❶ 基坑驗槽的驗槽方法
驗槽方法通常主要採用觀察法為主,而對於基底以下的土層不可見部位,要先輔以釺探法配合共同完成。 1.觀察槽壁、槽底的土質情況,驗證基槽開挖深度,初步驗證基槽底部土質是否與勘察報告相符,觀察槽底土質結構是否被人為破壞。
2.基槽邊坡是否穩定,是否有影響邊坡穩定的因素存在,如地下滲水、坑邊堆載或近距離擾動等(對難於鑒別的土質,應採用洛陽鏟等手段挖至一定深度仔細鑒別)。
3.基槽內有無舊的房基、洞穴、古井、掩埋的管道和人防設施等。如存在上述問題,應沿其走向進行追蹤,查明其在基槽內的范圍、延伸方向、長度、深度及寬度。
4.在進行直接觀察時,可用袖珍式貫入儀作為輔助手段。 1.工藝流程
繪制釺點平面布置圖→放釺點線→核驗點線→就位打釺→記錄錘擊數→拔釺→蓋孔保護→驗收→灌砂。
2.人工(機械)釺探
採用直徑φ22~25mm鋼筋製作的鋼釺,使用人力(機械)使大錘(穿心錘)自由下落規定的高度,撞擊釺桿垂直打人土層中,記錄其單位進深所需的錘數,為設計承載力、地勘結果、基土土層的均勻度等質量指標提供驗收依據。是在基坑底進行輕型動力觸探的主要方法。
3.作業條件
人工挖土或機械挖土後由人工清底到基礎墊層下表面設計標高,表面人工鏟平整,基坑(槽)寬,長均符合設計圖紙要求;釺桿上預先用鋼鋸鋸出以300mm為單位的橫線,0刻度從釺頭開始。
4.主要機具
釺桿:用直徑為φ22~25mm的鋼筋製成,釺頭呈60°尖錐形狀,釺長2.1~2.6m;
大錘:普通錘子,重量8~lOkg;
穿心錘:鋼質圓柱形錘體,在圓柱中心開孔φ28~30mm,穿於釺桿上部,錘重lOkg;
釺探機械:專用的提升穿心錘的機械,與釺桿、穿心錘配套使用。
5.根據基坑平面圖,依次編號繪制釺點平面布置圖
按釺點平面布置圖放線,孔位灑上白灰點,用蓋孔塊壓在點位上作好覆蓋保護。蓋孔塊宜採用預制水泥砂漿塊、陶瓷錦磚、碎磨石塊、機磚等。每塊蓋塊上面必須用粉筆寫明釺點編號。
6.就位打釺
鋼釺的打入分人工和機械兩種。
人工打釺:將釺尖對准孔位,一人扶正鋼釺,一人站在操作凳子上,用大錘打鋼釺的頂端;錘舉高度一般為50cm,自由下落,將釺垂直打人土層中。也可使用穿心錘打釺。
機械打釺:將觸探桿尖對准孔位,再把穿心錘套在釺桿上,扶正釺桿,利用機械動力拉起穿心錘,使其自由下落,錘距為50cm,把觸探桿垂直打入土層中。
7.記錄錘擊數
釺桿每打入土層30cm時,記錄一次錘擊數。釺探深度以設計為依據;如設計無規定時,一般釺點按縱橫間距1.5m梅花形布設,深度為2.1m。
8.拔釺、移位
用麻繩或鋼絲將釺桿綁好,留出活套,套內插入撬棍或鋼管,利用杠桿原理,將釺拔出。每拔出一段將繩套往下移一段,依此類推,直至完全拔出為止;將釺桿或觸探器搬到下一孔位,以便繼續拔釺。
9.灌砂
釺探後的孔要用砂灌實。打完的釺孔,經過質量檢查人員和有關工長檢查孔深與記錄無誤後,用蓋孔塊蓋住孔眼。當設計、勘察和施工方共同驗槽辦理完驗收手續後,方可灌孔。
10.質量控制及成品保護
(1)同一工程中,釺探時應嚴格控制穿心錘的落距,不得忽高忽低,以免造成釺探不準,使用釺桿的直徑必須統一。
