想要结构基础方案经济又可靠？从做好地质勘察开始！

想要设计好结构的基础，就需要对工程所在地的地质情况有足够的了解。地质勘查以及随后的测试工作可以得到基础设计工作所需的岩土参数，而这些参数也可用于施工可行性论证和项目计划决策。对于以可靠性为基础的设计方案，降低岩土参数的不确定性是提高基础方案经济性的必要条件之一。因此，认真仔细地进行地质勘查和测试，对于基础项目是非常重要的一环。

这一阶段的目的是获取拟建结构的信息，以及大致的地质概况。这些信息的来源主要是设计部门准备的初步结构设计计划、岩土数据库、附件结构的施工计划及记录、地质调查局提供的地形图、卫星影像、水文地质部门的钻井记录及供水系统情况等资料。数据收集可以帮助工程师做好现场勘查的准备，并且发现一些问题和可能出现问题的地方，以便进行进一步勘查。

为了确切地确定场地参数，岩土工程师及设计团队应对场地进行实地探访。通过现场勘查，可以发现一些施工可行性相关的问题，如现场道路、空间限制以及一些施工问题，这些问题是在前期数据收集中非常容易被忽略。在此过程中，工程师也可以对室内工作阶段所获得的的信息进行核对，并进一步制定完善的详细的现场勘察计划。

结构基础工程的现场勘查内容包括但不限于以下几点：

1.调查附近结构，确定特定基础形式的性能表现。

2.对既有结构基础和河岸进行调查，看是否有冲刷和位移的迹象。

3.记录既有结构的位置，类型及深度，这些既有建筑有可能会受到新建筑施工的影响。

4.对地形进行目测检查，看是否存在滑坡的迹象。

5.树木，其他植被，以及地表水的位置。

6.与计划钻孔作业相关的场地情况，包括记录场地上方及地下设施的位置，场地道路，私有财产位置，地下水深度以及水上钻孔的接入点，其他限制或者障碍。

7.记录有可能影响基础体系施工可行性的特征或者限制。

下面给出一个AASHTO基础勘察手册（1978）改编而来的《现场勘察记录表》，以供大家参考。

我们一般会在初步勘查阶段进行地球物理勘查，地球物理调查可以帮助我们大范围地了解地质情况，以获得一个更全面的地质信息，并对钻孔和其他勘察测试进行补充。

采用地震波或者电法来测量地下水及基岩的深度，估测中间土层的厚度。这些方法可能发现地质异常情况，这就需要进一步采用钻孔或者原位测试的方法来进行评估。地球物理调查还可能查出孔洞，沉积物或者掩埋的物体，还可能测量出土壤硬度分级。

面波法是指利用冲击，或者就利用周围的地层扰动（交通，风，地脉动等）来产生一个面波，或者说振动，使其沿着地表传播，当遇到异常地质材料时产生反射。这些反射波会被放在地面上的地震检波器来测量。通过对采集到的数据的分析，我们可以计算出土壤的硬度，确定基岩的深度，地下水的深度，以及其他土层的位置。

电法检测是通过施加电流，然后检测阻抗，而阻抗可与土层变化建立联系，并可据此探测孔洞或者掩埋物。

现场勘察的目的就是为了获得具有代表性的地质状况，取得扰动的和未扰动的土样，进行原位测试，确定地下水位。这些信息是接下来的桩基设计与施工的基础，其质量及完整性非常重要。在整个过程中的每一步都直接或间接地依赖这些数据。

对于主体结构，我们在初步计划阶段常采用预钻孔的方式，这样可以得出一个初步的地质剖面，确定主要的土层，以便在随后的设计阶段钻孔中测试和分析。

在主体结构的设计阶段，结合地球物理调查方法，根据初步勘查确定的地质剖面的关键点进行控制钻孔，以此来调整设计阶段进行什么样的勘察程序；随后，对控制钻孔数据进行分析，进而对设计阶段勘察程序的间隙点进行补充钻孔。

