姚海平,裴生麗,陳志國,齊清林,張云江
(1.核工業二八〇研究所,四川 廣漢 618300;2.北京中核大地礦業勘查開發有限公司廣漢分公司,四川 廣漢 618300)
淺談巖土工程勘察報告的編寫工作
姚海平1,裴生麗1,陳志國1,齊清林1,張云江2
(1.核工業二八〇研究所,四川 廣漢 618300;2.北京中核大地礦業勘查開發有限公司廣漢分公司,四川 廣漢 618300)
巖土工程勘察報告是工程地質勘察的最終成果。報告是否能正確反映場地的工程地質條件和巖土工程特點,關系到工程設計和建筑施工是否安全可靠、措施得當、經濟合理。工程項目在不同的工作階段,報告反映的內容和側重點也有所不同,工業與民用建筑的巖土工程勘察報告側重于詳細勘察階段。以成都平原地區報告編寫為例,說明了勘察報告的編制程序、對工作及勘察成果的論述方法及圖表的說明技巧等。
巖土工程勘察報告;圖表;編制程序;報告編寫
巖土工程勘察報告編寫工作應遵循一定的程序,才能前后照應,一氣呵成。否則會出現現場編錄與實驗資料的矛盾、圖與表、文與圖的矛盾,改動起來費時費力,影響效率和質量。
1.1 編制步驟
1)勘察工作依據:充分搜集本地區已有的工程地質資料和勘察經驗的基礎上(以成都平原地區為例)進行,必須按照現行國家有關規范、規程和地方標準執行。主要有:《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)(2009年版);《高層建筑巖土工程勘察規程》(JGJ72-2004);《高層建筑箱形與筏形基礎技術規范》(JGJ6-99);《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002);《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010);《建筑工程地質鉆探技術標準》(JGJ87-92);《原狀土取樣技術標準》(GBJ89-92);《土工試驗方法標準》(GB/T50123-1999);《建筑地基處理技術規范》(JGJ79-2002);《建筑樁基技術規范》(JGJ94-2008);《成都地區建筑地基基礎設計規范》(DB51/T5026-2001);《巖土工程勘察報告編制標準》(CECS99:98);甲方提供的總平面圖;等。
2)外業、土層樣品的送樣及實驗資料的匯集、檢查和數理統計。外業結束后應檢查各項資料、特別是實驗資料(送樣樣品)是否齊全,同時編制測量成果表、勘察工作量統計表和勘探點(鉆孔)平面位置圖。
3)檢查原位測試和土工試驗資料、校正現場地質編錄資料及各土層的試驗資料。這是一項很重要的工作,若被忽視,往往導致野外定名與實驗資料相矛盾。例如:野外定名為粘土的,實驗出來的塑性指數卻<17,野外定名為細砂的,實驗資料為中砂,其0.25~0.5mm顆粒含量百分比達50%以上,野外定為可塑狀態粘性土的,實驗出來的液性指數卻<0;野外定為稍密狀態的砂性土,標準貫入擊數卻<10擊;野外定為淤泥或淤泥質土的,實驗出的孔隙比卻<1;野外定為硬塑粘性土的,標貫擊數卻<18擊等等。其原因是由于野外分層深度和定名不準確,或試驗資料不準確,應找出原因,并修改校正。
4)編繪鉆孔工程地質綜合柱狀圖。目前市場常用的巖土工程勘察報告編制軟件有:理正軟件(工程地質勘察CAD8.5版本);華寧軟件等等。
5)劃分巖土地質層、編制分層統計表、進行數理統計。地基巖土的分層恰當與否,直接關系到工程地質條件評價的正確性和準確性。因此,此項工作必須按地質年代、地層成因類型、巖性、狀態、風化程度、物理力學特征來綜合考慮,正確地劃分每一個單元的巖土層,同時編制分層統計表(包括各巖土層的分布狀態和埋藏條件統計表,以及原位測試和實驗測試的物理力學統計表)等。最后,對各分層的試驗資料進行數理統計,依據規范查算各巖土層承載力。
6)通過軟件編繪工程地質剖面圖和其它專門圖件。7)編寫文字報告及裝訂巖土工程勘察報告。
