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巖土工程勘察規范中的幾個疑問及對策
《 巖土工程勘察規范》是進行巖土工程勘察工作的依據,對不同工程不同階段的勘察工作的目的、任務、評價等均提出了詳細的、可操作的要求,但在執行規范時仍然存在一些問題。
《巖土工程勘察規范》是進行巖土工程勘察工作的依據,但由于規范中的個別條款過于籠統或與其它相關規范(規程)存在矛盾,作者分別從巖土工程勘察分級、勘探點數量及各類型勘探點比例、取樣和原位測試的樣本數量、地下水的腐蝕性評價、巖石飽和單軸抗壓強度取值等提出自己的理解和對策,以期巖土工程勘察成果能客觀、真實地反映巖土體特征,最有效的服務于建設工程。
《巖土工程勘察規范》(GB50021)是國家強制性標準,是進行巖土工程勘察工作的依據,對勘察工作各個方面提出了全面的、可操作執行的要求。但由于規范中的個別條款過于籠統或與其它相關規范(規程)存在矛盾,導致不同工程技術人員在應用中產生不同的理解,在一定程度上影響勘察工作的可操作性。本人將根據近20年來的勘察經驗,分別從巖土工程勘察分級、勘探點數量及各類型勘探點比例、取樣和原位測試的樣本數量、地下水的腐蝕性評價、巖石飽和單軸抗壓強度取值等容易產生不同理解的方面,談談自己的理解和對策,旨在拋磚引玉,期望巖土工程師在巖土工程勘察中應用理論知識和實踐經驗,充分發揮主觀能動性,使巖土工程勘察成果客觀、真實地反映巖土體特征,最有效的服務于建設工程。
1、巖土工程勘察分級
巖土工程勘察分級的依據是:工程重要性等級、場地等級和地基等級。《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)(2009年版)(以下簡稱“巖土規范”)的3.1.1條文說明對工程重要性等級的解釋是“《建筑結構可靠度設計統一標準》(GB50068-2001),將建筑結構分為三個安全等級《, 建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002)(以下簡稱“ 地基規范”)將地基基礎設計分為三個等級,都是從設計角度考慮的。對于勘察,主要考慮工程規模大小和特點,以及由于巖土工程問題造成破壞或影響正常使用的后果。由于涉及各行各業,涉及房屋建筑、地下洞室、線路、電廠及其他工業建筑、廢棄物處理工程等,很難做出具體劃分標準,故本條做了比較原則的規定。以住宅和一般公用建筑為例,30層以上的可定為一級,7～30層的可定為二級,6層及6層以下的可定為三級。”
《高層建筑巖土工程勘察規程》(JGJ72-2004)(以下簡稱“高規”)將工程重要性等級進行了細化并分為甲、乙兩個等級,與地基規范的地基基礎設計等級基本相同。反映在規范中的內容歸納有“甲級包括:30層以上或高度超過100米超高層建筑;體形復雜,層數相差超過10層的高低層連成一體的高層建筑;對變形有特殊要求的高層建筑;高度超過200米的高聳構筑物或重要的高聳工業構筑物;位于建筑邊坡或鄰近邊坡的高層建筑和高聳構筑物;對原有工程影響較大的新建高層建筑;有三層或三層以上地下室的高層建筑或軟土地區有二層或二層以上地下室的高層建筑。乙級包括以上不屬于甲級的高層建筑”。《油氣田及管道巖土工程勘察規程》(SY／T0053-2004)指出:油氣田及管道重要性等級都為一級。
