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摘要:按照地质结构划分建筑场地时,一般先可以分出坚硬、半坚硬岩石地基和松散土石地基,前者在一般情况下都能满足建筑物的要求;后者则又可根据岩性均一程度划分为均一土石地基、稳定成层土石地基,和厚度变化强烈且夹有透镜体的成层土石地基。不同的建筑有不同的地质结构要求,本文将对四类常见建筑工程项目的地质问题及勘察要点展开探讨。
关键词:工程;岩土地质;问题;勘察
引言:
地质结构是泛指土石的成层特性、产状、层厚变化、各层土石的性质等。它对基础砌置深度、基础结构、保证建筑物稳定的措施以及施工方法等有很大的影响,如果在建筑物影响所及的深度内有不良的土层,往往需采取大大增加建筑经费的措施,为了保证建筑物建得经济而稳定,必须选择适宜的地质结构。
一、城市及工业民用建筑的岩土地质问题及勘察重点
一个城市往往有许多各种工厂,必需的交通线路和枢纽,必要的居住区及公用设施和文化卫生设施等大量建筑物。它们大多数是浅基础建筑,基础砌置深度多小于5米,影响深度仅及十几米,作用于地基的主要是静荷载。由于以上原因,城市及工业民用建筑的岩土地质问题常表现在以下三个方面:
第一是区域稳定性,它是关系建筑工程全局的问题,直接影响建筑场地和建筑物基础形式的选择。新构造运动、地震与火山、建筑物周边附近地区的不良地质现象是控制建筑工程的区域稳定性的重要因素。
第二是地基稳定性,地基稳定性问题主要包括承载力和沉降问题。覆盖层的性质、厚度与均匀性和下伏基岩的深度与基岩面的产状、形态和起伏程度都是地基稳定性的重要因素。地基土的不均匀性会引起地基不均匀沉降;软土会引起地基过度沉降和承载能力不足。
第三是基础工程施工。在建筑基础施工过程中,常见的问题主要包括基坑涌水、基坑边坡与坑底破坏、基坑流土、黄土湿陷和周边建筑物破坏等问题,这与地基土的性质和水文地质条件等直接相关。
因此,规划设计这类建筑物所需进行的工程地质勘察主要注意以下三点:
第一,地形地貌特征,土层剖面和土物理力学性质,地下水的埋藏深度、动态特征和化学成分,是勘察中主要研究对象;
第二,需要进行大量的浅孔勘探,分析大量土样,和观测、分析地下水;
第三,勘探坑孔往往按方格网或勘探线布置,深度一般以穿过整个活动层为限。
二、道路建筑工程岩土地质问题及勘察重点
道路干线延伸很长,往往联系着各种不同的气候带,沟通各种不同的地形和地质结构的地区,所以,这种建筑物的特点首先是:它往往要穿过地质条件不良的地区,其稳定性和正常营运常常要受到各种动力地质作用的威胁。这些作用主要是:在山地斜坡区有泥石流、岩溶、强烈的斜坡剥蚀作用等;在平原或高原地区有沼泽层上路堤的沉陷等;在特殊的气候带内有风沙和冻胀、冰椎等。其次,道路都有一定的限制斜度,而通过的地形又复杂,故在整个线路上总有一系列的填方和挖方段,于是人工边坡的稳定性就成为道路建筑安全和经济的主要工程地质问题。
因此,为这类建筑物进行工程地质勘察的首要任务,是在勘察的最初阶段就指出,由于地质条件而会使道路结构复杂化或必须采取特殊措施的地段,查明在这些地段内威胁线路的动力地质作用的基本特征,获得保证线路顺利通过这些地段或设计防治措施的工程地质资料。另外,在所有这些地段内进行工程地质勘察时,研究地质结构、水文地质条件和岩石物理力学性质,主要是为了正确解决人工边坡的允许坡度和边沟的深度等问题。在条件比较简单的地段,一般可以采用标准设计,而在复杂地段则必须采用特殊设计[2]。
三、桥梁建筑工程岩土地质问题及勘察重点