按以上順序進行勘察工作及資料整理可減少重復、提高效率、避免差錯、保證質量。如果遇到地質地貌條件比較復雜的場地,應分區、分段進行勘察評價。
1.2 報告論述的主要內容
報告應敘述工程項目名稱、地點、類型、規模、荷載、工程勘察的發包單位、承包單位,勘察任務和技術要求,勘察場地的位置、形狀、大小,鉆孔的布置布置依據和平面分布,孔口標高以及測量方法及引測點, 鉆探施工機具、儀器設備、取樣及原位測試方法,勘察的起止時間,完成的工作量和質量評述,勘察工作所依據的行業規范、規程,其它需要說明的問題。報告應附勘探點(鉆孔)平面位置圖、勘探點(鉆孔)剖面圖、勘探點(鉆孔)測量成果表和勘探工作量表等。
1.2.1 完整報告的組成
應從地質結構、地貌、不良地質現象三個方面加以論述說明。
1)地質結構。主要闡述巖土地層、巖性、厚度,構造形跡,勘察場地所在的構造部位,巖層中節理、裂隙發育情況;巖石的風化、破碎程度。由于勘察場地大多位于平原地區,應著重劃分第四系的成因類型,論述其分布埋藏條件、土層性質和厚度變化。此外,還要準確測量和說明地下水的埋藏條件。
2)地貌。包括勘察場地的地貌部位、主要形態、次一級地貌單元劃分。如果場地小且地貌簡單,應著重論述地形的平整程度、相對高差等。
3)不良地質現象。包括勘察場地及周圍有無滑坡、崩塌、塌陷、潛蝕、沖溝、地裂縫等。如果在碳酸鹽巖類分布區,則要敘述巖溶的發育及分布、埋藏情況。如勘察場地較大,地質地貌條件較復雜,或不良地質現象發育,報告中應附地質地貌圖或不良地質現象分布圖,如果場地小且地質地貌條件簡單又無不良地質現象,則在前述鉆孔位置平面圖上加地質地貌界線即可。倘若地質地貌單一,則可免繪界線。1.2.2 地基巖土分層及其物理力學性質
該部分是巖土工程勘察報告著重論述的問題。也是工程地質評價的基礎。下面介紹分層的原則和分層敘述的內容。
1)分層原則,土層按地質時代、成因類型、巖性、狀態和物理力學性質劃分,巖層按巖性、風化程度、物理力學性質劃分。厚度小、分布局限的可作夾層處理,厚度小而反復出現可作互層處理。
2)分層編號方法。有三種:第一,從上至下連續編號,即①、②、③……層。這種方法一目了然,但在分層太多而有的層位分布不連續時,編號太多顯得冗繁;第二,土層、巖層分別連續編號,如土層Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3……、巖層Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3……;第三,按土、石大類和土層成因類型分別編號。如某工地填土1-1,沖積粘土2-1、沖積粉質粘土2-2,沖積細砂2-3,殘積可塑狀粉質粘土3-1、殘積硬塑狀粉質粘土3-2,強風化花崗巖4-1,中風化花崗巖4-2,微風花崗巖4-3。第二、三種編法有了分類的概念,但由于是復合編號,故而在報告中敘述有所不便。目前,大多數分層采用第一種地層編號方法??傊?,應根據勘察工作的實際情況,以簡單明了,敘述方便為原則。此外, 在同一場地,詳勘和初勘的分層和編號應盡量一致,以便參照對比。
3)分層敘述內容。對每一層巖土,要敘述如下的內容:①分布:通常有“普遍”、“較普遍”、“廣泛”、“較廣泛”、“局限”、“僅見于”等用語。對于分布較普遍和較廣泛的層位,要說明缺失的孔段,對于分布局限的層位,則要說明其分布的孔段。 ②埋藏條件:包括層頂埋藏深度、標高、厚度。如場地較大,分層埋深和厚度變化較大,則應指出埋深和厚度最大、最小的孔段。③巖性和狀態:土層,要敘述顏色、成分、飽和度、稠度、密實度、分選性等,巖層,要敘述顏色、礦物成分、結構、構造、節理裂隙發育情況、風化程度、巖心完整程度,裂隙的發育情況,要描述裂隙的產狀、密度、張閉性質、充填情況,關于巖心的完整程度,除區分完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎外,還應描述巖心的形狀,即區分出長柱狀、短柱狀、餅狀、碎塊狀等。 ④取樣和實驗:敘述取樣個數、主要物理力學性質指標。