通過上面的敘述發現同樣的工程不同規范出現不同的勘察分級。如體形復雜,層數相差超過10層的高低層連成一體的高層建筑在“高規”中定為甲級(即工程重要性等級為一級),而按“ 巖土規范”的規定,勘察等級應為二級。顯然在場地等級和地基等級相同的條件下依據規范不同將會出現勘察分級的不同。因此,建議“巖土規范”繼續引入“地基規范”的設計分級,并參照“高規”的勘察分級。將工程重要性分級的條文說明按以下理解并劃分。
一級:30層以上或高度超過100米的建筑;體形復雜,層數相差超過10層的高低層連成一體的建筑;對變形有特殊要求的高層建筑;高度超過200米的高聳構筑物或重要的高聳工業構筑物;位于建筑邊坡或鄰近邊坡的高層建筑和高聳構筑物;對原有工程影響較大的新建高層建筑;有三層或三層以上地下室的建筑或軟土地區有二層或二層以上地下室的建筑。
二級:不符合一級高層建筑;對變形有特殊要求的多層建筑;高度200米以下的高聳構筑物或較重要的高聳工業構筑物;位于建筑邊坡或鄰近邊坡的多層建筑和構筑物;對原有工程影響較大的新建多層建筑;有一至二層地下室的建筑或軟土地區有一層地下室的建筑。
三級:6層及6層以下且高度24米以下的建筑。地下洞室、岸邊工程、管道和線路架空工程、電廠、水泥工廠及其他工業建筑、廢棄物處理工程等的工程重要性等級劃分應參照相關的行業標準或地方標準規定。
2 、勘探點數量及各類型勘探點比例
“巖土規范”的4.1.20的1條“采取土試樣和進行原位測試的勘探孔的數量,應根據地層結構、地基土的均勻性和工程特點確定,且不能少于勘探孔總數的1/2,鉆探取土試樣孔的數量不應少于勘探孔總數的1/3”,該規范的4.1.17對高層建筑指出“ 每棟建筑物至少應有1個控制性勘探點”,但對其它建筑沒有指出控制點的要求。而“高規”指出“控制性勘探點不應少于勘探點總數的1/3且不少于2個”。
一方面“巖土規范”與“高規”在控制點數量上面存在矛盾,另一方面巖規對控制點比例沒有明確,在實際操作中不容易把握。本人認為,在勘探點數量及比例上的處理措施是:勘察等級為甲級的單棟建筑的勘探點總數不應少于5個,乙級的不應少于4個,丙級可適當減少勘探點,密集建筑群的勘探點可相互共用。不同類型的勘探點宜均勻布置,控制性勘探點不應少于勘探點總數的1/3，且對于甲、乙級勘察每棟不應少于2個勘探點,丙級不少于1個。采取土試樣和進行原位測試的勘探孔的數量,應根據地層結構、地基土的均勻性和工程特點確定,且不能少于勘探孔總數的1/2,鉆探取土試樣孔的數量不應少于勘探孔總數的1/3。
3、 取樣和原位測試的樣本數量
“巖土規范”4．1．20-2規定“每個場地每一主要土層的原狀土試樣或原位測試數據不應少于6件(組),當采用連續記錄的靜力觸探或動力觸探為主要勘察手段時,每個場地不應少于3個孔”。在《工程建設標準強制性條文實施手則中》指出“: 需要注意的是,該規定并不意味著任何情況,每個場地每個主要土層取6個土樣或做6次原位測試就夠。合理的數量與場地大小、土層厚薄、土性的變異系數以及場地鄰近已有資料的掌握程度等因素有關,應根據具體條件確定”。“高規”4．1．7條規定“每棟高層建筑每一主要土層內采取不擾動土試樣的數量或進行原位測試的次數不應少于6件(組)次”。
如何理解“每個場地”,若單棟建筑物,每個場地是指該單棟建筑物所在場地,若為二棟、三棟或為一個小區呢?勘察單位大都將每個場地視為一次勘察的范圍。土性指標的變異性,用空間場中少數幾個點的取樣得到的力學性質去預測整個空間場地性質,必然會產生不確定性。點數越少,空間場地越大,不確定性也就越大。所以不考慮一次勘察范圍的大小、建筑物的性質和高度,將其理解為每一主要土層的取樣數量或原位測試數據大于等于6件(組),就算滿足要求,這種理解是不恰當的。尤其是一些勘察單位為了減少成本,在施加操作中,勘察單位往往斷章取意,將原狀土試樣或原位測試數據不應少于6件(組)變成原位測試數據不少于6組,這就更加可笑了。本人針對該問題的理解和解決措施是。
