3.3地基勘察及测试

3.3.1 地基勘察的任务 1.地基勘察的要求 （1）与场地稳定性和适宜性有关的不良地质现象，如强震区的重大工程场地的断裂类型，尤其是断裂的活动性及其地震效应；岩溶及其伴生土洞的发育规律和发育程度，预测其危害性；滑坡的范围、规模、稳定程度，进而预测其发展趋势和危害程度；崩塌的产生条件、范围、规模与危害性；泥石流的产生及其类型、规模、发育阶段和活动规律；以及地下采空区、大面积地表沉降、河岸冲刷、沼泽相沉积等。 （2）查明场地的地层类别、成分、厚度和坡度变化等，特别是基础下持力层和软弱下卧层的工程地质性质。 （3）查明场地的水文地质条件：河流水位及其变化、地表径流条件、地下水的埋藏类型、赋存方式、补给来源、排泄途径、水力特征、化学成分及污染程度等情况。 （4）提供满足设计、施工所需的土的物理性质和力学性质指标等。 （5）在地震设防区划分场地土类型和场地类别，并进行场地与地基地震效应评价。 （6）推荐承载力及变形计算参数，提出地基、基础设计和施工的建议，尤其是不良地质现象处理的对策。 （7）当工程需要时，尚应提供： ①深基坑开挖的边坡稳定计算和支护设计所需的岩土技术参数，论证其对周围已有建筑物和地下设施的影响； ②基坑施工降水的有关技术参数及施工降水方法的建议； ③用于计算地下水浮力的设计水位。 地基勘察工作具体内容、工作深度、工作量、工作方法等均应以地基勘察等级为依据，即应根据工程安全等级、场地等级和地基等级等综合确定。

2.勘察阶段的划分

（1）可行性研究勘察阶段 这一阶段的勘察应符合场址选择的要求，应对拟建场地的稳定性和适宜性作出评价。要求搜集区域地质、地形地貌、地震、矿产和附近地区的工程地质资料及当地的建筑经验，了解场地地层、构造、岩石和土的性质、不良地质现象及地下水等工程地质条件。对地质条件复杂，已有资料不能符合要求，但其它方面条件较好且倾向于选取的场地，应根据具体情况进行工程地质测绘及必要的勘探工作。 在选址时，宜避开下列地段： 1）不良地质现象发育且对场地稳定性有直接危害或潜在威胁； 2）地基土性质严重不良； 3）对建筑抗震不利； 4）洪水或地下水对建筑场地有严重不良影响； 5）地下有未开采的有价值的矿藏或未稳定的地下采空区。 （2）初步勘察阶段 这一阶段的勘察应符合初步设计或扩大初步设计的要求。主要任务是对建筑地段的稳定性作出岩土工程评价。依据资料为：建筑区范围的地形图、可行性研究阶段岩土工程勘察报告及有关的工程性质、规模的文件。勘察要求为：初步查明地层、构造、岩土物理力学性质、地下水埋藏条件以及冻结深度；查明场地不良地质现象的成因、分布、对场地稳定性的影响及其发展趋势；对抗震设防烈度大于或等于7度的场地，应判定场地和地基的地震效应；初步勘察，尚应调查地下水类型、补给和排泄条件，实测地下水位并初步确定其变化幅度，以及判别地下水对建筑材料的腐蚀作用。 （3）详细勘察阶段 详细勘察应符合施工图设计的要求。其主要任务是对不同建筑物或建筑群提出详细的岩土勘察资料和设计所需的岩土技术参数；对建筑地基应作出工程分析评价，并应对基础设计、地基处理、不良地质现象的防治等提出方案、论证和建议。 （4）施工勘察阶段 1）浅基础的基槽开挖后应进行施工验槽； 2）验槽发现岩土条件与原勘察资料不符时，应进行施工勘察； 3）新发现地基中溶洞或土洞较发育时，应查明情况并提出处理建议； 4）施工中出现有边坡失稳危险时，应查明原因、进行监测并提出处理建议。 3.勘探方法

（1）钻探 钻探是勘探方法中应用最广泛的一种，它采用钻探机具向地下钻孔，用以鉴别和划分地层、测定地下水位，并采取原状土样和水样以供室内试验，确定土的物理、力学性质指标和地下水的化学成分。需要时还可以在钻孔中进行原位测试。 钻探的钻进方式可以分为回转式、冲击式、振动式、冲洗式四种。每种钻进方法各有独自特点，分别适用于不同的地层。根据《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）的规定，钻进方法可根据地层类别及勘察要求按表3.9进行选择。表3.9 钻探方法的适用范围

钻探方法 钻进地层 勘察要求 粘性土 粉土 砂土 碎石土 岩石 直观鉴别，采取不扰动土样 直观鉴别，采取扰动土样

回转 螺旋钻探 无岩芯钻探 岩芯钻探 ++ ++ ++ + ++ ++ + ++ ++ - + + - ++ ++ ++ - ++ ++ - ++

冲击 冲击钻探 锤击钻探 - ++ + ++ ++ ++ ++ + - - - ++ - ++ 振动钻探 ++ ++ ++ + - + ++ 冲洗钻探 + ++ ++ - - - -