(2)釺探孔平面布置圖繪制要有建築物外邊線、主要軸線及各線尺寸關系,外圈釺點要超出墊層邊線200~500mm。
(3)遇鋼釺打不下去時,應請示有關工長或技術員,調整釺孔位置,並在記錄單備注欄內做好記錄。
(4)釺探前,必須將釺孔平面布置圖上的釺孔位置與記錄表上的釺孔號先行對照,無誤後方可開始打釺;如發現錯誤,應及時修改或補打。
(5)在記錄表上用有色鉛筆或符號將不同的釺孔(錘擊數的大小)分開。
(6)在釺孔平面布置圖上,註明過硬或過軟的孔號的位置,把枯井或墳墓等尺寸畫上,以便設計勘察人員或有關部門驗槽時分析處理。
(7)打釺時,注意保護已經挖好的基槽,不得破壞已經成型的基槽邊坡;釺探完成後,應做好標記,用機磚護好釺孔,未經勘察人員檢驗復核,不得堵塞或灌砂。
(8)驗槽時應重點觀察柱基、牆角、承重牆下或其他受力較大部位;如有異常部位,要會同勘察、設計等有關單位進行處理。
(9)遇到下列情況之一時,應在基坑底普遍進行輕型動力觸探(現場也可用輕型動力觸探替代釺探):持力層明顯不均勻;淺部有軟弱下卧層;有淺埋的坑穴、古墓、古井等,直接觀察難以發現時;.勘察報告或設計文件規定應進行輕型動力觸探時。
❷ 水庫堤壩岩土工程勘察
一、深圳水利工程建設現狀
深圳市自建市後,水利事業蓬勃發展,特別自1992年以來,新建擴建了一大批水利工程,引東江上游水入深、全市供水體系形成網路、興建調蓄水庫和戰略儲備水庫、開展雨洪利用、整治河道提高河道防洪和景觀功能等等,為深圳市的可持續發展提供了水資源保障。
深圳市常見的水利工程主要有:水庫、樞紐建築物、輸水或泄水隧洞、堤防、泵站、水閘、渡槽和輸排水管等。水庫大壩依其材料不同可分為混凝土壩、砌石壩、堆石壩和土壩等。
截至2007年底,全市共有172座水庫,其中在建的公明水庫總庫容1.5×108m3,為大(二)型水庫,壩體總長4.6km,最大壩高54m;正在勘察擬建的清林徑水庫,總庫容為1.8×108m3,總壩長1.8km,最大壩高44.2m;已建的東部供水水源工程,全長56.3km,其中7.2km為隧洞;已建供水網路干線工程,全長472km,其中80%為隧洞。
在建設和使用這些水利工程的過程中,曾遇到了大量的工程地質問題,它們大多與地表水、地下水有很大關系,這是水利工程地質專業的主要特點。由於有了水,岩土體飽和軟化,抗剪強度降低,水頭壓力抬高,滲流作用加強;由於有了水,水工建築物岩土設計計算變得復雜,運用工況多樣化;由於有了水,岩土工程勘察需採用綜合勘探方法,各類試驗項目繁多,地質參數的取值和地質評價結論需要綜合判斷確定。對於水利工程,由於勘察水平不高而導致相關工程地質問題未查明,其後果是嚴重的,要麼導致整個工程失敗(如潰壩、決堤、水庫無法蓄水);要麼工程建成後問題很多,影響正常運行;或者由於相關地質參數和評價結論過於保守而導致大量的投資浪費。
因此,水利岩土工程勘察是一項復雜而重要的專業性較強的地質工作,在具體實施過程中,除了嚴格執行行業規程規范之外,地區性工作經驗亦很重要,尤其在項目建議書、可行性研究階段或者勘探工作量不足的一些中、小型工程顯得尤為突出。