首先,對能采取原狀土樣的地層(如:粘性土)應該在規范中明確規定以采取原狀土試樣為基本控制指標;而對于不能采取原狀土試樣的地層(如:碎石土)才可以原位測試數據做為控制指標,以土試樣作為定名的依據。
其次,對于樣本數量,應該參照“高規”對樣本數量進一步明確,即對勘察等級為乙級及乙級以上的建筑,每棟建筑每一主要土層內采取不擾動土試樣的數量或進行原位測試的次數不宜少于6件(組)次;對勘察等級為丙級的建筑,每個場地每一主要土層內采取不擾動土試樣的數量或進行原位測試的次數不應少于6件(組)次。采取不擾動土試樣或進行原位測試的豎向間距,對勘察等級為乙級及乙級以上的建筑,在基礎底面下1.0倍基礎寬度內宜按1米～2米,以下及勘察等級為丙級的建筑可根據土層變化情況適當加大距離。當樣本不能滿足要求時,應加密勘探點。
4 、地下水的腐蝕性評價
“巖土規范”12．1條指出“當有足夠經驗或充分資料,認定工程場地的土或水(地下水或地表水)對建筑材料為微腐蝕時,可不取樣試驗進行腐蝕性評價”,所謂有足夠經驗或充分資料是指有專門研究論證,并經地方主管部門組織審查認可,或地方規范規定,并非個別單位意見。12．1．2-4又明確規定水和土的取樣數量每個場地不應少于2件;《北京地區建筑地基基礎勘察設計規范》(DBJ01-501-92)規定“ 一般情況下,可不考慮地下水的腐蝕性,但對有環境水污染的地區,應查明地下水對混凝土的腐蝕性”《; 上海地基基礎設計規范》(DBJ08-11-89)規定“: 上海市地下水對混凝土一般無侵蝕性,在地下水有可能受環境水污染地段,勘察時應取水樣化驗,判定其有無侵蝕性”。各地執行各自的地方規定、規范的條文。
規范既然有“足夠經驗或充分資料”的口子,就是巖土工程師應該去充分把握的。巖土工程師應該從場地的環境條件、附近有無污染源(如化工廠)、上游影響范圍的環境條件進行全面分析論證,確認為微腐蝕性后得出結論是可以作為乙級及其以下勘察等級的腐蝕性評價依據的;對于甲級建筑甲級建筑應該按規范取樣試驗論證。最好對不取水樣評價的場地由地方勘察單位(可以幾個單位聯合)整理腐蝕性評價材料,提出建議及其依據,由地方建設主管部門組織專家評審會作出結論,再由建設主管部門根據專家的結論形成文件就完全符合規范要求了。比如:桂林本身就是山水甲天下的城市,漓江水質本身就可以接近或達到飲用水的標準,而上游又有桂林市政府保護漓江水質的一系列措施,再依據目前已有的水質分析資料得出“桂林市地下水對混凝土一般為微腐蝕性”的結論是完全可行的。
5、 巖石飽和單軸抗壓強度取值
“ 巖土規范”3.2.2條的表3.2.2-1提出根據飽和單軸抗壓強度對巖石進行分類,但未明確飽和單軸抗壓強度是平均值還是標準值。在實際工作中某石灰巖的飽和單軸抗壓強度平均值是65MPa,而標準值是58MPa,于是按平均值劃分為堅硬巖,按標準值劃分為較硬巖。而在“地基規范”中就明確是標準值。因此,巖石飽和單軸抗壓強度的取值應該是取標準值。
6、 結語
《巖土工程勘察規范》(GB50021)是國家強制性標準,是進行巖土工程勘察工作的依據,在勘察中應該嚴格遵守相關要求,對勘察規范中一些不十分明確或與其它相關規范(規程)有出入的內容,巖土工程師應靈活把握,避免教條,使巖土工程勘察走上健康發展的道路,更好地為國民經濟建設服務。
