水文地质岩土工程勘察设计及施工策略
摘要
关键词
水文地质;岩土工程;勘察设计;钻孔灌注桩
正文
引言:勘察是工程项目建设的核心前提,对后续施工质量及施工难度有直接影响。勘察阶段主要识别对工程项目建设的不利因素,以及潜在安全风险,做好前期勘察、设计。本案例工程项目为公路基础设施建设,属于富水地区,地质结构中水文条件较差,含水量较多。因此,在勘察中,科学设计勘察方案,合理控制勘察布点,以确保工程项目建设质量。
1水文地质岩土勘察设计工作内容与重要性
1.1岩土工程勘察的基本内容
岩土工程勘察是指在建筑工程建设之前对施工区域的地质环境进行深入调查(查明、分析、并对建筑场地、环境特征以及岩土工程条件进行评价),要求勘察人员采用先进技术对所获取到的数据信息进行详细的分析,以科学准确的数据为基础获取分析结果,并作为建设项目开展的参考条件,这一步也是保证建筑工程能够有序开展的基础。岩土工程勘察中水文地质勘查为重点工作,工程项目施工的位置以及地形地势都会带来不同的地质环境以及水文条件都可能影响建筑施工的顺利开展,所以岩土工程勘察是保证工程设计合理以及工程顺利开展的必要程序,在岩土工程勘察中应当选择先进的设备以及特定的技术,保证勘察到的地质状况和水文状况清晰准确,还应对施工区域的地基承载力,地下水种类,变化特征等进行分析判断,做好理论支持的依据,为工程的顺利进行打好基础。岩土工程勘察工作对于施工方案的设计以及施工工作的开展都有着直接影响,如果地质状况和水文状况的勘察工作不到位,结果不够准确,都可能导致后续施工工作受到不良影响,施工质量降低。
1.2岩土工程勘察的重要性
岩土工程勘察对于建筑项目的施工具有至关重要的意义,岩土工程勘察人员应当意识到自身工作的重要性,掌握勘察工作的重点和基本要求,提高自己的工作能力。同时相关部门也应不断完善岩土勘察工作制度,落实责任到人的工作模式,提高工作人员的责任意识。岩土勘察工作对于工程设计的安全性和可行性以及工程设计能否成功实施都至关重要,此外,岩土勘察工作对项目的实际造价、工程质量,以及施工过程的安全具有重要影响。作为决定施工能否顺利开展的关键,工作人员应当切实提高对岩土勘察工作的重视程度,真正落实岩土勘察工作,提高岩土勘察工作的准确性和科学性。水文地质状况的勘察是岩土勘察工作中的重点,区域地下水的赋存情况直接影响了建筑物是否会出现开裂细缝的问题,也决定了整体施工质量,因此,勘察过程中要严格把控岩土勘察工作中的各个环节,并且全面细致的勘察水文地质条件以及工程地质条件,如果在岩土工程勘察中发现存在水文地质问题,则应由专业人员有针对性地提出解决方案,并做好预防处理措施,同时应当为后续施工提供详细科学的数据,保证施工的顺利开展以及施工过程中的安全。
2工程项目概况
某公路工程长度为18.6km,工程项目招标文件中涉及桥梁数量2座,涵洞数量14道,工程项目建设区域属于地质结构较为复杂区域,对岩土勘察项目要求较高。在外业勘察作业期间,需建立标准的勘察体系,建立综合地质结构模型,以避免公路建设不均匀沉降问题的发生。初步勘察结果表明,工程项目建设区域最大高低差为36.8m,起伏变化较大,地下水埋深在2.4m以内,且水位变化幅度在6m左右,地下岩层内含有大量地下水,且分布在岩层孔隙之内,部分地下水承载一定的压力。地质结构表面位置存在粉砂、细砂、风化岩、黏土,厚度在6m左右。勘察结果表明,该地区属于不良地质,预设使用旋挖钻孔施工工艺,实现加固不良地质的目标。
3水文地质岩体工程勘察设计
3.1技术要求
考虑到工程项目所处区域地下结构较为复杂,土壤的固结程度比较差。在勘察设计方案中明确具体的技术要求,依据《岩土工程勘察标准》相关文件,做好相应的技术控制工作。具体技术要求内容如下:
第一,地质模型构建。水文地质岩土工程勘察设计需要建立准确的地质模型,包括地层分布、构造特征、岩性、地下水位和地下水流等信息。地质模型应基于大量的现场勘察数据和实验室分析结果,结合地质地貌、地震活动等因素进行综合分析和判断。地质模型的准确性对于工程设计和施工的安全性和可靠性至关重要。