二、水利水電工程常見工程地質問題
根據深圳地區所處的地質背景和水文氣象條件,修建水利工程後常見的工程地質問題有:
1.區域構造穩定性
深圳地區地震基本烈度為Ⅶ度,區域構造穩定性相對較好,各工程研究對象主要指活動性斷裂對水工建築物長期運行的影響。以深圳斷裂帶為代表,重點關注水庫誘發地震、地應力集中、斷裂構造的年位移量等。
2.水庫庫區滲漏
蓄水水庫產生永久性的過量的滲漏,不僅影響水庫的效益,同時還會因滲漏引起其他一些不良後果。羅屋田水庫的岩溶滲漏是一典型例子,由於水庫滲漏嚴重,水庫始終無法正常蓄水。
3.庫岸穩定性
水庫蓄水後,庫岸自然地質環境發生急劇變化,岩土體飽水及強度降低,庫水漲落引起地下水位波動變化,波浪沖刷作用加劇變化等,使得原來處於平衡狀態的岸坡發生破壞,達到新的平衡,其破壞形式包括:崩塌、滑坡、塌岸等。庫岸失穩破壞的後果將直接危及濱岸地帶居民及建築物安全,淤塞庫區,高位能的快速崩滑體還可以造成巨大涌浪,危及大壩及壩下游安全。
4.水庫浸沒
水庫蓄水後,引起庫岸周圍一定范圍內地下水水位抬升(壅高),當壅高後的地下水位接近或引出地面時,將可能導致農田沼澤化、土地鹽鹼化、建築物地基飽和惡化等不良後果。深圳地區一般多為山區性水庫,庫容面積有限,水庫浸沒問題不嚴重。
5.壩區滲漏
壩區滲漏包括壩基滲漏和繞壩滲漏,分別產生於壩基和壩肩。壩基滲漏是現有水庫大壩普遍的地質現象,滲透量過大將影響水庫的效益,或者滲透水流作用危及壩體的安全。深圳地區常見的壩區滲漏方式有建基面滲漏(接觸面滲漏)、淺層風化岩滲漏、斷裂構造帶滲漏、沖洪積砂礫層滲漏和岩脈帶滲漏等。
6.壩基岩土體的壓縮變形與承載力
不同類型的壩對壩基壓縮變形與承載力要求不同,其共同點均要求建壩後不致產生過大的沉降變形和不均勻沉降變形,以免引起壩體開裂或剪切滑移而導致的破壞。對中低土石壩而言,深圳地區常見的高壓縮地層主要包括人工鬆散填土、軟黏土、淤泥和泥炭等。
7.壩基(肩)岩土體的抗滑穩定
對於土石壩而言,壩基如有抗剪強度低的軟弱地層(如軟黏土、淤泥、鬆散填土等),則壩基不僅存在沉降變形問題,亦有沿軟弱層滑動問題;對混凝土壩、砌石壩而言,根據滑動破壞面位置的不同,壩基岩體滑動分為表層滑動(通常指混凝土與岩石接觸面)、淺層滑動和深層滑動(軟弱結構面滑動);對於壩肩抗滑穩定主要體現陡地形狀況下的結構面滑動問題。
8.水工隧洞圍岩穩定與變形
地下隧洞開挖以後,洞壁圍岩由於失去了原有的岩體的支撐而向洞內松張變形,如果變形超過圍岩本身所承受的能力,圍岩將產生破壞。圍岩的變形破壞程度常取決於圍岩應力狀態、岩體結構及洞室斷面形狀等。竣工後的水工隧洞往往要承受內外水壓力的長期作用。深圳地區隧洞淺埋段較多,斷裂構造發育,岩性岩相多變,地下水位高,隧洞施工遇塌方、冒頂現象相對較多,施工後縱向與橫向裂縫也時有所見。
9.隧洞涌水
隧洞涌水問題包括隧洞段涌水量預測、掌子面突水、突泥預測和地面沉降預測等,因其影響因素多,各項參數准確取值較難,隧洞涌水預測大多帶有經驗性質。盡管如此,隧洞涌水仍是一項重要而復雜的水文地質工作內容。以往的工程實例表明,隧洞涌水預測不可靠,施工措施不到位,往往會導致嚴重的人員傷亡、經濟損失甚至一定范圍的社會安定問題。
