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第一节 岩土工程勘察

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1986—2005年,山东岩土工程勘察的技术装备不断改进,生产效率不断提高。计算机技术在岩土工程勘察行业深入应用,尤其是地理信息系统的应用,有助于岩土工程勘察行业野外勘察、内业数据处理和时空数据的有效管理,提高了行业整体水平,涌现出较多高水平的岩土工程勘察成果。
一、技术装备
岩土工程勘察的技术装备主要包括勘探、测试、土工试验等设备。
1986年以前,钻探设备主要为SffiO钻机。1986—2005年,钻探主要设备为DPP-100型汽车钻机、XJ-100型钻机、东风300型钻机和XY-1型岩芯百米钻机、DPP-100型汽车钻机等,钻探能力和速度较以前明显提咼。
1984—1985年,寿光纯碱厂址勘察开始应用静力触探设备,20世纪90年代初期已被广泛应用于黄河冲积地层勘察,并由初期的单桥静力触探发展为双桥静力触探。
1990年,随着城市化进程的加快,全省岩土工程勘察中的静力触探、载荷试验、旁压试验、动力触探、波速测试等原位测试技术的使用日益广泛,载荷试验由初期的浅层载荷试验向深层载荷试验发展。20世纪90年代初期,随着高层建筑勘察数量的不断增加,土工试验设备不断更新,由80年代的中低压固结仪、直剪仪向三轴剪力仪、高压固结仪、动三轴仪发展。
1999年,山东省电力工程咨询院与清华大学合作引进法国帕斯卡大学研制、Sokolution公司制造的先进便携式可变能量动力触探仪(PANDA仪),应用于回填土的密实度检测和既有建筑物地基、隧道和大型设备难以进点就位的各类工程勘察等方面。
1986—2005年,计算机技术在全省勘察设计行业逐步得到广泛应用。山东省城乡建设勘察院和济南市勘察测绘研究院分别于1986年和1989年利用PC1500计算机进行剖面打印,并引进计算机用于采集压缩试验数据。20世纪80年代末期,计算机辅助制图技术开始在全省勘察设计行业应用。90年代以后,高层建筑的大量兴建对勘察单位的技术水平提出了更高的要求,勘察资料整理、工程勘察成果报告和工程项目场地平面图、柱状图、剖面图的制图等都开始使用计算机,特别是各类勘察设计应用软件的使用,大大提高了资料整理的效率和质量。90年代初期,土工试验采用微机数据采集系统,可以同时或单独对三轴、固结、直剪等试验进行数据自动采集和计算处理,实时自动跟踪显示给出试验中各种数据和曲线,对土工试验的各种数据进行自动或半自动(通过人工干预)数据处理、计算绘制并打印各种成果表格和数据曲线,对试验数据及成果进行归档和管理。静力触探数据自动采集处理系统、载荷试验数据自动采集处理系统、自动补荷系统相继诞生,提升了原位测试技术的应用效率。1992年,山东省城乡建设勘察院首次采用深层载荷试验对天然地基持力层进行了评价。2005年,山东省勘察单位全部实现了计算机辅助制图。
二、勘察规范
1986—1994年,岩土工程勘察沿用1978年国家《工业与民用建筑工程地质勘察规范(试行)》(421-77)。1994年,国家对该《规范》进行修订,颁布《岩土工程勘察规范》(GB50021-94);2000年再次修订,颁布《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)。山东省工程勘察认真执行国家勘察规范,并促进了地基测试、复合地基处理、桩基设计与施工、基坑降水支护等方面的技术进步。为规范山东省勘察文件编制工作,省建设厅于2001年发布实施山东省工程建设标准《岩土工程勘察文件编制标准》(DBK14-S3-2002),这是山东省首部工程勘察地方标准。
三、重点技术成果
1986—2005年,山东省主要工程勘察单位在解决特殊地质构造、高层建筑采用天然地基、计算机应用等方面,均取得突破。
1987年,山东电力工程咨询院有限公司完成十里泉电厂第三水源地供水水源勘察,成果获全国优秀勘察设计银奖。
1989年,济南市勘察测绘研究院首次采用Basic编程开发土工试验数据计算、试验报告汇总程序,其TQC小组成果“土工试验微机应用”在全省建设系统TQC小组发布会上获表扬奖,标志着计算机技术在工程勘察专业应用的开始。
1993年7月,山东省城乡建设勘察院、济南市勘察测绘研究院完成的“工程地质机助成图系统”获建设部优秀成果二等奖。

图6-1 1993年,山东省城乡建设勘察院计算机制图室

同年,山东省城乡建设勘察院完成的山东大厦岩土工程勘察,查明了济南市千佛山断层从建筑场地通过的事实,解决了破碎带地基处理难题,成果获山东省优秀工程勘察设计一等奖、建设部三等奖;完成了济南电信局第二长途枢纽楼(117米)岩土工程勘察,解决了以第四系覆盖层作为天然地基持力层的问题,成果获山东省优秀工程勘察设计一等奖。

