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巖土工程地質(zhì)勘察設計過程中必須注意的幾個問題
巖土工程勘察設計不僅需要理論指導與分析,還需要豐富的工程經(jīng)驗,文章就巖土工程地質(zhì)勘察設計過程中必須注意的幾個問題展開探討。
一、進行巖土工程勘察階段應注意的問題
對地質(zhì)的分析與評價應貫穿于巖土工程設計與施工的全過程:地質(zhì)條件決定了設計過程中選取的工程方法,決定了工程方法中各項措施的力度,決定了施工方法的選擇。但是由于地質(zhì)條件的復雜性,要求地質(zhì)勘察工作完全滿足設計需要是不可能的,特別是在當前公路地質(zhì)勘察方面有時為了趕工期,節(jié)約勘察經(jīng)費,不遵循正常的地質(zhì)勘察程序以及忽視現(xiàn)場勘察管理和忽視對各種勘察資料的綜合分析等等條件下更是如此,因此巖土工程勘察設計不僅需要理論指導與分析,還需要豐富的工程經(jīng)驗,進行巖土工程地質(zhì)勘察過程中必須注意如下幾個問題:
(1)區(qū)分“巖石(巖塊)”與“巖體”之間物理力學性質(zhì)的差別實驗室檢測的數(shù)據(jù)一般為巖石的物理力學性質(zhì),而設計需要的一般是巖體的物理力學性質(zhì),是考慮巖體內(nèi)部節(jié)理裂隙后的綜合參數(shù),較巖石的值低很多,可以根據(jù)一些經(jīng)驗換算,但是最好的方法是現(xiàn)場測試。
(2)區(qū)分“巖體”與“軟弱結(jié)構(gòu)面”之間物理力學性質(zhì)的差別對于邊坡穩(wěn)定分析我們更關(guān)心巖土體中的大型軟弱結(jié)構(gòu)面或不同地層接觸面的情況,一般其物理力學性質(zhì)要比巖體綜合值更低。
(3)區(qū)分“原狀土體”物理力學參數(shù)與“設計取值”之間的關(guān)系巖土體物理力學參數(shù)測設比較注重原狀測試,因為這更能反映真實情況,但是由于降雨及地下水活動會大大惡化巖土體的物理力學參數(shù),如果原狀測設沒有在相應條件下進行,直接將原狀測試值當作設計取用,也可能使工程處于極其危險的狀況。
(4)重視對工程影響區(qū)域內(nèi)的巖土層分布狀況的勘察巖土工程措施是在三維區(qū)域內(nèi)實施,如錨桿、錨索以及防護樁等,其可靠性與穿越的每一巖土層物理力學性質(zhì)及其分布狀況有關(guān)。
(5)重視對工程影響區(qū)域內(nèi)的巖土層物理力學性質(zhì)的全面勘察,如:容重、孔隙比、地基承載力、極限模阻力、內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力、彈性模量、波松比等等,具體內(nèi)容以及實驗方法應根據(jù)地質(zhì)狀況以及具體的工程措施確定。
二、進行巖土工程設計階段應注意的問題
巖土工程設計作到“可行”比較簡單,但是作到“合理”則很困難,因為它不僅依賴地形條件與地質(zhì)條件,而且還依賴施工方法。進行巖土工程項目設計首先必須根據(jù)地質(zhì)狀況擬訂初步設計方案,根據(jù)初步設計方案制定施工方法,根據(jù)施工方法驗算設計方案的可行性,最后將詳細的設計方案、施工方法與施工要求作為設計文件一并提交,在施工過程中還必須時時跟蹤,發(fā)現(xiàn)地形地質(zhì)變化較大還應及時變更設計。在進行巖土工程項目設計過程中要注意如下幾點:
(1) 注意進行多種方法的比選。首先應保證方法的有效性,然后選擇方法的經(jīng)濟性。如在巖層中錨桿加固比擋土墻效果好;在土層中防護措施與削減坡度結(jié)合采用比單純增強加固措施效果好,預應力錨索與抗滑樁結(jié)合比單純采用抗滑樁效果好。