盡量列表表示土工實驗結果,文中可只敘述決定土層力學強度的主要指標,例如填土的壓縮模量、淤泥和淤泥質土的天然含水量、粘性土的孔隙比和液性指數、粉土的孔隙比和含水量、紅粘土的含水比和液塑比。對敘述的每一物理力學指標,應有巖土層---狀態、樣本數、界限值、平均值、標準差、變異系數、計算值、最小平均值、最大平均值以及承載力特征值[fak(kPa)]以便設計部門選用。⑤原位測試情況:包括試驗類別、次數和主要數據。同時還應敘述數據區間值、一般值、平均值和經數理統計后的修正值。⑥承載力的確定: 地基承載力是地基受荷后,塑性區限制在一定范圍內,保證不產生剪切破壞而喪失穩定,且地基變形不超過容許值時的承載能力。即同時滿足地基土的強度條件和對沉降、傾斜的限制要求?!督ㄖ鼗A設計規范》(GB50007-2002)中規定地基承載力特征值可由載荷試驗或其它原位測試、公式計算、并結合工程實踐經驗等方法綜合確定[2]。
1.2.3 地下水簡述
地下水是決定場地工程地質條件的重要因素。報告中必須論述地下水類型,含水層分布狀況、埋深、巖性、厚度,靜止水位、降深、涌水量、地下水流向、水力坡度,含水層間和含水層與附近地表水體的水力聯系,地下水的補給和排泄條件,水位季節變化,含水層滲透系數,以及地下水對混凝土的侵蝕性等。
對于小場地或水文地質條件簡單的勘察場地,論述的內容可簡化。有的內容,如水位季節變化,并非在較短的工程勘察期間能夠查明,可通過調查訪問和搜集區域水文資料獲得。地下水對混凝土的侵蝕性,要結合場地的地質環境,根據水質分析資料綜合判定,并應列出水質指標,如:地下水對建筑材料的腐蝕性評價,既SO42-(mg/L)、Mg2+(mg/L)、NH4+(mg/L)、總礦化度(mg/L)、pH值、侵蝕性CO2(mg/L)、HCO3-(mmol/L)、Cl-(mg/L);土對建筑材料的腐蝕性評價,既SO42-(mg/kg)、Mg2+(mg/kg)、Cl-(mg/kg)、pH值的實測值與標準值來確定腐蝕等級。
案例:在2012年12月31日受建設單位的委托,公司對其擬建的眉山市蘇轍公園進行詳勘階段的巖土工程勘察工作。該工程位于眉山市眉州大道東四段西南側。據本次地下水水樣分析成果,擬建場地地處濕潤區,年降水量大于蒸發量,干燥指數小于1.5,據《巖土工程勘察規范》附錄G表,該場地類型為Ⅱ類。據場地內采取水樣、土樣進行分析成果,依據《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)12.2節的規定評價水、土對混凝土結構、對鋼筋混凝土結構中的鋼筋的腐蝕性(表1~2)。由表1、2可知,地下水對混凝土結構及鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性;土對建筑材料均具微腐蝕性。
1.2.4 場地穩定性
場地穩定性評價主要是選址和初勘階段的任務。應從以下幾個方面加以論述:①場地所處的地質構造部位,有無活動斷層通過,附近有無發震斷層;②地震基本烈度,地震動峰值加速度;③場地所在地貌部位,地形平緩程度,是否臨江河湖海,或臨近陡崖深谷;④場地及其附近有無不良地質現象,其發展趨勢如何;⑤地層產狀,節理裂隙產狀,地基土中有無軟弱層或可液化砂土;⑥地下水對基礎有無不良影響。報告對場地穩定性作出評價的同時,應對不良地質作用的防治,增強建筑物穩定性方面的措施提出建議。
1.2.5 其他專門要求論述的問題
對于設計部門提出的一些專門問題,報告應予以論述,如飽和砂土的震動液化、基坑排水量計算、動力機器基礎地基剛度的測定、樁基承載力計算、軟弱地基處理、不良地質現象的防治等等。
1.2.6 結論與建議
結論是勘察報告的精華,它不是前文已論述的重復歸納,而是簡明扼要的評價和建議。