10.天然建築材料
深圳地區水庫一般適合建當地材料壩,以土石壩最多,黏性土料和壩殼料用量也最為龐大。例如公明水庫大壩實際用量達1100×104m 3,勘察儲量為其2~3倍。既要不破壞當地生態環境並盡量減少征地費用。又要尋找足夠儲量的、質量好的、開采方便的、運距近的料場,是水庫工程建設期突出的工程地質問題,也是一大前期勘察難點。
11.深基坑支護
深圳地區地下式泵站較多,大多涉及深基坑問題,有的基坑深達30~40 m,這些泵站一般建在地勢低窪處,軟土層和砂礫層較厚,地下水豐富,地下水位普遍較高,工程地質水文地質條件復雜,基坑支護體系需要考慮隔水、淺層支護、深層支護、上下水工建築物平面布置及基坑內方便輸水隧洞施工等要素。
其他的一些工程地質問題,如隧洞施工岩爆問題,放射性污染問題,閘、壩建築物的抗沖刷問題等等,因一般不常見這里不單獨列出。
三、水庫庫區岩土工程勘察評價工作經驗
限於自然條件,深圳地區擬建和已建水庫規模有限,絕大部分為中、小型水庫,壩高15~50m,水庫周邊區域以花崗岩類和砂頁岩類為主,地形地貌多為低丘陵和台地,植被覆蓋良好,岩體風化一般較深厚,斷裂構造較發育,物理地質現象不發育,工程地質條件一般屬於中等復雜。
水庫庫區岩土工程勘察與評價工作一般應注意:
1.勘察工作
勘察工作應以水文地質、測繪、調查訪問、資料收集為主,勘探工作為輔。注意研究地形地貌特點,河床變遷歷史,泉水露頭情況,區域性自然邊坡和人工邊坡失穩現象,周邊水庫群常見的水庫地質問題等。當基岩露頭較好時,重點調查斷層和裂隙發育特點;當基岩露頭不好時,重點調查風化土和覆蓋層的工程特性與分布狀況。
2.勘察方法
針對水庫滲漏問題,首先根據水文地質成果確定可能的滲漏形式,然後根據不同的滲漏形式採用適當的勘察方法。單薄分水嶺滲漏一般較為常見,分水嶺岸坡一般分布有一定厚度的殘坡積土和全風化土,勘察工作以調查上部土層作為天然防滲鋪蓋的厚度、平面范圍和滲透特性為重點,均衡布置淺鑽孔或探坑,並進行注水和試坑滲水試驗。對於下部基岩的滲透特徵,需選擇代表性位置布置勘探剖面,各勘探點進行分段壓水、注水、抽水(提水)試驗。對於斷層或裂隙密集帶滲漏問題,可先布置物探工作,再布置鑽探與現場試驗工作。此外有些水庫發現也有風化岩中岩脈帶滲漏問題,在花崗岩類地區應重視。從目前已建水庫的運行情況來看,大多數水庫滲漏問題並不嚴重,未超過水庫設計滲漏量,這與深圳地區岩土層的弱透水性有關,也與庫水深度較淺、斷裂構造的密閉性較好等有關。但應注意的幾點是:
1)庫外未見有滲水溢出點並不代表水庫沒有滲漏,從有些水庫常年觀測資料來看,仍有相當一部分滲流量是通過潛流作用形成的。
2)強風化岩全段、弱風化岩上段部分試驗段滲透系數較大,鑽孔鑽進中常有涌水或失水現象,但大部分試驗段滲透系數為弱透水,將這兩層視為相對隔水層或相對透水層時應慎重,需根據滲透系數大值的平面位置、埋深、上部地層滲透性、地下水的徑流排泄方式以及水庫防滲級別等綜合確定。
3)峽谷區和台地區水庫滲漏評價方法有區別。