(2)注意對工程永久安全度的認識。土體的蠕變變形作用、錨桿的銹蝕作用、預應力的松弛作用以及土體遇水軟化均會對防護結(jié)構(gòu)的永久安全度產(chǎn)生較大的削弱。
(3)當需要加強防護措施時要注意分清加強措施的真?zhèn)巍T谀承l件下,加強防護措施可能并不能增加防護安全度,如僅僅增加錨桿直徑或提高錨桿密度而不增加錨桿長度;增加錨桿長度而減小成孔直徑;增加預應力錨桿的總體長度與強度但未相應增加錨固長度;承受水平荷載的樁增加長度而不增加直徑;錨桿、錨索及樁未穿過滑動面或穿過長度不夠等等。
(4)注意對環(huán)境影響的評價。巖土體開挖一般要引起附近地表沉降變形,施工爆破在附近產(chǎn)生較大的震動與噪音以及引起地下水位出現(xiàn)較大變化而使附近地下水減少、地表水體不能長時間保持等等。
(5)在設計過程中必須提出施工質(zhì)量檢查措施和設計變更條件,這是由于現(xiàn)場地形地質(zhì)條件復雜多變而保證巖土工程施工質(zhì)量所必須的。
因此,對路線走向的比選以及對構(gòu)造物方案的比較不僅僅是一個經(jīng)濟比較問題,應該從工程可行性、工程安全度、環(huán)境保護以及施工質(zhì)量可控制性等等多方面進行分析。在工程造價相差不多的情況下,對于滑坡應以繞避為主,因為滑坡整治不僅工程可行性差,而且整治費用具有較大的不確定性;對于不穩(wěn)定高邊坡應以短隧道為主,因為隧道在使用安全度以及環(huán)境保護上均占優(yōu)勢;對于高大的圬工類擋土墻應以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主,因為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工程可靠性以及施工質(zhì)量可控制性上占較大優(yōu)勢;對于橋涵等構(gòu)造物的擴大基礎,如果驗算安全系數(shù)接近容許值,且地基承載力具備弱化的潛力時要特別注意,因為巖土體的承載能力大小的確定不僅施工過程中可驗證性差,而且依賴于工程人員的技術(shù)水平。
一、進行巖土工程勘察階段應注意的問題
對地質(zhì)的分析與評價應貫穿于巖土工程設計與施工的全過程:地質(zhì)條件決定了設計過程中選取的工程方法,決定了工程方法中各項措施的力度,決定了施工方法的選擇。但是由于地質(zhì)條件的復雜性,要求地質(zhì)勘察工作完全滿足設計需要是不可能的,特別是在當前公路地質(zhì)勘察方面有時為了趕工期,節(jié)約勘察經(jīng)費,不遵循正常的地質(zhì)勘察程序以及忽視現(xiàn)場勘察管理和忽視對各種勘察資料的綜合分析等等條件下更是如此,因此巖土工程勘察設計不僅需要理論指導與分析,還需要豐富的工程經(jīng)驗,進行巖土工程地質(zhì)勘察過程中必須注意如下幾個問題:
(1)區(qū)分“巖石(巖塊)”與“巖體”之間物理力學性質(zhì)的差別實驗室檢測的數(shù)據(jù)一般為巖石的物理力學性質(zhì),而設計需要的一般是巖體的物理力學性質(zhì),是考慮巖體內(nèi)部節(jié)理裂隙后的綜合參數(shù),較巖石的值低很多,可以根據(jù)一些經(jīng)驗換算,但是最好的方法是現(xiàn)場測試。
(2)區(qū)分“巖體”與“軟弱結(jié)構(gòu)面”之間物理力學性質(zhì)的差別對于邊坡穩(wěn)定分析我們更關(guān)心巖土體中的大型軟弱結(jié)構(gòu)面或不同地層接觸面的情況,一般其物理力學性質(zhì)要比巖體綜合值更低。
(3)區(qū)分“原狀土體”物理力學參數(shù)與“設計取值”之間的關(guān)系巖土體物理力學參數(shù)測設比較注重原狀測試,因為這更能反映真實情況,但是由于降雨及地下水活動會大大惡化巖土體的物理力學參數(shù),如果原狀測設沒有在相應條件下進行,直接將原狀測試值當作設計取用,也可能使工程處于極其危險的狀況。