一般包括以下幾點:①對場地條件和地基巖土條件的評價;②結合建筑物的類型及荷載要求,論述各層地基巖土作為基礎持力層的可能性和適宜性;③選擇持力層,建議基礎形式和埋深。若采用樁基礎,應建議樁型、樁徑、樁長、樁周土摩擦力和樁端土承載力標準值;④地下水對基礎施工的影響和防護措施;⑤基礎施工中應注意的有關問題;⑥建筑是否作抗震設防;⑦其它需要專門說明的問題。以上7個方面的內容,并非所有的勘察報告都要面面俱到,一一羅列。由于場地和地基巖土的差異、建筑類型的不同和勘察精度的高低,不同項目的勘察報告反映的側重點當然有所不同。 一般來說,上列概述、地基巖土分層及其物理力學性質、地下水簡述和結論與建議等四項,是每個勘察報告必須敘述的內容??傊?,要根據勘察項目的實際情況,盡量做到報告內容齊全、重點突出、條理通順、文字簡練、論據充實、結論明確、簡明扼要、合理適用。

表1 地下水對建筑材料的腐蝕性評價表

表2 土對建筑材料的腐蝕性評價表
2.1 主要圖件
1) 勘探點(鉆孔)平面位置圖,圖件主要內容:①建筑平面輪廓,②鉆孔類別、編號、深度和孔口標高,應區分出技術孔、鑒別孔、抽水試驗孔、取水樣孔、地下水動態觀測孔、專門試驗孔(如孔隙水壓力測試孔),③剖面線和編號:剖面線應沿建筑周邊,中軸線、柱列線、建筑群布設,較大的工地,應布設縱橫剖面線,④地質界線和地貌界線,⑤不良地質現象、特征性地貌點,⑥測量用的坐標點、水準點或特征地物,⑦地理方位。對于較小的場地,一般僅表示①、②、③、⑥、⑦五項內容。
標注地理方位的最大優點在于文中敘述有關位置時方便。該圖一般在甲方提供的建筑平面圖上補充內容而成。比例尺一般采用1∶200~1∶1 000。
2)鉆孔工程地質綜合柱狀圖,圖的內容主要有地層代號、巖土分層序號、層頂深度、層頂標高、層厚、地質柱狀圖、鉆孔結構、巖心采取率、巖土取樣深度和樣號、原位測試深度和相關數據。在地質柱狀圖上,第四系與下伏基巖應表示出不整合接觸關系。在柱狀圖的上方,應標明鉆孔編號、坐標、孔口標高、地下水靜止水位埋深、施工日期等。柱狀圖比例尺一般采用1∶100或1∶200。
3)工程地質剖面圖,是地基基礎設計的主要圖件,其質量好壞的關鍵在于:剖面線的布設是否恰當,地基巖土分層是否正確,分層界線,尤其是透鏡體層、巖性漸變線的勾連是否合理,剖面線縱橫比例尺的選擇是否恰當。倘若分層正確,一般來說分層線的連接就會自然平順,而不致將產狀平緩的第四系、尤其是全新統的土層畫成陡斜狀,或出現新老層位之間的互相穿插等不合理現象。 同一層位間的相變,要用巖性漸變線表示清楚。透鏡狀分層和同一層位中的透鏡狀夾層,在不同的剖面線上要互相照應,顯示其分布范圍。剖面比例尺的選擇,應盡量使縱、橫比例尺一致或相差不大,以便真實反映地層產狀。一般橫比例尺采用1∶200~1∶500,縱比例尺采用1∶100~1∶200。在剖面圖上,必須標上剖面線號,如2-2′或A-A′。剖面各孔柱,應標明分層深度、鉆孔孔深和巖性花紋,以及巖土取樣位置及原位測試位置和相關數據(如標貫錘擊數、分層承載力建議值)。在剖面圖旁側,應用垂直線比例尺標注標高,孔口高程須與標注的標高一致。剖面上鄰孔間的距離用數字寫明,并附上巖性圖例。
4)專門性圖件,常見的有表層軟弱土等厚線圖,軟弱夾層底板等深線圖,基巖頂面等深線圖、強風化、中風化或微風化巖頂面等深線圖,硬塑或堅硬土等深線圖等。這些圖件對于地基基礎設計各有用途。有的圖件還可以反映隱伏的地質條件,如中風化頂面等深線圖,可以反映隱伏的斷層,等深線上呈線狀伸展的溝部,往往是斷層通過地段。專門性圖件并非每一勘察報告都作,視勘察要求、反映重點而定。
2.2 主要附表、插表
1)巖土試驗成果表,按巖、土分別分層,按孔號、樣號順序編制。每一分層之后列出統計值,如區間值、一般值、平均值、最大平均值、最小平均值。
2)原位測試成果表,分層按孔號、試驗深度編制,要列統計值,并查算分層承載力標準值。
3)鉆孔抽水試驗成果表,按孔號、試段深度編制,列出靜止水位、降深、涌水量、單位涌水量、水溫和水樣編號。
4)樁基力學參數表,如果建議采用樁基礎,應按選用的樁型列出分層樁周摩擦力,并考慮樁的入土深度確定樁端土承載力。除上述附表之外。分層復雜時,應編制地基巖土劃分及其埋藏條件表。
