工程勘察的内容主要有:工程地质调查和测绘、勘探及采取土试样、原位测试、室内试验、现场检验和检测,最终根据以上几种或全部手段,对场地工程地质条件进行定性或定量分析评价,编制满足不同阶段所需的成果报告文件。
5.岩土工程勘察的方法与技术。岩土工程勘察的方法或技术手段,有以下几种:(1)工程地质测绘。工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。(2)勘探与取样。勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的;并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。(3)原位测试与室内试验。原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。(4)现场检验与监测。现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,并以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。此项工作主要是在施工期间内进行,但对有特殊要求的工程以及一些对工程有重要影响的不良地质现象,应在建筑物竣工运营期间继续进行。超级秘书网
二、努力提高报告的编写能力
1.要具备牢固的地质地貌和工程理论地质基础理论方面,主要是岩石学、构造地质学、第四纪地质学和地貌学;工程地质方面,主要是土质学、土力学、工程地质分析、工程动力地质学、工程地质勘察。
2.要熟悉和把握有关的规范规程规范规程既是经验的总结,又是技术的指南,具有很强的勘察工作指导性。对于国家的、行业的、省和地方的有关规范规程,必须熟悉把握,并在具体勘察工作中认真执行。
3.要了解工作区的地质情况对于勘察地段的区域地质、水文地质、工程地质资料,应尽可能地搜集并熟悉。对于邻近地段已有的工程地质勘察资料,也要尽可能了解,以便在勘察工作中发挥其参考作用。
4.要把握工程设计的基本要求和基础施工的技术要点只要明确了工程设计的基本要求和基础施工方法,作出的工程地质评价才能有的放矢、正确客观,提出的建议才能合理适用。
5.要切实保证第一手资料的质量岩土工程勘察报告是工程地勘察的最终成果。一份高质量的勘察报告,必须来自于高质量的第一手原始资料。
6.提高综合知识方面的技能。如基本的数理统计知识、文字表达能力、编图技巧、综合分析能力。
三、确保岩土工程勘察质量
1.严格按基本建设程序办事,先进行地质勘察后设计。对无地质勘寒资料工程的设计应不予报建,对(未能按照相应的等级)降级进行地质勘察的工程不予报建。
2.提高地质勘察单位员工的质量意识,加强职业道德教育,健全岗位责任制度,培养良好的认真负责的工作作风,避免出现地质勘察资料的失误。
3.建立审查、复核制度,对室内室外技术资料要有资深的专业人员进行审查和复核,敢于对钻探、土工试验结果提出质疑,并通过对相近建筑物的钻探资料对照分析,确保资料的准确性。必要时可重探可疑探点、可重做相关试验。
4.要根据建筑物的安全等级与场地类别,并结合地质历史(注意收集相关资料)与地形特色进行探点的布设,并按规范进行相应比例和数量的取土探孔和原位测试探孔的布置,避免漏探特殊地质现象。
5.勘察布孔。勘察与设计的接口:收到设计人的勘察任务书后,应认真阅读,仔细分析,充分了解设计意图,不明白的地方及时与设计人沟通,存在疑虑的地方需向设计人提出。设计人往往有偏于保守的倾向,如对地基承载力要求过高、要求一桩一钻、对桩基承载力提出过高要求等。由于岩土体始终是一个灰箱,无法彻底查清岩土体的分布及其物理力学参数,在做与岩土相关的工程设计时固然要留有一定的安全富余度,但是必须在了解场地岩土条件的情况下才能准确把握安全的尺度,采用过于保守的岩土参数,过高的安全系数将不可避免的造成工程建设的极大浪费。做岩土工程勘察的人一般比做结构设计的人更清楚或者更容易把握场地的岩土条件情况,因此岩土工程师应当,也有必要提出意见供设计人参考。在勘察任务书与工程平面布置图确认无误后,勘察人员应到现场踏勘,了解场地情况,并提出勘察纲要供钻探等供外业使用。
参考文献:
【关键词】岩土工程; 勘查; 地基处理
中图分类号:TU4 文献标识码:A 文章编号:
涉及并渗透于建筑、能源、交通、水利、农业灌溉、海洋港岸、生态保护等一系列行业的工程地质专业,是一个传统的大专业,其专业发展和技术水平都与国民经济发展密切相关。工程地质专业经过近二十年的发展与完善,其中的一个小分支—岩土工程,已从中分离出来,成为一个独立专业,工程地质勘察专业已实现了向岩土工程勘察方向发展。
一、何谓岩土工程勘察
工程地质占据除了建筑之外的大多数其它行业,而岩土工程则主要集中在建筑行业,作为一项为建筑工程设计、施工提供地质勘察成果及各项岩土工程参数的岩土工程勘察,是地基设计的基础,是工程建设中必不可少的重要环节。岩土工程勘察包括现场钻探、原状土取样、室内试验和现场原位测试等方面,其方法或技术手段,有以下几种:1、工程地质测绘;2、勘探与取样;3、原位测试与室内试验;4、现场检验与监测。
二、岩土工程勘察的基本任务