(4)重視對工程影響區(qū)域內(nèi)的巖土層分布狀況的勘察巖土工程措施是在三維區(qū)域內(nèi)實施,如錨桿、錨索以及防護樁等,其可靠性與穿越的每一巖土層物理力學性質(zhì)及其分布狀況有關(guān)。
(5)重視對工程影響區(qū)域內(nèi)的巖土層物理力學性質(zhì)的全面勘察,如:容重、孔隙比、地基承載力、極限模阻力、內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力、彈性模量、波松比等等,具體內(nèi)容以及實驗方法應根據(jù)地質(zhì)狀況以及具體的工程措施確定。
二、進行巖土工程設計階段應注意的問題
巖土工程設計作到“可行”比較簡單,但是作到“合理”則很困難,因為它不僅依賴地形條件與地質(zhì)條件,而且還依賴施工方法。進行巖土工程項目設計首先必須根據(jù)地質(zhì)狀況擬訂初步設計方案,根據(jù)初步設計方案制定施工方法,根據(jù)施工方法驗算設計方案的可行性,最后將詳細的設計方案、施工方法與施工要求作為設計文件一并提交,在施工過程中還必須時時跟蹤,發(fā)現(xiàn)地形地質(zhì)變化較大還應及時變更設計。在進行巖土工程項目設計過程中要注意如下幾點:
(1) 注意進行多種方法的比選。首先應保證方法的有效性,然后選擇方法的經(jīng)濟性。如在巖層中錨桿加固比擋土墻效果好;在土層中防護措施與削減坡度結(jié)合采用比單純增強加固措施效果好,預應力錨索與抗滑樁結(jié)合比單純采用抗滑樁效果好。
(2)注意對工程永久安全度的認識。土體的蠕變變形作用、錨桿的銹蝕作用、預應力的松弛作用以及土體遇水軟化均會對防護結(jié)構(gòu)的永久安全度產(chǎn)生較大的削弱。
(3)當需要加強防護措施時要注意分清加強措施的真?zhèn)巍T谀承l件下,加強防護措施可能并不能增加防護安全度,如僅僅增加錨桿直徑或提高錨桿密度而不增加錨桿長度;增加錨桿長度而減小成孔直徑;增加預應力錨桿的總體長度與強度但未相應增加錨固長度;承受水平荷載的樁增加長度而不增加直徑;錨桿、錨索及樁未穿過滑動面或穿過長度不夠等等。
(4)注意對環(huán)境影響的評價。巖土體開挖一般要引起附近地表沉降變形,施工爆破在附近產(chǎn)生較大的震動與噪音以及引起地下水位出現(xiàn)較大變化而使附近地下水減少、地表水體不能長時間保持等等。
(5)在設計過程中必須提出施工質(zhì)量檢查措施和設計變更條件,這是由于現(xiàn)場地形地質(zhì)條件復雜多變而保證巖土工程施工質(zhì)量所必須的。
因此,對路線走向的比選以及對構(gòu)造物方案的比較不僅僅是一個經(jīng)濟比較問題,應該從工程可行性、工程安全度、環(huán)境保護以及施工質(zhì)量可控制性等等多方面進行分析。在工程造價相差不多的情況下,對于滑坡應以繞避為主,因為滑坡整治不僅工程可行性差,而且整治費用具有較大的不確定性;對于不穩(wěn)定高邊坡應以短隧道為主,因為隧道在使用安全度以及環(huán)境保護上均占優(yōu)勢;對于高大的圬工類擋土墻應以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主,因為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工程可靠性以及施工質(zhì)量可控制性上占較大優(yōu)勢;對于橋涵等構(gòu)造物的擴大基礎,如果驗算安全系數(shù)接近容許值,且地基承載力具備弱化的潛力時要特別注意,因為巖土體的承載能力大小的確定不僅施工過程中可驗證性差,而且依賴于工程人員的技術(shù)水平。
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