第二,勘察方法选择。在水文地质岩土工程勘察设计中,需要选择合适的勘察方法。常用的勘察方法包括钻探、取样、地震勘探、电法勘探、重力勘探、电磁法勘探等。根据具体的工程需求和地质条件,选择合适的勘察方法进行数据采集和分析。勘察方法的选择应考虑到效率、准确性和经济性等因素。
第三,勘察布点。勘察布点是指在勘察区域内选择合适的位置,完成勘察点设置。勘察布点应根据工程的特点和地质条件进行科学规划,以获得代表性的勘察数据。合理的勘察布点可以提高勘察结果的可靠性和适用性,减少不必要的勘察工作和成本。
第四,结果控制。勘察设计过程中需要对勘察结果进行控制和验证。结果控制包括对勘察数据的质量、准确性和完整性进行评估和验证。通过与地质模型和设计要求的对比,判断勘察结果是否满足工程设计的需求。结果控制的目的是确保勘察数据的可靠性,为后续的工程设计和施工提供准确的基础数据。
第五,质量控制。在水文地质岩土工程勘察设计中,质量控制是保证勘察工作质量的关键环节。质量控制包括对勘察人员的培训和管理,对仪器设备的维护和校准,对数据采集和处理过程的监督和审查等。通过严格质量控制,可以提高勘察工作的准确性和可靠性,保证工程设计和施工的安全性和可行性。
3.2勘察方案
为确保勘察结果的全面性、准确性,勘察单位派遣专门技术人员于2023年2月开始勘察作业,于2023年7月内完成钻孔共计32个,总进尺量为602.63m。除采用钻孔勘察方法之外,同步应用其他勘察方法,具体勘察方案设计如表1所示。
表1水文地质岩土工程勘察方案设计表
勘察项目类型 | 钻探孔 | 土木采样 | 岩石试样 | 水试样 | 贯入试验 | 勘察点定位 |
工作量设计 | 32个 | 46组 | 5组 | 6组 | 240次 | 32孔/次 |
勘察单位依据表1中的内容设计勘察工作量及工作内容。勘察同时应用钻孔、采样、试验等多种方法。钻孔坐标由基准点引测,坐标系统为2000坐标系,引入国家于1985年颁布的高程基准文件。试验则在实验室内完成。
3.3勘察结果
工程项目所处地区的勘察结果包括两条断裂规模较大,且切割深度较大的断裂层,历史资料中曾出现过一次中等强度的地震。含水层的岩性主要为寒武系中统灰岩,厚度在800m左右,区域内含有大量的岩溶裂隙,存在一定量的岩溶水。该地区降水丰富,降水渗透是地下水重要的补给来源,多年平均渗透量为1.58m³/s,地下水天然资料总量在12.5m³/s左右,孔隙水为2.8m³/s左右。提取地下水中水质,水化学类型主要为HCO3-Ca·Mg,水质比较差,水中含有一定量的固形物,含量达到1425.63mg/L。地质勘察结果表明,该地区在30m深度内共计包含6个单元土层,冲积层的厚度在135m左右,分布的沉积物包括黏土、粉土、砂土。其中,粉质黏土主要为苏跳读,厚度在0.6m左右,掺杂一定量的砂石。工程地质单元在6m至9m1的范围内,含有大量的黄褐色及黑褐色的粉质黏土,呈现出流塑状,含有大量的地下水。
4岩土工程勘察施工的基本原则
4.1稳定性原则
岩土原材料、混凝土、砂浆的配比必须有合格的证明和测试报告,并严格按照配合比进行具体的施工。边坡是工程建设中的一个关键环节,由于其特殊的地质环境,极易发生滑坡,从而影响到其他地质构造和岩土结构的稳定性。在对边坡结构进行详细调查的基础上,充分考虑稳定准则和规范,对施工作业进行规范,有效地提高整个区域的作业效率。针对结构存在的隐患,要及时组织和安排相关人员进行治理,以有效降低岩土结构的病害发生率和损失。
4.2安全性原则
“安全生产”是当前岩土工程勘测工作的一个重要发展趋势,将安全理念与施工作业相结合,对提高整个工程的规划效益具有积极意义。针对常规岩土勘察中存在的问题,强化工程改造方案的明晰执行,从安全规划、安全施工、施工指导等多个环节进行改进,有利于有效地实施施工方案,有利于抗滑桩施工的预防。在进行预测分析时,要仔细观察岩土结构的变化,并加强资料收集和分析,以防止对地质灾害造成不利影响,创造一个安全的地质环境平台。
