摘 要:《岩土工程勘察规范》是进行岩土工程勘察工作的依据,对不同工程不同阶段的勘察工作的目的、任务、评价等均提出了详细的、可操作的要求,但在执行规范时仍然存在一些问题。本文对这些问题进行了分析,并结合实例,提出了相应的解决措施,以期望对当前岩土工程勘察起一定的指导意义。《岩土工程勘察规范》是进行岩土工程勘察工作的依据,但由于规范中的个别条款过于笼统或与其它相关规范(规程)存在矛盾,作者分别从岩土工程勘察分级、勘探点数量及各类型勘探点比例、取样和原位测试的样本数量、地下水的腐蚀性评价、岩石饱和单轴抗压强度取值等提出自己的理解和对策,以期岩土工程勘察成果能客观、真实地反映岩土体特征,最有效的服务于建设工程。
《岩土工程勘察规范》(GB50021)是国家强制性标准,是进行岩土工程勘察工作的依据,对勘察工作各个方面提出了全面的、可操作执行的要求。但由于规范中的个别条款过于笼统或与其它相关规范(规程)存在矛盾,导致不同工程技术人员在应用中产生不同的理解,在一定程度上影响勘察工作的可操作性。本人将根据近20年来的勘察经验,分别从岩土工程勘察分级、勘探点数量及各类型勘探点比例、取样和原位测试的样本数量、地下水的腐蚀性评价、岩石饱和单轴抗压强度取值等容易产生不同理解的方面,谈谈自己的理解和对策,旨在抛砖引玉,期望岩土工程师在岩土工程勘察中应用理论知识和实践经验,充分发挥主观能动性,使岩土工程勘察成果客观、真实地反映岩土体特征,最有效的服务于建设工程。
1岩土工程勘察分级
岩土工程勘察分级的依据是:工程重要性等级、场地等级和地基等级。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)(以下简称“岩土规范”)的3.1.1条文说明对工程重要性等级的解释是“《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001),将建筑结构分为三个安全等级,《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)(以下简称“地基规范”)将地基基础设计分为三个等级,都是从设计角度考虑的。对于勘察,主要考虑工程规模大小和特点,以及由于岩土工程问题造成破坏或影响正常使用的后果。由于涉及各行各业,涉及房屋建筑、地下洞室、线路、电厂及其他工业建筑、废弃物处理工程等,很难做出具体划分标准,故本条做了比较原则的规定。以住宅和一般公用建筑为例,30层以上的可定为一级,7～30层的可定为二级,6层及6层以下的可定为三级。”
《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)(以下简称“高规”)将工程重要性等级进行了细化并分为甲、乙两个等级,与地基规范的地基基础设计等级基本相同。反映在规范中的内容归纳有“甲级包括:30层以上或高度超过100米超高层建筑;体形复杂,层数相差超过10层的高低层连成一体的高层建筑;对变形有特殊要求的高层建筑;高度超过200米的高耸构筑物或重要的高耸工业构筑物;位于建筑边坡或邻近边坡的高层建筑和高耸构筑物;对原有工程影响较大的新建高层建筑;有三层或三层以上地下室的高层建筑或软土地区有二层或二层以上地下室的高层建筑。乙级包括以上不属于甲级的高层建筑”。《油气田及管道岩土工程勘察规程》(SY／T0053-2004)指出:油气田及管道重要性等级都为一级。
通过上面的叙述发现同样的工程不同规范出现不同的勘察分级。如体形复杂,层数相差超过10层的高低层连成一体的高层建筑在“高规”中定为甲级(即工程重要性等级为一级),而按“岩土规范”的规定,勘察等级应为二级。显然在场地等级和地基等级相同的条件下依据规范不同将会出现勘察分级的不同。