4)水庫滲漏除了定性評價外,還要盡量進行定量計算評價。
5)在可能滲漏部位布置水文地質長期觀測孔,可有效判斷水庫滲漏情況。
6)龍崗岩溶地區水庫滲漏問題很復雜,評價結論需特別慎重。
3.邊坡勘察
深圳地區庫岸坡度一般較平緩,庫岸穩定問題常表現為淺層滑坡或滑塌,主要產生於殘坡積層中,方量有限,一般為數十立方米至數百立方米,對水庫運行安全不會有太大的影響。但有些供水水庫在某些時段可能取水量很大,存在庫水位驟降的情況,應注意大面積淺層邊坡穩定問題。另外在深圳東部沿海地區所建水庫存在高陡岩質邊坡問題。邊坡勘察工作仍以地質測繪為主,在初步確定有問題的地段才布置勘探工作量。邊坡勘察與評價應注意的事項:
1)定性與定量評價互為補充,且有側重點,對於小規模的對水庫安全影響不大的邊坡問題應以定性評價為主,反之,則以定量評價為主。
2)砂頁岩地區常有淺層滑塌現象,坡積層偏厚,顆粒組成多為粗粒,易降水入滲和導水,也易浸水軟化,岸坡較陡時常有邊坡穩定問題。
3)計算邊坡穩定性,應有正常運行、庫水位驟降、地震作用等多個工況的組合計算。
4)對於環庫公路的邊坡問題,因其位於庫水位以上,一般按公路勘察設計規范進行評價,但應注意高位能的不穩定體坍塌,可能產生大的涌浪問題。
5)對於庫盆內開采建壩材料的水庫,需有合理的開挖斷面和坡度。
4.地下水勘察
現有水庫正常蓄水位水邊線周邊大多為斜坡地形,庫內無農田,少居民,少建築物,鑒於廣東地區的氣候條件,一般不存在浸沒現象。對於庫外水位雍高引起的浸沒問題,主要根據水庫防滲條件,可能浸沒區的水文地質條件和危害性質進行評估。地質勘察工作應重點置於庫水沿單薄分水嶺和斷裂構造帶徑流排泄方式和滲流量評價,注意可能浸沒區地形地貌特徵和地下水位,是否有較低的排水條件差的窪地地形,必要時布置勘探剖面,並進行地下水雍高值和地下水臨界深度的試驗和計算。
5.判定標志
水庫誘發地震的形成機理十分復雜,目前的判定方法往往根據工程實例進行類比,一般採用的判定標志有:
1)壩高大於100m,庫容大於10×108m3。
2)庫壩區存在構造斷裂帶,活動斷裂呈張(扭)性或張(壓)扭性。
3)庫壩區為中、新生代斷陷盆地或其邊緣升降明顯。
4)深部存在重力梯度異常或磁異常。
5)岩體深部張裂隙發育,透水性強。
6)庫壩區有溫泉。
7)庫壩區歷史上曾有地震發生。
深圳地區沒有修建高壩大庫的條件,區域地質地震條件表明,一般產生破壞性地震(M s>4.7級)的可能性不大,但不排除產生小震的可能。已有工程實例顯示,有些中低壩水庫也會產生誘發地震,因此一般對大、中型水庫的誘發地震問題亦要進行評價。工作方法以搜集分析區域地質地震資料為主,適當布置一些專門性勘探工作(常採用地球物理勘探和深鑽孔),必要時需委託地震研究單位在進行地震危險性評估的同時,對水庫誘發地震問題進行專門論證。
四、堤壩勘察方法、經驗與工程地質條件評價
深圳地區堤壩類型大多為土石壩,有少量混凝土壩和堆石壩。不論哪種壩型,壩體、壩基均存在穩定、變形、滲流三大問題。其中土石壩出現問題的最多,一般以壩體或壩基滲漏與不均勻沉降最為常見,個別堤壩也曾產生壩後坡嚴重滑坡,而滲透穩定問題多見於水閘。
