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想要設(shè)計(jì)好結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，就需要對(duì)工程所在地的地質(zhì)情況有足夠的了解。地質(zhì)勘查以及隨后的測(cè)試工作可以得到基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作所需的巖土參數(shù)，而這些參數(shù)也可用于施工可行性論證和項(xiàng)目計(jì)劃決策。對(duì)于以可靠性為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方案，降低巖土參數(shù)的不確定性是提高基礎(chǔ)方案經(jīng)濟(jì)性的必要條件之一。因此，認(rèn)真仔細(xì)地進(jìn)行地質(zhì)勘查和測(cè)試，對(duì)于基礎(chǔ)項(xiàng)目是非常重要的一環(huán)。

這一階段的目的是獲取擬建結(jié)構(gòu)的信息，以及大致的地質(zhì)概況。這些信息的來(lái)源主要是設(shè)計(jì)部門準(zhǔn)備的初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)劃、巖土數(shù)據(jù)庫(kù)、附件結(jié)構(gòu)的施工計(jì)劃及記錄、地質(zhì)調(diào)查局提供的地形圖、衛(wèi)星影像、水文地質(zhì)部門的鉆井記錄及供水系統(tǒng)情況等資料。數(shù)據(jù)收集可以幫助工程師做好現(xiàn)場(chǎng)勘查的準(zhǔn)備，并且發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題和可能出現(xiàn)問(wèn)題的地方，以便進(jìn)行進(jìn)一步勘查。

為了確切地確定場(chǎng)地參數(shù)，巖土工程師及設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行實(shí)地探訪。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，可以發(fā)現(xiàn)一些施工可行性相關(guān)的問(wèn)題，如現(xiàn)場(chǎng)道路、空間限制以及一些施工問(wèn)題，這些問(wèn)題是在前期數(shù)據(jù)收集中非常容易被忽略。在此過(guò)程中，工程師也可以對(duì)室內(nèi)工作階段所獲得的的信息進(jìn)行核對(duì)，并進(jìn)一步制定完善的詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)勘察計(jì)劃。

結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)工程的現(xiàn)場(chǎng)勘查內(nèi)容包括但不限于以下幾點(diǎn)：

1.調(diào)查附近結(jié)構(gòu)，確定特定基礎(chǔ)形式的性能表現(xiàn)。

2.對(duì)既有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和河岸進(jìn)行調(diào)查，看是否有沖刷和位移的跡象。

3.記錄既有結(jié)構(gòu)的位置，類型及深度，這些既有建筑有可能會(huì)受到新建筑施工的影響。

4.對(duì)地形進(jìn)行目測(cè)檢查，看是否存在滑坡的跡象。

5.樹(shù)木，其他植被，以及地表水的位置。

6.與計(jì)劃鉆孔作業(yè)相關(guān)的場(chǎng)地情況，包括記錄場(chǎng)地上方及地下設(shè)施的位置，場(chǎng)地道路，私有財(cái)產(chǎn)位置，地下水深度以及水上鉆孔的接入點(diǎn)，其他限制或者障礙。

7.記錄有可能影響基礎(chǔ)體系施工可行性的特征或者限制。

下面給出一個(gè)AASHTO基礎(chǔ)勘察手冊(cè)（1978）改編而來(lái)的《現(xiàn)場(chǎng)勘察記錄表》，以供大家參考。

我們一般會(huì)在初步勘查階段進(jìn)行地球物理勘查，地球物理調(diào)查可以幫助我們大范圍地了解地質(zhì)情況，以獲得一個(gè)更全面的地質(zhì)信息，并對(duì)鉆孔和其他勘察測(cè)試進(jìn)行補(bǔ)充。

采用地震波或者電法來(lái)測(cè)量地下水及基巖的深度，估測(cè)中間土層的厚度。這些方法可能發(fā)現(xiàn)地質(zhì)異常情況，這就需要進(jìn)一步采用鉆孔或者原位測(cè)試的方法來(lái)進(jìn)行評(píng)估。地球物理調(diào)查還可能查出孔洞，沉積物或者掩埋的物體，還可能測(cè)量出土壤硬度分級(jí)。