因此,建议“岩土规范”继续引入“地基规范”的设计分级,并参照“高规”的勘察分级。将工程重要性分级的条文说明按以下理解并划分。
一级:30层以上或高度超过100米的建筑;体形复杂,层数相差超过10层的高低层连成一体的建筑;对变形有特殊要求的高层建筑;高度超过200米的高耸构筑物或重要的高耸工业构筑物;位于建筑边坡或邻近边坡的高层建筑和高耸构筑物;对原有工程影响较大的新建高层建筑;有三层或三层以上地下室的建筑或软土地区有二层或二层以上地下室的建筑。
二级:不符合一级高层建筑;对变形有特殊要求的多层建筑;高度200米以下的高耸构筑物或较重要的高耸工业构筑物;位于建筑边坡或邻近边坡的多层建筑和构筑物;对原有工程影响较大的新建多层建筑;有一至二层地下室的建筑或软土地区有一层地下室的建筑。
三级:6层及6层以下且高度24米以下的建筑。
地下洞室、岸边工程、管道和线路架空工程、电厂、水泥工厂及其他工业建筑、废弃物处理工程等的工程重要性等级划分应参照相关的行业标准或地方标准规定。
2勘探点数量及各类型勘探点比例
“岩土规范”的4.1.20的1条“采取土试样和进行原位测试的勘探孔的数量,应根据地层结构、地基土的均匀性和工程特点确定,且不能少于勘探孔总数的1/2,钻探取土试样孔的数量不应少于勘探孔总数的1/3”,该规范的4.1.17对高层建筑指出“每栋建筑物至少应有1个控制性勘探点”,但对其它建筑没有指出控制点的要求。而“高规”指出“控制性勘探点不应少于勘探点总数的1/3且不少于2个”。
一方面“岩土规范”与“高规”在控制点数量上面存在矛盾,另一方面岩规对控制点比例没有明确,在实际操作中不容易把握。
本人认为,在勘探点数量及比例上的处理措施是:勘察等级为甲级的单栋建筑的勘探点总数不应少于5个,乙级的不应少于4个,丙级可适当减少勘探点,密集建筑群的勘探点可相互共用。不同类型的勘探点宜均匀布置,控制性勘探点不应少于勘探点总数的1/3，且对于甲、乙级勘察每栋不应少于2个勘探点,丙级不少于1个。采取土试样和进行原位测试的勘探孔的数量,应根据地层结构、地基土的均匀性和工程特点确定,且不能少于勘探孔总数的1/2,钻探取土试样孔的数量不应少于勘探孔总数的1/3。
3取样和原位测试的样本数量
“岩土规范”4．1．20-2规定“每个场地每一主要土层的原状土试样或原位测试数据不应少于6件(组),当采用连续记录的静力触探或动力触探为主要勘察手段时,每个场地不应少于3个孔”。在《工程建设标准强制性条文实施手则中》指出:“需要注意的是,该规定并不意味着任何情况,每个场地每个主要土层取6个土样或做6次原位测试就够。合理的数量与场地大小、土层厚薄、土性的变异系数以及场地邻近已有资料的掌握程度等因素有关,应根据具体条件确定”。“高规”4．1．7条规定“每栋高层建筑每一主要土层内采取不扰动土试样的数量或进行原位测试的次数不应少于6件(组)次”。
如何理解“每个场地”,若单栋建筑物,每个场地是指该单栋建筑物所在场地,若为二栋、三栋或为一个小区呢?勘察单位大都将每个场地视为一次勘察的范围。土性指标的变异性,用空间场中少数几个点的取样得到的力学性质去预测整个空间场地性质,必然会产生不确定性。点数越少,空间场地越大,不确定性也就越大。所以不考虑一次勘察范围的大小、建筑物的性质和高度,将其理解为每一主要土层的取样数量或原位测试数据大于等于6件(组),就算满足要求,这种理解是不恰当的。尤其是一些勘察单位为了减少成本,在施加操作中,勘察单位往往断章取意,将原状土试样或原位测试数据不应少于6件(组)变成原位测试数据不少于6组,这就更加可笑了。