因大壩產生破壞性質是災難性的,因此水庫工程勘察的重點在於壩址,前期勘察工作標准要求高,歷時長。限於篇幅,這里僅介紹新建壩壩址的一些勘察方法與經驗。
1)對於壩址區(含附屬建築物)勘察方法,水利水電工程地質勘察規范(GB50287-1999)和中、小型水利水電工程地質勘察規范(SL55-2005)各章節有明確規定,內容涵蓋規劃、可行性研究、初步設計和技施設計各個階段,包括不同壩型、不同壩基以及不同建築物。總體來講,水利行業勘察規范比較簡明寬泛,具體實施過程中需要地質人員充分發揮主觀能動性,根據場地地質條件,靈活掌握規范精神,既要達到「查明」的精度,又不浪費勘探工作量,也不能死搬硬套規范。
2)在工作開展之前,需要編制勘察工作大綱,內容盡量詳盡,必要時還可編制單項作業指導書。勘察工作大綱首先應根據前期勘察成果確定該工程可能存在的主要工程地質問題,或應重點查明的地質要素,然後圍繞這些工程地質問題或地質要素布置適用的勘探工作,確定勘探工作的重點、要點、難點。
3)工作當中需根據實際地質條件變化,及時調整計劃的工作方法和工作布置,這就要求地質人員隨工程進度及時跟進分析,以免野外作業結束後才發現問題,導致關鍵地質問題未查明,需要進行補充勘察。
4)壩址常用的勘探方法有鑽探、物探、坑探、現場試驗和室內試驗,其中關於岩土滲透試驗的方法種類較多,精確度不一,如何較准確地確定各地層滲透系數並劃分相對隔水層、相對透水層是技術人員的一大難點,這些參數的可靠性關繫到工程安全,亦關繫到大量的工程投資。例如公明水庫壩基防滲工程,設與不設混凝土防滲牆相差工程投資達1.5億元人民幣。弱、微風化岩一般進行壓水試驗,按壓水試驗規范操作即可。強風化岩一般難於進行壓水試驗,深圳地區的經驗是:當地下水較高時,選擇抽水試驗或提水試驗;當地下水位較低時選擇注水試驗,並注意鑽進中回水量的變化;當需要初步確定灌漿效果時,應設法進行壓水試驗,可將栓塞置於先期預設的混凝土孔壁即可,但成本較高。強透水的砂礫石層常用抽水試驗。對於中-弱透水的殘坡積土層、全風化岩(土),常根據注水、提水、試坑滲水、室內滲透試驗成果綜合確定滲透系數值,前3種方法的計算公式為近似性質,測值有一定誤差,但可反映整個試驗段的透水性,室內試驗測值雖較准確,但反映某一點的滲透性,代表性具局限性。
5)評價地基的工程地質條件,除了有足夠數量的試驗數據支持外,尚需根據地區經驗,岩心鑒別、地質測繪成果綜合給出定性評價結論和定量地質參數。例如,對於花崗岩殘積土或全風化岩(土),室內試驗往往顯示其為高壓縮性土,對於土石壩需要進行大面積的壩基處理,而根據工程經驗,該類土一般為黏土質砂礫,屬中壓縮性土,可不進行處理。再如,如何看待總體弱透水性地層中滲透試驗滲透系數大值(i×10-4cm/s或i×10-3cm/s)問題,是關繫到劃分為相對透水層還是相對隔水層的大問題,僅憑試驗數據是難以給出准確結論的,需要根據其上、下地層的滲透特徵與分布情況,以及蓄水後地下水的滲透形式等因素綜合判定。
五、天然建築材料勘察方法與評價