5岩土工程地质勘察设计施工策略
5.1钻探技术的应用实践
钻探目的主要是提取岩层样品,依据勘察设计方案及相关标准要求,结合初步勘察结果,在钻探实践过程中确定设备类型。钻探过程中所使用设备钻杆直径为35,弯曲度为0.05%,贯入试验使用的设备为重量60kg的穿心锤,参数为24cm。控制操作期间的落距为7cm,钻探探头的直径为6.8cm,锤击次数标准为60次,角度为50°。钻探过程中,确设备平稳性、水平性,钻头垂直性应得到保障,偏差应控制在1%以内,偏差范围应控制在2cm内。按照设计方案要求,钻孔深度偏差应保持在1.5%以内,且采用随钻随测的方法,判断顶角是否在允许偏差范围之中。钻探期间,应注重使用适当的钻探设备和勘察工具,确保勘探过程的安全和高效。钻探设备的动力和承载能力应得到保证,能够满足不同地质条件下的勘探需求。钻探工具应具备良好的切削和取样性能,以获取准确的地质样品。同时,在钻探过程中,需要记录和检测一些重要的钻探参数,如钻孔直径、进尺深度、钻进速度、钻孔液使用量等。这些参数可以提供有关地质层位、土壤性质和岩石特征的信息,对于后续的地质分析和工程设计具有重要意义。
5.2取样技术的应用实践
取样过程中视钻进的深度采用不同的取样工艺。依据设计标准及要求,在地层比较低的前提下,技术人员使用锤击法采集勘察样本,在特定深度,使用取样器(如Shelby管)将土样取出。取样器插入土层后,旋转一定次数后,使用提升器将取样器抬出钻孔。在地质结构较深的情况下,采取回转取样方法,在取样器达到地面后,使用工具将取样器打开,取出土样,将土样编号和标识。钻孔样品的采集和保存要符合规范要求,以保证样品的完整性和代表性。岩心样品应按照地层顺序采集和保存,土样应分层采集,并做好标识和封存。采集的样品应妥善保存,并及时送交实验室分析。取样施工实践中,钻具和钻头应保持清洁,以避免污染土样。同时,在每个特定深度,记录相应的锤击数据和取样位置。期间,应保持取样器完好,确保取得的土样具有代表性。取样后的土样应妥善保存,并及时送交实验室进行分析和测试。
5.3做好突发性事件的处理工作
对于我国部分地区来说,其发生地质灾害等突发性事件的可能性较大,这就需要地质勘察人员在开展本职工作时,对区域内地质灾害发生可能性有具体了解,进而做好相应的勘察数据整理与记录工作,将这些数据作为勘察结果中的重要组成部分,这样才能为后续工程设计提供更为丰富的、有针对性的数据信息。此外,如果在区域内的地质勘察工作中发现其存在地质灾害等突发事件发生的可能性,则承建单位方面要注意在工程施工现场明确标注风险警示牌,从而使现场施工人员在施工时做好心理准备,一旦发生地震等突然性地质灾害,可以及时撤离施工现场,从而避免人员伤亡事故发生。同时,还应该注意为现场施工技术人员及管理人员发放安全帽、安全衣、劳保手套、护目镜等,从而使其在现场施工过程中有充足的准备,这也可以有效降低突发性风险事件对现场施工人员人身安全的影响程度。在前期地质勘察过程中,对施工现场具体风险进行确定属于重要工作内容之一,这也需要勘察人员队伍不断提高安全施工意识,只有实现对现场多方面风险因素及发生概率的有效确定,才能实现对接下来工程设计及现场施工工作开展的有效保障。
结论:
综上所述,水文地质岩土工程勘察同时使用测绘+钻探+取样的施工方案,对地质结构、地下水分布、水文条件、不良地质分布范围有着详细的了解。设计中通过合理布点的方法,确定了具体的钻探范围,随后进行场地的稳定性及适宜性评价,设计具体的施工方案。在具体施工实践中,根据勘察结果,采用旋挖灌注桩加固地基,使得地基质量能够满足要求。
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