面波法是指利用沖擊，或者就利用周圍的地層擾動(dòng)（交通，風(fēng)，地脈動(dòng)等）來(lái)產(chǎn)生一個(gè)面波，或者說(shuō)振動(dòng)，使其沿著地表傳播，當(dāng)遇到異常地質(zhì)材料時(shí)產(chǎn)生反射。這些反射波會(huì)被放在地面上的地震檢波器來(lái)測(cè)量。通過(guò)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)的分析，我們可以計(jì)算出土壤的硬度，確定基巖的深度，地下水的深度，以及其他土層的位置。

電法檢測(cè)是通過(guò)施加電流，然后檢測(cè)阻抗，而阻抗可與土層變化建立聯(lián)系，并可據(jù)此探測(cè)孔洞或者掩埋物。

現(xiàn)場(chǎng)勘察的目的就是為了獲得具有代表性的地質(zhì)狀況，取得擾動(dòng)的和未擾動(dòng)的土樣，進(jìn)行原位測(cè)試，確定地下水位。這些信息是接下來(lái)的樁基設(shè)計(jì)與施工的基礎(chǔ)，其質(zhì)量及完整性非常重要。在整個(gè)過(guò)程中的每一步都直接或間接地依賴這些數(shù)據(jù)。

對(duì)于主體結(jié)構(gòu)，我們?cè)诔醪接?jì)劃階段常采用預(yù)鉆孔的方式，這樣可以得出一個(gè)初步的地質(zhì)剖面，確定主要的土層，以便在隨后的設(shè)計(jì)階段鉆孔中測(cè)試和分析。

在主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)階段，結(jié)合地球物理調(diào)查方法，根據(jù)初步勘查確定的地質(zhì)剖面的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行控制鉆孔，以此來(lái)調(diào)整設(shè)計(jì)階段進(jìn)行什么樣的勘察程序；隨后，對(duì)控制鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)設(shè)計(jì)階段勘察程序的間隙點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充鉆孔。

鉆孔的數(shù)量，間距，以及取樣頻率取決于土層的均勻性以及荷載情況。地質(zhì)情況多變的話，就需要把鉆孔布置的更密一些，而土層比較均勻的話，鉆孔就可以更少一些。對(duì)于沉降敏感的結(jié)構(gòu)，或者承受荷載較大的結(jié)構(gòu)，就需要更加詳細(xì)地了解地質(zhì)情況，鉆孔需要更密。足夠的鉆孔數(shù)量有助于工程師對(duì)施工過(guò)程中出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性進(jìn)行判定，以此降低施工成本。

鉆孔數(shù)量（參考）：支柱或者橋臺(tái)寬度≤100英尺，每一結(jié)構(gòu)的勘查最小點(diǎn)數(shù)為1；W＞100英尺，每一結(jié)構(gòu)的勘查最小點(diǎn)數(shù)為2；如果遇到多變的地質(zhì)情況，則需要增加勘查點(diǎn)數(shù)。

勘查點(diǎn)的勘查深度（參考）：勘查深度至少要達(dá)到樁底標(biāo)高以下20英尺，或者只要樁底標(biāo)高以下兩倍樁徑處。如果樁端落在巖層上，那么只要要取10英尺的巖芯。

另外，如果巖層變化較大，可能需要加大取樣的深度。如果勘查中遇到了不適合作為持力層的土層，比如泥煤，有機(jī)質(zhì)含量較高的土層，未經(jīng)控制的回填土，松軟細(xì)顆粒土，松軟粗顆粒土，那么在鉆孔時(shí)就應(yīng)該穿透這些土層，到達(dá)適合做持力層的土層。常用的鉆孔方法包括旋挖鉆孔，沖水鉆孔、螺旋鉆孔以及聲波鉆法。

鉆孔方法

 

土壤取樣分為擾動(dòng)取樣和不擾動(dòng)取樣。

擾動(dòng)土樣可以通過(guò)試樣筒，聲波取芯或者試驗(yàn)井的方式取得。擾動(dòng)取樣取得的土樣可能主要用于目測(cè)分類，以及實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，不可以用作強(qiáng)度測(cè)試以及壓縮性測(cè)試，因?yàn)閿_動(dòng)已經(jīng)改變了土體的性狀。