1)要具備牢固的地質地貌和工程理論地質基礎。理論方面:主要有巖石學、構造地質學、第四紀地質學和地貌學、工程地質學、巖石學、土力學、工程地質分析原理、工程地質勘察學。在丘陵山區,要注意地質構造的觀察分析,在平原地區,要著重于第四系成因類型、巖性組合的分析研究。此外,要時常了解和掌握國際國內的有關巖土勘察方面的新技術新知識,以便不斷更新和提高個人的理論知識。
2)要熟悉和掌握有關的規范規程,規范規程既是經驗的總結,又是技術的指南,具有很強的勘察工作指導性。對于國家的、行業的、省和地方的有關規范規程,必須熟悉掌握,并在具體勘察工作中認真執行。
3)了解工作區的地質情況,對于勘察地段的區域地質、水文地質、工程地質資料,應盡可能地搜集并熟悉。對于鄰近地段已有的工程地質勘察資料,也要盡可能了解,以便在勘察工作中發揮其參考作用。
4)掌握工程設計的基本要求和基礎施工的技術要點,只要明確了工程設計的基本要求和基礎施工方法,作出的工程地質評價才能有的放矢、正確客觀,提出的建議才能合理適用。
5)切實保證第一手資料的質量,巖土工程勘察報告是工程地勘察的最終成果。一份高質量的勘察報告,必須來自于高質量的第一手原始資料。由此可知,現場勘察和實驗資料的質量好壞,對報告的編寫影響極大。因此,必須認真抓好第一手資料的質量,而鉆探工作又是第一手資料的重點。為此,報告的編寫者,必須常到現場掌握有關的勘察情況,最好是參與現場的地質編錄工作。
6)提高綜合知識技能,除具備較高的專業知識外,還要提高綜合知識方面的技能。如基本的數理統計知識、文字表達能力、編圖技巧、綜合分析能力(特別是現場地質編錄的綜合判定能力)。俗話說:熟能生巧、觸類旁通。只要多干多學,善于思考,并在實踐中不斷地總結提高,就能逐步地編寫好每一份勘察報告。
[1] 中華人民共和國國家標準.顧寶和,等.《巖土工程勘察報告編制標準》(CEC99:98)[S].北京:中國建筑工業出版社,1988.
[2] 中華人民共和國國家標準.黃熙齡,等.《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002)[S].北京:中國建筑工業出版社,2002.
A Brief Talk on Writing of Report on Geotechnical Engineering Exploration
YAO Hai-ping1PEI Li-sheng1CHEN Zhi-guo1QI Qing-lin1ZHANG Yun-jiang2
(1- No.280 Institute, CNNC, Guanghan, Sichuan 618300; 2-Guanghan Branch, Department of Geology & Mining, CNNC, Guanghan, Sichuan 618300)
This paper deals with writing of report on geotechnical engineering exploration, including procedure, writing method and compilation of diagram and table by the example of writing of report on geotechnical engineering exploration on the Chengdu Plain.
report on geotechnical engineering exploration; diagram and table; writing; compilation
P642
A
1006-0995(2014)04-0585-05
10.3969/j.issn.1006-0995.2014.04.026
2013年12月3日
姚海平(1982—),男,甘肅省甘谷縣人,工程師,主要從事巖土工程勘察、地質災害治理施工及地質鉆探施工