《巖土工程勘察規范》是進行巖土工程勘察工作的依據,但由于規范中的個別條款過于籠統或與其它相關規范(規程)存在矛盾,作者分別從巖土工程勘察分級、勘探點數量及各類型勘探點比例、取樣和原位測試的樣本數量、地下水的腐蝕性評價、巖石飽和單軸抗壓強度取值等提出自己的理解和對策,以期巖土工程勘察成果能客觀、真實地反映巖土體特征,最有效的服務于建設工程。
《巖土工程勘察規范》(GB50021)是國家強制性標準,是進行巖土工程勘察工作的依據,對勘察工作各個方面提出了全面的、可操作執行的要求。但由于規范中的個別條款過于籠統或與其它相關規范(規程)存在矛盾,導致不同工程技術人員在應用中產生不同的理解,在一定程度上影響勘察工作的可操作性。本人將根據近20年來的勘察經驗,分別從巖土工程勘察分級、勘探點數量及各類型勘探點比例、取樣和原位測試的樣本數量、地下水的腐蝕性評價、巖石飽和單軸抗壓強度取值等容易產生不同理解的方面,談談自己的理解和對策,旨在拋磚引玉,期望巖土工程師在巖土工程勘察中應用理論知識和實踐經驗,充分發揮主觀能動性,使巖土工程勘察成果客觀、真實地反映巖土體特征,最有效的服務于建設工程。
1、巖土工程勘察分級
巖土工程勘察分級的依據是:工程重要性等級、場地等級和地基等級。《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)(2009年版)(以下簡稱“巖土規范”)的3.1.1條文說明對工程重要性等級的解釋是“《建筑結構可靠度設計統一標準》(GB50068-2001),將建筑結構分為三個安全等級《, 建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002)(以下簡稱“ 地基規范”)將地基基礎設計分為三個等級,都是從設計角度考慮的。對于勘察,主要考慮工程規模大小和特點,以及由于巖土工程問題造成破壞或影響正常使用的后果。由于涉及各行各業,涉及房屋建筑、地下洞室、線路、電廠及其他工業建筑、廢棄物處理工程等,很難做出具體劃分標準,故本條做了比較原則的規定。以住宅和一般公用建筑為例,30層以上的可定為一級,7～30層的可定為二級,6層及6層以下的可定為三級。”
《高層建筑巖土工程勘察規程》(JGJ72-2004)(以下簡稱“高規”)將工程重要性等級進行了細化并分為甲、乙兩個等級,與地基規范的地基基礎設計等級基本相同。反映在規范中的內容歸納有“甲級包括:30層以上或高度超過100米超高層建筑;體形復雜,層數相差超過10層的高低層連成一體的高層建筑;對變形有特殊要求的高層建筑;高度超過200米的高聳構筑物或重要的高聳工業構筑物;位于建筑邊坡或鄰近邊坡的高層建筑和高聳構筑物;對原有工程影響較大的新建高層建筑;有三層或三層以上地下室的高層建筑或軟土地區有二層或二層以上地下室的高層建筑。乙級包括以上不屬于甲級的高層建筑”。《油氣田及管道巖土工程勘察規程》(SY／T0053-2004)指出:油氣田及管道重要性等級都為一級。
通過上面的敘述發現同樣的工程不同規范出現不同的勘察分級。如體形復雜,層數相差超過10層的高低層連成一體的高層建筑在“高規”中定為甲級(即工程重要性等級為一級),而按“ 巖土規范”的規定,勘察等級應為二級。顯然在場地等級和地基等級相同的條件下依據規范不同將會出現勘察分級的不同。因此,建議“巖土規范”繼續引入“地基規范”的設計分級,并參照“高規”的勘察分級。將工程重要性分級的條文說明按以下理解并劃分。