相對(duì)不擾動(dòng)的土樣取樣方法有薄壁管法（謝爾比管），活塞取樣管或者其他特定的方法。不擾動(dòng)取樣能夠獲取原位土顆粒排布，地下水含量以及其他一些參數(shù)。

1. 薄壁管有各種各樣的尺寸，通常是用來(lái)對(duì)細(xì)顆粒土體取樣的。將取樣管插入土中，當(dāng)土體發(fā)生一點(diǎn)膨脹后就可以移除取樣管。

2. 活塞取樣管的作用是防止土體在到達(dá)取樣深度之前進(jìn)入取樣管，以及在抽出取樣管的時(shí)候防止土體脫離取樣管。

3. 皮切管是一種用途很廣的取樣管，可用于對(duì)硬粘土，軟巖甚至灌漿后的砂土取樣，而且是未擾動(dòng)土樣。

巖石取樣一般是在土壤取樣完成，遇到基巖的時(shí)候進(jìn)行。需要使用特殊的鉆頭，來(lái)切割巖體，以便進(jìn)行取樣。向孔內(nèi)循環(huán)沖水或者空氣，將切割下來(lái)的碎屑沖出來(lái)，然后用內(nèi)取樣管來(lái)收集巖樣。取出的巖芯按照巖石類別進(jìn)行分類，取樣長(zhǎng)度和取樣完整性就作為鉆進(jìn)完整性。

巖石芯樣應(yīng)該保存在根據(jù)芯樣尺寸特別設(shè)計(jì)的牢固的盒子里，如圖所示。芯樣應(yīng)小心放置，盡量保持原始的分布與結(jié)構(gòu)，盡量避免取出后出現(xiàn)斷裂等。

巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）：通過(guò)RQD指數(shù)測(cè)試，我們可以對(duì)巖石的整體質(zhì)量有一個(gè)概述，這些測(cè)試應(yīng)該根據(jù)巖芯的取樣率在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。

RQD =完整芯樣的總長(zhǎng)度/總的鉆孔進(jìn)尺

其中：完整芯樣是指長(zhǎng)度超過(guò)4英寸的芯樣。芯樣的長(zhǎng)度是沿著軸向的中心線測(cè)量， RQD是一個(gè)百分?jǐn)?shù)。

為了評(píng)估有效土壓力下的土壤密實(shí)度，變形，并準(zhǔn)備有效應(yīng)力圖，我們需要知道精確的地下水位。通過(guò)了解地下水位，可以預(yù)估施工過(guò)程中可能遇到的困難，提前為抽水工作做好準(zhǔn)備。大多數(shù)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的勘查時(shí)，我們需要在鉆孔過(guò)程中，鉆孔剛剛結(jié)束時(shí)，以及鉆孔結(jié)束24小時(shí)后對(duì)地下水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)于透水性低的粘土或者采用泥漿護(hù)壁的鉆孔，可能還會(huì)要求測(cè)量典型水位超過(guò)一個(gè)星期，通常需要設(shè)置一個(gè)觀察井或在鉆孔中安裝一個(gè)壓強(qiáng)計(jì)。

觀察井：用于觀察某一含水層的水位變化。通常是一根開(kāi)槽的PVC管，安裝到鉆孔中。

壓強(qiáng)計(jì)：用來(lái)監(jiān)測(cè)某一土層中的靜水壓力變化。壓強(qiáng)計(jì)可能是氣動(dòng)式，也可能是振弦式的，安裝在一個(gè)沙袋里，用膨潤(rùn)土泥漿進(jìn)行密封。

勘查

地質(zhì)勘查，以及隨后的巖土測(cè)試，為打入樁的設(shè)計(jì)和施工提供了非常重要的信息，能夠大大減少計(jì)劃外的費(fèi)用支出并降低出現(xiàn)意外情況的可能性。因此，精心計(jì)劃并嚴(yán)格執(zhí)行場(chǎng)地勘查計(jì)劃非常重要。

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