图6-2 1993年,山东省城乡建设勘察院完成勘察的山东大厦

1996年,山东省城乡建设勘察院完成的中国农业银行山东省分行营业大楼(37层)工程勘察,采用复合桩基础,使天然地基土承担荷重达到54%。成果获山东省优秀工程勘察设计一等奖和建设部优秀工程勘察设计三等奖。
同年,济南市勘察测绘研究院在引进北京市勘察研究院“工程地质勘察信息管理系统”的基础上,进行了“济南市工程勘察信息系统(JNGEIS)”应用研究,配备了专门的数据录入员,至1999年底,共输入勘察报告850余份。2000年初,该研究成果通过了济南市科委组织的专家鉴定,认为此信息系统达到国内同行业先进水平,填补了省内空白。

图6-3 1996年,山东省城乡建设勘察院完成勘察的中国农业银行山东省分行营业大楼

1997年,山东岩土工程勘察总公司参与完成了西气东输勘察国家重点工程。
2000—2002年,济南市勘察测绘研究院研究开发出“济南市基础地理信息系统”,工程地质数据库作为子系统之一,实现了城市空间地形、工程地质、综合管网数据的多库协同。
2000年,山东岩土工程勘察总公司完成泰安市中级人民法院审判庭工程勘察,首次建议以风化卵石层作为高层建筑的基础持力层,采用天然地基,大大降低了工程总造价。成果获山东省优秀工程勘察设计一等奖。
2001年,青岛市勘察测绘研究院开始建立青岛市第四系标准地层。通过综合运用遥感(RS)与地理信息系统(GIS)技术等多种第四系研究手段及沉积学、岩石地层学的理论,采用生物地层学、年代地层学、事件地层学等多重地层划分对比的方式,对青岛市区第四系层序进行组级的重新厘定,并在此基础上,首次按岩性组合,在青岛市区进行层级地层单位的划分,确定了唯一地层序号。同时,层序划分过程中注意与区域地层进行对比,与区域地层划分保持一致,使用时具有可拓展性;层序划分过程中充分考虑地层工程特性及野外特征,具有很强的可操作性;对于岩土工程勘察中经常出现的亚层,由工程技术人员自行划分,具有一定的灵活性。该层序对于低山丘陵、多地貌单元、多成因类型地区的地层层序划分进行了有益的探索,具有一定的指导性。同时,也在一定程度上推动了工程勘察行业的信息化建设,为青岛市岩土工程勘察数据库建立奠定了坚实的基础。同年4月至2003年12月,青岛市勘察测绘研究院开发完成青岛市工程地质地理信息系统,是“数字青岛”的组成部分,通过建立标准地层,对地表以下地层分布及其物理力学性质、地下水、构造等资料的综合整理,建立数据库,并进行系统软件的开发,对资料进行综合管理、查询利用与数据挖掘,使分散的资料系统化、标准化,使工作成果转化为工作资源。该系统采用三维可视化分析和OpenGL技术,结合工程钻孔的土层信息和指标信息,生成真实三维地下模型,实现了地理信息与地质信息的有机结合。2001年,山东岩土工程勘察总公司完成国家重点工程川藏公路勘察。
2002年,山东岩土工程勘察总公司完成泰山国际金融大厦工程勘察,采用多种勘察手段查明了该场地的岩溶发育规律,为后期桩基设计和施工提供了准确数据,成果获山东省建设厅优秀工程勘察设计一等奖;山东电力工程咨询院有限公司完成阳城电厂500kV送出工程(河南鹤壁至江苏淮阴段)测量项目,成果获全国第八届优秀勘察金奖;莱城电厂岩土工程勘察成果获全国优秀勘察铜奖。
2003年,山东岩土工程勘察总公司完成马钢集团姑山铁矿采场东帮防渗加固工程设计,为后期采矿和矿山运营提供了保障,成果获山东省建设厅优秀工程勘察设计一等奖;完成京沪高铁勘察国家重点工程。
2004年,山东正元建设工程有限责任公司完成天津地铁勘察国家重点工程;山东电力工程咨询院有限公司完成华能德州电厂岩土工程勘察,成果获全国优秀勘察铜奖。
2004—2005年,全省部分勘察单位采用理正工程地质信息管理系统平台更新工程地质数据库管理系统,基本实现了土工试验数据采集处理、工程勘察CAD制图与成果编制、工程地质数据库资料管理的计算机技术网络一体化。
2005年,山东电力工程咨询院有限公司完成聊城电厂一期工程岩土工程勘察,成果获省优秀工程勘察设计一等奖;山东正元建设工程有限责任公司完成龙口市凤凰山垃圾处理填埋岩土工程勘察,解决了坝基岩土体的渗漏问题,成果获山东省优秀工程勘察设计一等奖。