一級:30層以上或高度超過100米的建筑;體形復雜,層數相差超過10層的高低層連成一體的建筑;對變形有特殊要求的高層建筑;高度超過200米的高聳構筑物或重要的高聳工業構筑物;位于建筑邊坡或鄰近邊坡的高層建筑和高聳構筑物;對原有工程影響較大的新建高層建筑;有三層或三層以上地下室的建筑或軟土地區有二層或二層以上地下室的建筑。
二級:不符合一級高層建筑;對變形有特殊要求的多層建筑;高度200米以下的高聳構筑物或較重要的高聳工業構筑物;位于建筑邊坡或鄰近邊坡的多層建筑和構筑物;對原有工程影響較大的新建多層建筑;有一至二層地下室的建筑或軟土地區有一層地下室的建筑。
三級:6層及6層以下且高度24米以下的建筑。地下洞室、岸邊工程、管道和線路架空工程、電廠、水泥工廠及其他工業建筑、廢棄物處理工程等的工程重要性等級劃分應參照相關的行業標準或地方標準規定。
2 、勘探點數量及各類型勘探點比例
“巖土規范”的4.1.20的1條“采取土試樣和進行原位測試的勘探孔的數量,應根據地層結構、地基土的均勻性和工程特點確定,且不能少于勘探孔總數的1/2,鉆探取土試樣孔的數量不應少于勘探孔總數的1/3”,該規范的4.1.17對高層建筑指出“ 每棟建筑物至少應有1個控制性勘探點”,但對其它建筑沒有指出控制點的要求。而“高規”指出“控制性勘探點不應少于勘探點總數的1/3且不少于2個”。
一方面“巖土規范”與“高規”在控制點數量上面存在矛盾,另一方面巖規對控制點比例沒有明確,在實際操作中不容易把握。本人認為,在勘探點數量及比例上的處理措施是:勘察等級為甲級的單棟建筑的勘探點總數不應少于5個,乙級的不應少于4個,丙級可適當減少勘探點,密集建筑群的勘探點可相互共用。不同類型的勘探點宜均勻布置,控制性勘探點不應少于勘探點總數的1/3，且對于甲、乙級勘察每棟不應少于2個勘探點,丙級不少于1個。采取土試樣和進行原位測試的勘探孔的數量,應根據地層結構、地基土的均勻性和工程特點確定,且不能少于勘探孔總數的1/2,鉆探取土試樣孔的數量不應少于勘探孔總數的1/3。
3、 取樣和原位測試的樣本數量
“巖土規范”4．1．20-2規定“每個場地每一主要土層的原狀土試樣或原位測試數據不應少于6件(組),當采用連續記錄的靜力觸探或動力觸探為主要勘察手段時,每個場地不應少于3個孔”。在《工程建設標準強制性條文實施手則中》指出“: 需要注意的是,該規定并不意味著任何情況,每個場地每個主要土層取6個土樣或做6次原位測試就夠。合理的數量與場地大小、土層厚薄、土性的變異系數以及場地鄰近已有資料的掌握程度等因素有關,應根據具體條件確定”。“高規”4．1．7條規定“每棟高層建筑每一主要土層內采取不擾動土試樣的數量或進行原位測試的次數不應少于6件(組)次”。
如何理解“每個場地”,若單棟建筑物,每個場地是指該單棟建筑物所在場地,若為二棟、三棟或為一個小區呢?勘察單位大都將每個場地視為一次勘察的范圍。土性指標的變異性,用空間場中少數幾個點的取樣得到的力學性質去預測整個空間場地性質,必然會產生不確定性。點數越少,空間場地越大,不確定性也就越大。所以不考慮一次勘察范圍的大小、建筑物的性質和高度,將其理解為每一主要土層的取樣數量或原位測試數據大于等于6件(組),就算滿足要求,這種理解是不恰當的。尤其是一些勘察單位為了減少成本,在施加操作中,勘察單位往往斷章取意,將原狀土試樣或原位測試數據不應少于6件(組)變成原位測試數據不少于6組,這就更加可笑了。本人針對該問題的理解和解決措施是。