《岩土工程勘察规范》(GB50021)是国家强制性标准,是进行岩土工程勘察工作的依据,对勘察工作各个方面提出了全面的、可操作执行的要求。但由于规范中的个别条款过于笼统或与其它相关规范(规程)存在矛盾,导致不同工程技术人员在应用中产生不同的理解,在一定程度上影响勘察工作的可操作性。本人将根据近20年来的勘察经验,分别从岩土工程勘察分级、勘探点数量及各类型勘探点比例、取样和原位测试的样本数量、地下水的腐蚀性评价、岩石饱和单轴抗压强度取值等容易产生不同理解的方面,谈谈自己的理解和对策,旨在抛砖引玉,期望岩土工程师在岩土工程勘察中应用理论知识和实践经验,充分发挥主观能动性,使岩土工程勘察成果客观、真实地反映岩土体特征,最有效的服务于建设工程。
1岩土工程勘察分级
岩土工程勘察分级的依据是:工程重要性等级、场地等级和地基等级。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)(以下简称“岩土规范”)的3.1.1条文说明对工程重要性等级的解释是“《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001),将建筑结构分为三个安全等级,《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)(以下简称“地基规范”)将地基基础设计分为三个等级,都是从设计角度考虑的。对于勘察,主要考虑工程规模大小和特点,以及由于岩土工程问题造成破坏或影响正常使用的后果。由于涉及各行各业,涉及房屋建筑、地下洞室、线路、电厂及其他工业建筑、废弃物处理工程等,很难做出具体划分标准,故本条做了比较原则的规定。以住宅和一般公用建筑为例,30层以上的可定为一级,7～30层的可定为二级,6层及6层以下的可定为三级。”
《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)(以下简称“高规”)将工程重要性等级进行了细化并分为甲、乙两个等级,与地基规范的地基基础设计等级基本相同。反映在规范中的内容归纳有“甲级包括:30层以上或高度超过100米超高层建筑;体形复杂,层数相差超过10层的高低层连成一体的高层建筑;对变形有特殊要求的高层建筑;高度超过200米的高耸构筑物或重要的高耸工业构筑物;位于建筑边坡或邻近边坡的高层建筑和高耸构筑物;对原有工程影响较大的新建高层建筑;有三层或三层以上地下室的高层建筑或软土地区有二层或二层以上地下室的高层建筑。乙级包括以上不属于甲级的高层建筑”。《油气田及管道岩土工程勘察规程》(SY／T0053-2004)指出:油气田及管道重要性等级都为一级。
通过上面的叙述发现同样的工程不同规范出现不同的勘察分级。如体形复杂,层数相差超过10层的高低层连成一体的高层建筑在“高规”中定为甲级(即工程重要性等级为一级),而按“岩土规范”的规定,勘察等级应为二级。显然在场地等级和地基等级相同的条件下依据规范不同将会出现勘察分级的不同。
因此,建议“岩土规范”继续引入“地基规范”的设计分级,并参照“高规”的勘察分级。将工程重要性分级的条文说明按以下理解并划分。
一级:30层以上或高度超过100米的建筑;体形复杂,层数相差超过10层的高低层连成一体的建筑;对变形有特殊要求的高层建筑;高度超过200米的高耸构筑物或重要的高耸工业构筑物;位于建筑边坡或邻近边坡的高层建筑和高耸构筑物;对原有工程影响较大的新建高层建筑;有三层或三层以上地下室的建筑或软土地区有二层或二层以上地下室的建筑。
二级:不符合一级高层建筑;对变形有特殊要求的多层建筑;高度200米以下的高耸构筑物或较重要的高耸工业构筑物;位于建筑边坡或邻近边坡的多层建筑和构筑物;对原有工程影响较大的新建多层建筑;有一至二层地下室的建筑或软土地区有一层地下室的建筑。