注：“++”适用，“+”部分适用，“-”不适用。 在地基勘察中，对岩土层的钻探有如下具体要求： 1）钻进深度、岩土分层深度的量测误差范围应为±0.05m； 2）非连续取芯钻进的回次进尺，对螺旋钻探应在1m以内，对岩芯钻探应在2m以内； 3）对鉴别地层天然湿度的钻孔，在地下水位以上应进行干钻。当必须加水或使用循环液时，应采用双层岩芯管钻进； 4）岩芯钻探的岩芯采取率，对一般岩石不应低于80％，对破碎岩石不应低于65％。对需重点查明的部位（滑动带、软弱夹层等）应采用双层岩芯管连续取芯。当需确定岩石质量指标RQD时，应采用75mm口径（N型）双层岩芯管，且宜采用金刚石钻头。RQD的意义是：岩芯中长度为100mm以上的分段长度总和与该架次钻进深度之比，以百分数表示。岩芯长度的量测以岩芯中心线为准。 （2）井探、槽探 当钻探方法难以查明地下情况时，可采用开挖探井、探槽进行勘探。为减少开挖土方量，断面尺寸不宜过大，一般圆形直径或方形边长为O.8～1.2m。需要适当放坡或分级开挖时，井口可大于上述尺寸。探井深度超过地下水埋深时，应能实施有效降水。在开挖探井或探槽时，应采取措施防止侧壁坍塌。当采用人工开挖时，更应采取严格措施，保证井、槽中工作人员的安全。对探井、探槽以及探洞除文字描述记录外，尚应以剖面图、展开图等反映井、槽、洞壁及底部的岩性、地层分界、构造特征、取样及原位试验位置，并辅以代表性部位的彩色照片。 （3）地球物理勘探 地球物理勘探是利用仪器在地面、空中、水上或钻孔内测量物理场的分布情况，通过对测得的数据和分析判释，并结合有关的地质资料推断地质体性状的勘探方法，简称“物探”。它是一种间接勘探方法。如果作为钻探的先行手段，可以了解隐蔽的地质界线、界面或异常点；如作为钻探辅助手段，在钻孔之间增加物探点，可以为钻探成果的内插、外延提供依据。 (4)钎探

钎探是在土方施工到持力层后，设计好钎探点位置，用长1.8-2.0m、直径为Ф25的钢钎，

依靠人力用重8-10磅的大锤向持力层下锤打钢钎（也可机械锤打），以探明持力层下土层是否均匀；检查持力层下有无空穴、古墓、古井、防空掩体、地下埋设物及其他变异的一种简易勘探方法。若经过钎探地基不符合要求，则必须进行地基处理；若地基钎探无问题，则撰写钎探报告进入基坑（槽）验槽程序。 3.3.2 地基原位测试 原位测试是在岩土原来所处的位置上，基本保持其天然结构、天然含水量及天然应力状态下进行测试的技术。它的作用是与室内试验取长补短、相辅相成的。 常用的原位测试方法主要有载荷试验、动力触探试验、静力触探试验、十字板剪切试验、旁压试验、现场剪切试验、波速试验等。本节主要介绍其中的载荷试验、静力触探试验与动力触探试验（圆锥动力触探和标准贯入试验）。 1.载荷试验

载荷试验是在天然地基上模拟建筑物的基础荷载条件，通过承压板向地基施加竖向荷载，借以确定在承压板下应力主要影响范围内的承载力与变形参数。 浅层平板载荷试验应布置在场地内具有代表性位置的基础底面标高处。试坑宽度不应小于承压板宽度或直径的3倍。应注意保持试验土层的原状结构和天然湿度。宜在拟试压表面用不超过20mm厚的粗、中砂找平。 载荷试验宜用液压千斤顶均匀加荷。由压重平台上的堆载提供反力（如下图）。承压板面积不应小于O.25m2，对软土不应小于O.5m2。在岩层中，承压板尺寸宜根据节理裂隙的密度确定。 试验时，荷载应分级施加，加荷等级不应少于8级。最大加载量不应少于荷载设计值的两倍。开始加载先按间隔10min、10min、10min、15min、15min，以后为每隔30min测读一次沉降。在连续2h内，每小时沉降量小于0.1mm时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载。当出现下列情况之一时，即可终止加载：

堆载-千斤顶静载荷试验示意图 1—堆载；2—排钢梁；3—钢梁；4—千斤顶；5—百分表；6—基准梁；7—承压板；8—基准桩；9—支墩 （1）承压板周围的土有明显的侧向挤出、隆起或裂纹； （2）沉降量急剧增加，荷载沉降曲线出现陡降； （3）在某级荷载作用下，24h内沉降速率不能达到稳定标准； （4）沉降量与承压板宽度或直径之比≥O.06。 满足前三种情况之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载。 根据试验成果，可绘制如图所示的压力（p）与稳定沉降量（S）的关系等曲线。

（a） （b） 载荷试验的沉降曲线 根据p-s曲线并假定地基为均质、各向同性、半无限弹性介质，可求得承压板下有限深度内土层的平均变形模量Eo。

（3.22） 式中： I。—与荷载板的刚度和形状有关的系数，对刚性承压板，方形I。=O.88，圆形I。=0.79； μ—土的泊松比； b—承压板的边长或直径； p、s—相应于地基承载力特征值的荷载及其所对应的沉降的特征值。 2.静力触探试验 静力触探试验是通过静压力将一个内部装有传感器的触探头，以匀速压人土中，由于地层中各种土的软硬不同，探头所受阻力自然也不一样。传感器将感受到的大小不同的贯入阻力，通过电信号输入到电子量测仪中。因此，通过贯人阻力变化情况，可以达到了解土层的工程性质的目的。