首先,對能采取原狀土樣的地層(如:粘性土)應該在規范中明確規定以采取原狀土試樣為基本控制指標;而對于不能采取原狀土試樣的地層(如:碎石土)才可以原位測試數據做為控制指標,以土試樣作為定名的依據。
其次,對于樣本數量,應該參照“高規”對樣本數量進一步明確,即對勘察等級為乙級及乙級以上的建筑,每棟建筑每一主要土層內采取不擾動土試樣的數量或進行原位測試的次數不宜少于6件(組)次;對勘察等級為丙級的建筑,每個場地每一主要土層內采取不擾動土試樣的數量或進行原位測試的次數不應少于6件(組)次。采取不擾動土試樣或進行原位測試的豎向間距,對勘察等級為乙級及乙級以上的建筑,在基礎底面下1.0倍基礎寬度內宜按1米～2米,以下及勘察等級為丙級的建筑可根據土層變化情況適當加大距離。當樣本不能滿足要求時,應加密勘探點。
4 、地下水的腐蝕性評價
“巖土規范”12．1條指出“當有足夠經驗或充分資料,認定工程場地的土或水(地下水或地表水)對建筑材料為微腐蝕時,可不取樣試驗進行腐蝕性評價”,所謂有足夠經驗或充分資料是指有專門研究論證,并經地方主管部門組織審查認可,或地方規范規定,并非個別單位意見。12．1．2-4又明確規定水和土的取樣數量每個場地不應少于2件;《北京地區建筑地基基礎勘察設計規范》(DBJ01-501-92)規定“ 一般情況下,可不考慮地下水的腐蝕性,但對有環境水污染的地區,應查明地下水對混凝土的腐蝕性”《; 上海地基基礎設計規范》(DBJ08-11-89)規定“: 上海市地下水對混凝土一般無侵蝕性,在地下水有可能受環境水污染地段,勘察時應取水樣化驗,判定其有無侵蝕性”。各地執行各自的地方規定、規范的條文。
規范既然有“足夠經驗或充分資料”的口子,就是巖土工程師應該去充分把握的。巖土工程師應該從場地的環境條件、附近有無污染源(如化工廠)、上游影響范圍的環境條件進行全面分析論證,確認為微腐蝕性后得出結論是可以作為乙級及其以下勘察等級的腐蝕性評價依據的;對于甲級建筑甲級建筑應該按規范取樣試驗論證。最好對不取水樣評價的場地由地方勘察單位(可以幾個單位聯合)整理腐蝕性評價材料,提出建議及其依據,由地方建設主管部門組織專家評審會作出結論,再由建設主管部門根據專家的結論形成文件就完全符合規范要求了。比如:桂林本身就是山水甲天下的城市,漓江水質本身就可以接近或達到飲用水的標準,而上游又有桂林市政府保護漓江水質的一系列措施,再依據目前已有的水質分析資料得出“桂林市地下水對混凝土一般為微腐蝕性”的結論是完全可行的。
5、 巖石飽和單軸抗壓強度取值
“ 巖土規范”3.2.2條的表3.2.2-1提出根據飽和單軸抗壓強度對巖石進行分類,但未明確飽和單軸抗壓強度是平均值還是標準值。在實際工作中某石灰巖的飽和單軸抗壓強度平均值是65MPa,而標準值是58MPa,于是按平均值劃分為堅硬巖,按標準值劃分為較硬巖。而在“地基規范”中就明確是標準值。因此,巖石飽和單軸抗壓強度的取值應該是取標準值。
6、 結語
《巖土工程勘察規范》(GB50021)是國家強制性標準,是進行巖土工程勘察工作的依據,在勘察中應該嚴格遵守相關要求,對勘察規范中一些不十分明確或與其它相關規范(規程)有出入的內容,巖土工程師應靈活把握,避免教條,使巖土工程勘察走上健康發展的道路,更好地為國民經濟建設服務。
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