三级:6层及6层以下且高度24米以下的建筑。
地下洞室、岸边工程、管道和线路架空工程、电厂、水泥工厂及其他工业建筑、废弃物处理工程等的工程重要性等级划分应参照相关的行业标准或地方标准规定。
2勘探点数量及各类型勘探点比例
“岩土规范”的4.1.20的1条“采取土试样和进行原位测试的勘探孔的数量,应根据地层结构、地基土的均匀性和工程特点确定,且不能少于勘探孔总数的1/2,钻探取土试样孔的数量不应少于勘探孔总数的1/3”,该规范的4.1.17对高层建筑指出“每栋建筑物至少应有1个控制性勘探点”,但对其它建筑没有指出控制点的要求。而“高规”指出“控制性勘探点不应少于勘探点总数的1/3且不少于2个”。
一方面“岩土规范”与“高规”在控制点数量上面存在矛盾,另一方面岩规对控制点比例没有明确,在实际操作中不容易把握。
本人认为,在勘探点数量及比例上的处理措施是:勘察等级为甲级的单栋建筑的勘探点总数不应少于5个,乙级的不应少于4个,丙级可适当减少勘探点,密集建筑群的勘探点可相互共用。不同类型的勘探点宜均匀布置,控制性勘探点不应少于勘探点总数的1/3，且对于甲、乙级勘察每栋不应少于2个勘探点,丙级不少于1个。采取土试样和进行原位测试的勘探孔的数量,应根据地层结构、地基土的均匀性和工程特点确定,且不能少于勘探孔总数的1/2,钻探取土试样孔的数量不应少于勘探孔总数的1/3。
3取样和原位测试的样本数量
“岩土规范”4．1．20-2规定“每个场地每一主要土层的原状土试样或原位测试数据不应少于6件(组),当采用连续记录的静力触探或动力触探为主要勘察手段时,每个场地不应少于3个孔”。在《工程建设标准强制性条文实施手则中》指出:“需要注意的是,该规定并不意味着任何情况,每个场地每个主要土层取6个土样或做6次原位测试就够。合理的数量与场地大小、土层厚薄、土性的变异系数以及场地邻近已有资料的掌握程度等因素有关,应根据具体条件确定”。“高规”4．1．7条规定“每栋高层建筑每一主要土层内采取不扰动土试样的数量或进行原位测试的次数不应少于6件(组)次”。
如何理解“每个场地”,若单栋建筑物,每个场地是指该单栋建筑物所在场地,若为二栋、三栋或为一个小区呢?勘察单位大都将每个场地视为一次勘察的范围。土性指标的变异性,用空间场中少数几个点的取样得到的力学性质去预测整个空间场地性质,必然会产生不确定性。点数越少,空间场地越大,不确定性也就越大。所以不考虑一次勘察范围的大小、建筑物的性质和高度,将其理解为每一主要土层的取样数量或原位测试数据大于等于6件(组),就算满足要求,这种理解是不恰当的。尤其是一些勘察单位为了减少成本,在施加操作中,勘察单位往往断章取意,将原状土试样或原位测试数据不应少于6件(组)变成原位测试数据不少于6组,这就更加可笑了。
本人针对该问题的理解和解决措施是。
首先,对能采取原状土样的地层(如:粘性土)应该在规范中明确规定以采取原状土试样为基本控制指标;而对于不能采取原状土试样的地层(如:碎石土)才可以原位测试数据做为控制指标,以土试样作为定名的依据。
其次,对于样本数量,应该参照“高规”对样本数量进一步明确,即对勘察等级为乙级及乙级以上的建筑,每栋建筑每一主要土层内采取不扰动土试样的数量或进行原位测试的次数不宜少于6件(组)次;对勘察等级为丙级的建筑,每个场地每一主要土层内采取不扰动土试样的数量或进行原位测试的次数不应少于6件(组)次。采取不扰动土试样或进行原位测试的竖向间距,对勘察等级为乙级及乙级以上的建筑,在基础底面下1.0倍基础宽度内宜按1米～2米,以下及勘察等级为丙级的建筑可根据土层变化情况适当加大距离。当样本不能满足要求时,应加密勘探点。
4地下水的腐蚀性评价
