8.4 详细勘察
8.4.2 详细勘察应进行的工作共有八款,内容较多,要求较细,特别是在塑性冻土地区,预测建筑物沉降、差异沉降或整体倾斜十分必要。静载荷试验要点内容详见本规范附录H,确定工程重要性等级按本规范第4.1.3条执行。
8.4.4 本次修订对勘探点间距确定原则进行了调整,以冻土地基复杂程度等级为依据,与现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB 50021协调一致,更为合理。
8.4.5 详细勘察勘探孔的深度应考虑冻土类别和工程性质,对面积小荷重大的高耸建筑物(如烟囱、水塔等)应适当加深。另外对热影响较大的建筑物(如热电站、锅炉房等),如其融化盘较深,或者冻土层变化较大时,可适当增加勘探孔的深度。
地基土融化深度受采暖温度、冻土土质类型、冻土温度等因素的影响,而且是一个三维不稳定的温度场。其中热源是起主导作用的,由于建筑物在使用过程中热量传导作用,地基土融化是持续的,直到吸热和散热相对平衡,使得融深稳定在最大值,称稳定融化盘。
融化盘深度计算公式详见现行行业标准《冻土地区建筑地基基础设计规范》JGJ 118-2011附录B。
对于塑性冻土以融化状态用作地基时,必须进行变形验算,既考虑融化盘的深度,又要满足冻土融化后计算基础沉降的需要。所以一定数量的勘探孔深度应达到计算的压缩层深度以下。
在塑性冻土区工程重要性等级为一、二级的建筑物,如采用箱形基础和筏式基础时,控制性勘探孔深度应大于地基压缩层的计算深度,一般性勘探孔深度应能控制主要受力层。
8.4.6 本条为强制性条文,必须严格执行。本条内容主要是对详细勘察取样和测试工作的要求。对重要工程建筑物或缺乏建筑经验的场地应进行观测,对有特殊要求的工程,应在建筑物施工和使用期间进行。观测温度场的变化、融化盘的稳定情况、地基土融化下沉性状,预测建筑物地基基础的稳定性及周围地质环境变化的影响。对冻土试验与观测按本规范第7章执行。
8.4.8 桩基勘察勘探点间距、布置方式、勘探孔类型,本条是强制性条文,是必须严格执行的,否则不能满足桩基设计要求且存在安全隐患。
8.4.9 桩基勘察时勘探点深度要求,既考虑融化盘深度计算和基础沉降的需要,又要考虑桩尖平面算起压缩层深度的需要:
1 勘探点深度的确定原则,除满足设计、施工要求外,尚应考虑不同建筑场地特点和桩尖平面以下冻土变化情况。对于基岩持力层,控制性勘探点的深度应深入微风化带3m~5m。一般性勘探孔应深入持力层1m~2m,查清基岩顶面起伏变化情况。
2 对塑性冻土按融化状态原则设计,控制性勘探孔深度应超过融化盘底面3m~5m,一般孔应等于融化盘深度。对需要进行变形验算的地基控制性勘探点深度应超过桩尖平面算起的压缩层深度,在实际工作中二者可进行比较验证。
8.4.10 地基基础设计等级详见现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011第3章。
冻土地区桩基勘察、原位测试和室内试验工作,为桩基设计提供物理力学及热学参数。其中原位测试的主要内容为:季节冻层的分层冻胀与冻融过程以及桩基静载荷试验、融化压缩试验与冻胀力试验等。原位测试可根据地区经验、冻土条件和工程需要选择适宜的测试手段。室内试验应满足下列要求:为验算基础在切向冻胀力作用下的稳定性和强度,应做冻结强度的试验,以代替原位试验或补充原位试验的不足;为测定冻土融沉系数和融化压缩系数,应作冻土融化压缩试验;为验算冻土地基和边坡稳定性,应进行冻土抗剪强度试验;室内试验和原位试验可互相验证和补充,但对于部分物理试验项目,如冻土天然密度、冻土总含水率等,为减轻运送上的困难,可在野外直接试验。除了对常规的物理力学试验要求外,又强调了以下试验项目:
1 季节冻土地区的建筑物桩基应根据实际需要进行冻胀稳定性试验,冻胀稳定性试验包括切向冻胀力试验和冻结强度试验。因为,地基土冻结过程中,土中水部分转变成冰,土体膨胀(冻胀),产生切向和法向冻胀力,导致基桩产生水平和垂直方向的位移(趋势)。试验方法为现场原位测试和室内模拟试验。一般现场原位测试数据比较可靠,但周期长、难度大、费用也较高。室内模拟试验,到目前为止,尚未得到统一认识。各地区应在实际勘察工作中,积极积累经验,建立本地区的试验模型、试验要点,本规范不做统一规定。无经验地区在试验过程中可按本规范附录G中第G.0.2、第G.0.3条执行。
2 多年冻土地基中桩的承载能力由两部分组成,即桩侧冻结力和桩端反力。在桩的施工中,桩周的天然温度场受到干扰和破坏,桩侧冻结力还没有形成,不能承载。只有在桩周土体回冻后,桩才能承载。回冻时在相同回冻方法下,时间的长短与桩的种类和冻土条件有关,可参照有关地区的桩基试验确定其回冻时间。
试桩时间宜选在夏末或冬初,因为此时多年冻土温度受到大气影响,使冻土抗压强度和冻结强度均达最小值。如试桩选在这个时候进行试验,则可以找出桩的最小承载力。
加载方法可采用慢速维持荷载法。
3 有建筑经验是指通过本地区已有的冻土工程勘察实践掌握了地基土类别、工程性质、地温参数、冻土总含水率、天然密度等物理特性。
8.4.11 施工勘察不是一个固定的勘察阶段,主要解决与施工有关的工程地质问题,共有四款,遇有其中之一的问题,就需进行补充工程地质勘察工作。
8.4.12 本条为强制性条文,必须严格执行。冻土工程地质勘察是冻土地区工程建设中非常重要的环节,勘察报告内容的详实程度,直接影响工程建设质量与安全。如不能满足本条规定的内容,将会使工程存在极大的安全隐患,危及生命财产安全。