当道路跨越河流、山谷或与其它交通线路交叉时,为了保证道路的畅通和安全,往往要修建桥梁。由于桥梁所处的地质环境一般比较复杂,所以在修建过程中,常遇到一些比较复杂的工程地质问题,给道路建设带来危害。如傍坡旱桥及江河、溪沟两岸斜坡上的桥梁墩台、在明挖基坑施工中常产生基坑临时性边坡滑动、坍塌,有的甚至使部分山体斜坡被牵动滑移;而位于河床和较大溪沟中的桥墩,常遇有基坑涌水,和水流底蚀掏空墩基等问题;另外,也有因地基较弱、或强度不均一、或基础位于不稳定的滑坡体中,引起不均匀沉陷或基础滑移以及桥墩被剪断等问题。这些问题的产生会阻碍施工进展甚至改变设计、报废工程。
因此,在选择桥址时,应该注意的工程地质条件主要有:地貌条件,覆盖层和基岩的岩性,地质结构、及土石的工程地质性质,某些不良地质作用等。另外,不同结构的桥梁对于地质的要求也是不一样的,在选择桥型时也要注意以下岩土地质结构:简直梁桥和悬臂梁桥对不均匀沉陷敏感性差,对岩土地质要求较低;连续梁桥对地基不均匀沉陷感性强,对岩土地质条件要求较高;拱桥要求两岸应有良好的地基,最好建在基岩上;悬索桥除了要求两岸桥塔下有良好的地基外,还要求两岸有能够锚固钢索的良好地层,这类桥梁适合建在水深、覆盖厚度大、不易建造桥墩的河流上。
四、隧道及其他地下建筑工程岩土地质问题及勘察重点
隧道是修建在地层内的中空通道,这类建筑物除少部分利用已有的地下洞外,大部分是在岩(或土)层内开挖出来的。开挖就破坏了岩(土)体的初始平衡条件,而引起从应力重新分布,结果往往使洞体周围一定范围之内的岩体松弛,如不及时处理便会造成坍塌,严重的坍塌可由洞顶向上发展直达地表,造成地表沉陷,以致使位于洞上的地表建筑毁坏。在不良地质条件下,施工过程中还会造成大量坍方、涌水;在特定的地质条件下还可遇到有害气体和过高的温度。
所以隧道及地下洞室的施工条件和施工方法也是直接地受周围岩层的岩性、构造和水文地质条件等方面所控制[3]。不良地质条件往往使工期大大延长、造价成倍增长。为了充分利用有利地质因素和尽量避开不利地质因素,在进行岩土地质勘探时就应该注意:
在初步勘察阶段,要查明岩性、构造、水文地质条件、自然地质现象,以便判定对线路比选有重要意义的不良地质条件是否存在及其规模。沿各线路测绘的比例尺为1∶2000~1∶1000。范围包括对判定隧道砌置标高的岩性、构造有利的地段。如几条比较线路相距较近,则应进行包括各个比较方案在内的1∶25000~1∶10000的工程地质测绘。根据上述测绘成果编制隧道沿线地质剖面图,如有必要还要编制洞轴线设计标高的切面图。
在详细勘察阶段,要详细查明选定线路的工程地质条件,为最终确定轴线位置、设计支护结构、确定施工方法和施工条件提供工程地质资料。如初勘阶段的工程地质测绘未能查明主要工程地质条件,或者沿洞线有问题复杂的地段,则应进行范围与所需查明的问题相适应的工程地质测绘,比例尺一般为1∶1000。如前一勘察阶段已完成全线测绘,则仅根据勘探点的资料校核和补充已有的图件。
在施工勘察阶段,要配合施工进行导坑的工程地质、水文地质编录,进一步验证勘探成果,预报开挖面前方的地质情况,同时还配合设计、施工单位及时研究施工中所发现的工程地质问题,并提出相应的处理措施。主要方法是编制导坑展示图(1∶50~1∶200),进行涌水动态观测,围岩变形观测,测定围岩变形和松弛圈范围,必要时可打超前钻孔,了解前方地质及水文地质条件等。
五、结束语
根据不同的建筑类型及其常出现的问题,我们应该有重点、有针对性,详细地对工程岩土地质进行勘察,以避免在施工后期付出巨大的经济代价。
参考文献:
[1]马如江.岩土工程勘察中常见的问题及解决措施[J].建筑工程技术与设计,2016(2).
[2]李婉莹.建筑工程中地质勘察技术中常见的问题及其措施[J].建材与装饰,2017(33).
[3]李金钊.浅谈岩土工程勘察的要点及常见问题[J].山东工业技术,2019,279(01):127.