建设工程项目设计一般分为可行性研究,初步设计和施工图设计三个阶段。为了提供各设计阶段所需的工程地质资料,勘察工作也相应地划分为选址勘察(可行性研究勘察)、初步勘察、详细勘察三个阶段。对于工程地质条件复杂或有特殊施工要求的重要建筑物地基,尚应进行预可行性及施工勘察;对于地质条件简单,建筑物占地面积不大的场地,或有建设经验的地区,也可适当简化勘察阶段。各勘察阶段的任务和工作内容简述如下:
1选址勘察阶段
选址勘察工作对于大型工程是非常重要的环节,其目的在于从总体上判定拟建场地的工程地质条件能否适宜工程建设项目。一般通过取得几个候选场址的工程地质资料进行对比分析,对拟选场址的稳定性和适宜性作出工程地质评价。选择场址阶段应进行下列工作:
①搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产和附近地区的工程地质资料及当地的建筑经验;
②在收集和分析已有资料的基础上,通过踏勘,了解场地的地层、构造、岩石和土的性质、不良地质现象及地下水等工程地质条件;
③对工程地质条件复杂,已有资料不能符合要求,但其它方面条件较好且倾向于选取的场地,应根据具体情况进行工程地质测绘及必要的勘探工作。
选择场址时,应进行技术经济分析,一般情况下宜避开下列工程地质条件恶劣的地区或地段:(1)不良地质现象发育,对场地稳定性有直接或潜在威胁的地段;(2)地基土性质严重不良的地段;(3)对建筑抗震不利的地段,如设计地震烈度为8度或9度且邻近发震断裂带的场区;(4)洪水或地下水对建筑场地有威胁或有严重不良影响的地段;(5)地下有未开采的有价值矿藏或不稳定的地下采空区上的地段。
2初步勘察阶段
初步勘察阶段是在选定的建设场址上进行的。根据选址报告书了解建设项目类型、规模、建设物高度、基础的形式及埋置深度和主要设备等情况。初步勘察的目的是:对场地内建筑地段的稳定性作出评价;为确定建筑总平面布置、主要建筑物地基基础设计方案以及不良地质现象的防治工程方案作出工程地质论证。本阶段的主要工作如下:
①搜集本项目可行性研究报告(附有建筑场区的地形图,一般比例尺为l:2000~1:5000)、有关工程性质及工程规模的文件。
②初步查明地层、构造、岩石和土的性质;地下水埋藏条件、冻结深度、不良地质现象的成因和分布范围及其对场地稳定性的影响程度和发展趋势。当场地条件复杂时,应进行工程地质测绘与调查。
③对抗震设防烈度为7度或7度以上的建筑场地,应判定场地和地基的地震效应。
初步勘察时,在搜集分析已有资料的基础上,根据需要和场地条件还应进行工程勘探、测试以及地球物理勘探工作。
工程地质勘探的任务
工程地质勘探一般在工程地质测绘的基础上进行。它可以直接深入地下岩层取得所需的工程地质条件资料,是探明深部地质情况的可靠的方法。工程地质勘探的主要方式有工程地质钻探、坑探和物探,其主要任务为:
1、探明建筑场地的岩性及地质构造,即以及各地层的厚度、性质及其变化;划分地层并确定其接触关系;以及基岩的风化程度、划分风化带;研究岩层的产状、裂隙发育程度及其随深度的变化;研究褶皱、断裂、破碎带以及其他地质构造的空间分布和变化。
2、探明水文地质条件,即含水层、隔水层的分布、埋深、厚度、性质及地下水位。
3、探明地面及物理地质现象,包括河谷阶地、冲洪积扇、坡积层的位置和土层结构;溶岩的规模及发育程度;滑坡及泥石流的分布、范围、特性等。
4、提取岩土样及水样,提供野外试验条件。从钻孔或勘探点去岩土样或水样,提供室内试验、分析、鉴定之用。勘探所形成的坑孔可为现场原位试验提供场所和条件。
工程地质钻探可根据岩土破碎的方式,将钻进的方法分为以下四种:
冲击钻进
冲击钻进法采用底部圆环状钻头。钻进时将钻具提升到一定高度,利用钻具自重,迅猛放落,钻具在下落时产生冲击动能,冲击孔底岩土层,使岩土层达到破碎之目的而加深钻孔。
回转钻进
回转钻进法采用底部嵌焊有硬质合金的圆环状钻头进行钻进。钻进中施加钻压,使钻头在回转中切入岩土层,达到加深钻孔的目的。在土质地层中钻进,有时为有效地完整地揭露标准地层,还可以采用勺形钻钻头进行钻进。
冲击-回转钻进
冲击-回转钻进综合了前两种钻进方法在地层钻进中的优点,以达到提高钻进效率的目的。其工作原理是:在钻进过程中,钻头克取岩石时,施加一定的动力,对岩石产生冲击作用,使岩石的破碎速度加快,破坏粒度比回转剪切粒度增大。同时由于冲击力的作用使硬质合金刻入岩石深度增加,在回转中将岩石剪切掉。这样就大大提高了钻进的效率。
冲击-回转-振动钻进
冲击-回转-振动钻进综合了前三种钻进方法在地层钻进中的优点,以达到提高钻进效率的目的。采用机械动力所产生的振动力,通过连接杆和钻具传到圆筒形钻头周围土中。由于震动器高速振动的结果,圆筒钻头依靠钻具和振动器的重量使得土层更容易被切削钻进,切钻进速度较快。