“岩土规范”12．1条指出“当有足够经验或充分资料,认定工程场地的土或水(地下水或地表水)对建筑材料为微腐蚀时,可不取样试验进行腐蚀性评价”,所谓有足够经验或充分资料是指有专门研究论证,并经地方主管部门组织审查认可,或地方规范规定,并非个别单位意见。12．1．2-4又明确规定水和土的取样数量每个场地不应少于2件;《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》(DBJ01-501-92)规定“一般情况下,可不考虑地下水的腐蚀性,但对有环境水污染的地区,应查明地下水对混凝土的腐蚀性”;《上海地基基础设计规范》(DBJ08-11-89)规定:“上海市地下水对混凝土一般无侵蚀性,在地下水有可能受环境水污染地段,勘察时应取水样化验,判定其有无侵蚀性”。各地执行各自的地方规定、规范的条文。
规范既然有“足够经验或充分资料”的口子,就是岩土工程师应该去充分把握的。岩土工程师应该从场地的环境条件、附近有无污染源(如化工厂)、上游影响范围的环境条件进行全面分析论证,确认为微腐蚀性后得出结论是可以作为乙级及其以下勘察等级的腐蚀性评价依据的;对于甲级建筑甲级建筑应该按规范取样试验论证。最好对不取水样评价的场地由地方勘察单位(可以几个单位联合)整理腐蚀性评价材料,提出建议及其依据,由地方建设主管部门组织专家评审会作出结论,再由建设主管部门根据专家的结论形成文件就完全符合规范要求了。比如:桂林本身就是山水甲天下的城市,漓江水质本身就可以接近或达到饮用水的标准,而上游又有桂林市政府保护漓江水质的一系列措施,再依据目前已有的水质分析资料得出“桂林市地下水对混凝土一般为微腐蚀性”的结论是完全可行的。
5岩石饱和单轴抗压强度取值
“岩土规范”3.2.2条的表3.2.2-1提出根据饱和单轴抗压强度对岩石进行分类,但未明确饱和单轴抗压强度是平均值还是标准值。在实际工作中某石灰岩的饱和单轴抗压强度平均值是65MPa,而标准值是58MPa,于是按平均值划分为坚硬岩,按标准值划分为较硬岩。而在“地基规范”中就明确是标准值。
因此,岩石饱和单轴抗压强度的取值应该是取标准值。
6结语
《岩土工程勘察规范》(GB50021)是国家强制性标准,是进行岩土工程勘察工作的依据,在勘察中应该严格遵守相关要求,对勘察规范中一些不十分明确或与其它相关规范(规程)有出入的内容,岩土工程师应灵活把握,避免教条,使岩土工程勘察走上健康发展的道路,更好地为国民经济建设服务。
参考文献
[1] 中华人民共和国建设部.《岩土工程勘察规范》GB50021-2001(2009年版)[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2] 中华人民共和国建设部.《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[3] 中华人民共和国建设部.《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-2004[S].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[4] 高大钊.岩土工程勘察与设计―― 岩土工程疑难问题答疑笔记整理之二[M].人民交通出版社,2010.
[5] 吴建春.浅谈岩土工程勘察报告中的常见问题[J].中国高新技术企业,2010(7).
[6] 何镇彬,张卫新.岩土工程勘察报告编写中应注意的几点问题[J].建筑科技与管理,2009(5).
[7] 赖国任.浅析岩土工程勘察中的常见误区[J].大众科技,2007(9).
[8] 吴光学.对执行《岩土工程勘察规范》中存在问题的一点看法[J].林业科技情报,1999(2).