钻孔的数量，间距，以及取样频率取决于土层的均匀性以及荷载情况。地质情况多变的话，就需要把钻孔布置的更密一些，而土层比较均匀的话，钻孔就可以更少一些。对于沉降敏感的结构，或者承受荷载较大的结构，就需要更加详细地了解地质情况，钻孔需要更密。足够的钻孔数量有助于工程师对施工过程中出现的风险和不确定性进行判定，以此降低施工成本。

钻孔数量（参考）：支柱或者桥台宽度≤100英尺，每一结构的勘查最小点数为1；W＞100英尺，每一结构的勘查最小点数为2；如果遇到多变的地质情况，则需要增加勘查点数。

勘查点的勘查深度（参考）：勘查深度至少要达到桩底标高以下20英尺，或者只要桩底标高以下两倍桩径处。如果桩端落在岩层上，那么只要要取10英尺的岩芯。

另外，如果岩层变化较大，可能需要加大取样的深度。如果勘查中遇到了不适合作为持力层的土层，比如泥煤，有机质含量较高的土层，未经控制的回填土，松软细颗粒土，松软粗颗粒土，那么在钻孔时就应该穿透这些土层，到达适合做持力层的土层。常用的钻孔方法包括旋挖钻孔，冲水钻孔、螺旋钻孔以及声波钻法。

钻孔方法

土壤取样分为扰动取样和不扰动取样。

扰动土样可以通过试样筒，声波取芯或者试验井的方式取得。扰动取样取得的土样可能主要用于目测分类，以及实验室测试，不可以用作强度测试以及压缩性测试，因为扰动已经改变了土体的性状。

相对不扰动的土样取样方法有薄壁管法（谢尔比管），活塞取样管或者其他特定的方法。不扰动取样能够获取原位土颗粒排布，地下水含量以及其他一些参数。

1. 薄壁管有各种各样的尺寸，通常是用来对细颗粒土体取样的。将取样管插入土中，当土体发生一点膨胀后就可以移除取样管。

2. 活塞取样管的作用是防止土体在到达取样深度之前进入取样管，以及在抽出取样管的时候防止土体脱离取样管。

3. 皮切管是一种用途很广的取样管，可用于对硬粘土，软岩甚至灌浆后的砂土取样，而且是未扰动土样。

岩石取样一般是在土壤取样完成，遇到基岩的时候进行。需要使用特殊的钻头，来切割岩体，以便进行取样。向孔内循环冲水或者空气，将切割下来的碎屑冲出来，然后用内取样管来收集岩样。取出的岩芯按照岩石类别进行分类，取样长度和取样完整性就作为钻进完整性。

岩石芯样应该保存在根据芯样尺寸特别设计的牢固的盒子里，如图所示。芯样应小心放置，尽量保持原始的分布与结构，尽量避免取出后出现断裂等。

岩石质量指标（RQD）：通过RQD指数测试，我们可以对岩石的整体质量有一个概述，这些测试应该根据岩芯的取样率在现场进行。

RQD =完整芯样的总长度/总的钻孔进尺

其中：完整芯样是指长度超过4英寸的芯样。芯样的长度是沿着轴向的中心线测量， RQD是一个百分数。

为了评估有效土压力下的土壤密实度，变形，并准备有效应力图，我们需要知道精确的地下水位。通过了解地下水位，可以预估施工过程中可能遇到的困难，提前为抽水工作做好准备。大多数的结构基础的勘查时，我们需要在钻孔过程中，钻孔刚刚结束时，以及钻孔结束24小时后对地下水位进行监测。对于透水性低的粘土或者采用泥浆护壁的钻孔，可能还会要求测量典型水位超过一个星期，通常需要设置一个观察井或在钻孔中安装一个压强计。

观察井：用于观察某一含水层的水位变化。通常是一根开槽的PVC管，安装到钻孔中。

压强计：用来监测某一土层中的静水压力变化。压强计可能是气动式，也可能是振弦式的，安装在一个沙袋里，用膨润土泥浆进行密封。

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