建筑工程在进行详勘之前,应收集附有坐标和地形的建筑总平面图,场区的地面整平标高,建筑物的性质、规模、荷载、结构特点、基础形式、埋置深度、地基允许变形等资料。从此要求中我们可以看出,岩土工程勘察的主要任务是如实地弄清楚拟建场区水文地质和工程地质条件,提供准确的关系到基础设计安全性、经济性和可行性的岩土工程特性指标和地基基础设计参数,并对建筑场地进行稳定性和适宜性评价,进而提出经济合理的岩土利用、整治、改造的建议和方案。具体地讲:
1、查明勘察范围内场地原始地貌、地形,岩土层的类型、成因、分布、深度、工程特性和变化规律,并对地基的稳定性和均匀性进行分析、评价;
2、查明建筑物范围内及周边场地一些特殊土的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度,并提出相应防治措施的建议;
3、查明建筑物范围内及周边埋藏的孤石、河道、兆浜、墓穴、旧基础、防空洞等对工程不利的埋藏物及其分布范围;
4、查明地下水埋藏类型、情况、水位,水位变化幅度及规律、补给及排泄条件,并科学地评价地下水(土)对建筑材料的腐蚀性;
5、查明包括滑坡、岩溶、采空区、泥石流、地面沉降、活动断裂、危岩和崩塌、场地和地基的地震效应等影响建筑场地稳定性的不良地质作用,并提出相应防治措施的建议;
6、对于基坑工程,还应查明其周边环境,提供基坑设计所需的岩土参数,分析评价放坡开挖的可能性和基坑边坡稳定性,以及基坑开挖与降水对地基变形、周围建筑物和地下设施的影响。
三、岩土工程勘察过程中存在的问题
由于受岩土工程技术人员对勘察规范的理解不透、执行不当,以及某些规范、标准的不健全、不完善等因素的影响,使得在岩土工程勘察过程中常存在一些问题。为了保证勘察成果的质量,为了提高勘察技术水平,须将岩土工程勘察中常见问题加以归纳、分析,并对其产生的原因进行探讨,以有针对性地采取相应的预防及控制措施,来保证勘察成果的客观、真实、准确。
1、地质形态问题
主要对有不明地下物体、空洞及其分布形态、埋藏位置和埋藏深度的确定。
2、界面划分问题
主要有地质构造和软弱结构面的判定、岩土体和岩石风化程度的界面划分,以及不良地质体地质界面的确定等。
3、岩土参数问题
主要是那些难于取到原状岩土样和难于进行室、内外试验的岩土层即粗颗粒土、残积土和风化岩等,其岩土设计参数(承载力、变形指标等)难于确定。
4、技术素质问题
一方面,勘察各专业之间由于缺乏技术交流、内部沟通,对各自技术服务的对象和技术发展状况不了解;另一方面,部分勘察技术人员缺乏对勘察各专业的野外和室内原始资料的整理、分析、利用的能力,缺乏如何辨别真伪、去伪存真、补充印证、归纳总结的能力。
四、岩土工程勘察中应注意的问题
1、做好与设计部门沟通
由于勘察成果的直接使用者就是建筑工程的设计人员,因此,进行工程勘察前,需通过与设计人员的有效沟通,在充分了解项目设计意图及清楚拟建物工程特性的基础上方可进行具体的勘察,只有这样,才能使勘察工作做到经济合理、有的放矢,进而给设计人员提供最有用、最直接、最准确的勘察成果。目前,由于某些勘察单位对与设计部门沟通这一环节重要性的认识并不充分,往往会造成勘察项目的返工,对此,必须避免。
2、注意各类等级的划分
在进行岩土工程勘察时,应在满足规程、规范要求的前提下,通过最经济、最科学、最合理、最有效的勘察手段落实好勘察目的、勘察任务及勘察工作量,进而在满足勘察目的与任务的同时实现勘察过程中所用成本最少。其中,能够使勘察实现节约的一个重要方面就是勘察工作量经济、合理、安全的布置,要达成此目标,必须按相应的分级标准来确定项目的相关等级,只有充分了解如勘察等级、拟建物安全等级、地基复杂程度等级、重要性等级等各类等级,才能更好地布置勘察工作量。
3、选择勘察的基础方案
选择适宜的勘察基础方案,这是做好勘察的保证。基础方案的选择应依据场地地层情况及区域经验综合进行,忽视任何一方面均可能造成错误。勘探单位一方面不能以自身单位利益的驱动而片面提供本单位具有的桩机类型的地基基础方案建议,另一方面不能受甲方影响或认为设计单位提供的地基基础方案一定行而更改勘探报告的基础方案建议。基础方案确定要在深入了解设计方案、保证勘察成果的基础上,与设计人员沟通交流,使得各个程序顺畅有效的进行,从而真正地保障工程的质量。
4、合理地运用勘探技术
工程勘察的技术与手段在现代科技迅猛发展的推动下,有多种,但任何技术虽都有其适用性,也有其局限性,要有效地解决某些复杂的岩土工程勘察技术问题,必须合理地选择、运用工程物探技术与传统的勘探技术相结合,采用多种勘察手段联合使用,互相补充、互相验证。另外,通过各种先进、间接的勘察手段所获取的资料应与如钻探、原位测试、岩土试验等传统的勘察方法、施工检测、施工监测成果进行对比、验证,并建立相对应的经验关系,以更好地确保工程勘察质量。
五、结论
总之,各项工程建设在设计和施工之前必须严格按照基本建设程序要求及相应的规范进行岩土工程勘察,鉴于勘察成果的质量将直接影响建设项目的工程造价和工程安全,因此,其所勘察的成果不仅要客观、真实地反映勘察场地的地形、地貌、岩土性质、地层构造、地下水和不良地质现象等问题,最重要的是进行正确合理的岩土工程分析评价,只有这样,才能为建设项目提供合理可信的岩土工程参数和建议。
【参考文献】
[1]孔金标.岩土工程勘察相关问题探讨.建筑科技与管理,2010(6).
[2]滕延京,等.建筑地基础设计规范理解与应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.