首先,对能采取原状土样的地层(如:粘性土)应该在规范中明确规定以采取原状土试样为基本控制指标;而对于不能采取原状土试样的地层(如:碎石土)才可以原位测试数据做为控制指标,以土试样作为定名的依据。
其次,对于样本数量,应该参照“高规”对样本数量进一步明确,即对勘察等级为乙级及乙级以上的建筑,每栋建筑每一主要土层内采取不扰动土试样的数量或进行原位测试的次数不宜少于6件(组)次;对勘察等级为丙级的建筑,每个场地每一主要土层内采取不扰动土试样的数量或进行原位测试的次数不应少于6件(组)次。采取不扰动土试样或进行原位测试的竖向间距,对勘察等级为乙级及乙级以上的建筑,在基础底面下1.0倍基础宽度内宜按1米～2米,以下及勘察等级为丙级的建筑可根据土层变化情况适当加大距离。当样本不能满足要求时,应加密勘探点。
4地下水的腐蚀性评价
“岩土规范”12．1条指出“当有足够经验或充分资料,认定工程场地的土或水(地下水或地表水)对建筑材料为微腐蚀时,可不取样试验进行腐蚀性评价”,所谓有足够经验或充分资料是指有专门研究论证,并经地方主管部门组织审查认可,或地方规范规定,并非个别单位意见。12．1．2-4又明确规定水和土的取样数量每个场地不应少于2件;《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》(DBJ01-501-92)规定“一般情况下,可不考虑地下水的腐蚀性,但对有环境水污染的地区,应查明地下水对混凝土的腐蚀性”;《上海地基基础设计规范》(DBJ08-11-89)规定:“上海市地下水对混凝土一般无侵蚀性,在地下水有可能受环境水污染地段,勘察时应取水样化验,判定其有无侵蚀性”。各地执行各自的地方规定、规范的条文。
规范既然有“足够经验或充分资料”的口子,就是岩土工程师应该去充分把握的。岩土工程师应该从场地的环境条件、附近有无污染源(如化工厂)、上游影响范围的环境条件进行全面分析论证,确认为微腐蚀性后得出结论是可以作为乙级及其以下勘察等级的腐蚀性评价依据的;对于甲级建筑甲级建筑应该按规范取样试验论证。最好对不取水样评价的场地由地方勘察单位(可以几个单位联合)整理腐蚀性评价材料,提出建议及其依据,由地方建设主管部门组织专家评审会作出结论,再由建设主管部门根据专家的结论形成文件就完全符合规范要求了。比如:桂林本身就是山水甲天下的城市,漓江水质本身就可以接近或达到饮用水的标准,而上游又有桂林市政府保护漓江水质的一系列措施,再依据目前已有的水质分析资料得出“桂林市地下水对混凝土一般为微腐蚀性”的结论是完全可行的。
5岩石饱和单轴抗压强度取值
“岩土规范”3.2.2条的表3.2.2-1提出根据饱和单轴抗压强度对岩石进行分类,但未明确饱和单轴抗压强度是平均值还是标准值。在实际工作中某石灰岩的饱和单轴抗压强度平均值是65MPa,而标准值是58MPa,于是按平均值划分为坚硬岩,按标准值划分为较硬岩。而在“地基规范”中就明确是标准值。
因此,岩石饱和单轴抗压强度的取值应该是取标准值。
6结语
《岩土工程勘察规范》(GB50021)是国家强制性标准,是进行岩土工程勘察工作的依据,在勘察中应该严格遵守相关要求,对勘察规范中一些不十分明确或与其它相关规范(规程)有出入的内容,岩土工程师应灵活把握,避免教条,使岩土工程勘察走上健康发展的道路,更好地为国民经济建设服务。
参考文献
[1] 中华人民共和国建设部.《岩土工程勘察规范》GB50021-2001(2009年版)[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2] 中华人民共和国建设部.《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[3] 中华人民共和国建设部.《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-2004[S].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[4] 高大钊.岩土工程勘察与设计―― 岩土工程疑难问题答疑笔记整理之二[M].人民交通出版社,2010.
[5] 吴建春.浅谈岩土工程勘察报告中的常见问题[J].中国高新技术企业,2010(7).
[6] 何镇彬,张卫新.岩土工程勘察报告编写中应注意的几点问题[J].建筑科技与管理,2009(5).
[7] 赖国任.浅析岩土工程勘察中的常见误区[J].大众科技,2007(9).
[8] 吴光学.对执行《岩土工程勘察规范》中存在问题的一点看法[J].林业科技情报,1999(2).