深圳乃至華南地區土石壩建築材料大多採用風化岩料,主要利用殘積土、全風化岩和強風化岩,其中前二者一般作為黏性土料,後者作為壩殼料使用。工程實踐表明,風化料易於壓實,具有較高的壓實度、抗剪強度和較低的滲透性,非常適合於修建中低壩。但風化料也有其缺點,由於岩性相變、地形起伏和地質構造等原因,風化料往往顆粒組成不均一,含水率等物理力學性質差異較大,壓實控制指標選擇較難,針對風化料的這些特點,前期勘察階段應注意:
1)勘察方法宜選擇鑽孔、探坑(井)、洛陽鏟,勘探密度除執行規程規范要求的以外,應切實結合地形地貌特徵布置勘探點,坡頂、斜坡、坡腳和台地均應有足夠的勘探點控制。選擇每個微地貌代表性位置連續取原狀樣,主要測其含水率和粘粒含量等基本物理指標。選擇每個微地貌代表性位置取擊實樣(結合未來立面開採的深度)進行擊實和擊實後試驗,每個勘探點均應測靜止地下水位。
2)室內試驗類別應齊全,勿漏項。原狀樣主要測含水率、天然密度、土粒密度、塑液限、顆粒分析(至小於0.005mm);擊實樣主要測最大幹密度、最優含水率、水溶鹽含量、倍半氧化物含量、有機質含量、pH值、自由膨脹率和燒失量等;擊實後試驗控制壓實度為0.96~0.98(與工程等級有關),試驗項目有滲透系數(水平和垂直)、剪切試驗(飽和與非飽和)、壓縮固結試驗(飽和與非飽和),剪切試驗具體類別應根據設計計算工況具體確定,一般應進行三軸剪切試驗,直剪試驗可作為參考,新建壩應測不固結不排水剪、固結不排水剪、固結排水剪,同時測孔隙水壓力系數。
3)根據風化料原岩變化情況和試驗成果進行料場分區,主要依據顆分、塑性指數與壓實特徵進行劃分。不同類型的風化料如果不分區,往往難以確定土壩控制指標,難以選擇碾壓設備和碾壓參數,並使大壩處於不安全狀態或滲漏量過大。
4)風化料地質參數應在充分統計分析的基礎上慎重選擇,對其質量評價根據大壩不同填築部位的具體要求區別對待,一般分均質壩土料、防滲體土料和壩殼料3種類型。具體分析的項目有:含水率變化規律分析、粘粒含量變化規律分析、擊實曲線特徵分析(寬或窄級配)、滲透系數特徵分析和剪切試驗成果分析(不同類型剪切試驗成果對比分析)等。針對料源的特徵,提出建議開採的季節、開采設備、開采方式和碾壓試驗與上壩填築的一些注意事項。根據已建水庫的勘察資料,深圳地區上壩風化料原岩大部分為花崗岩和砂頁岩,風化料的主要工程特性指標較好,但pH值往往偏低,倍半氧化物含量不能滿足規程要求,經分析認為,對於深圳地區中低壩而言,這兩個指標對工程影響不大,上壩料質量評價可不作為控制性指標。鑒於水庫大壩的重要性,風化料室內擊實和擊實後試驗宜選擇兩家以上試驗單位進行平行試驗。
5)料場儲量計算應採用平均厚度法、平行斷面法和三角形法,選擇一種方法計算,取另一種方法校核。
六、水工隧洞勘察方法、經驗與工程地質條件評價
1.前期勘察工作布置方法和原則
水工隧洞常用的勘察方法有衛星遙感、地質測繪、物探、鑽探、水文地質試驗、原位測試和室內試驗等方法相互印證的綜合勘探方法,勘察工作主要布置於淺埋段、過溝段、斷層位置、岩層分界位置及洞口位置,具體做法為:
1)洞口位置布置縱向勘探剖面,重要洞口還布置橫向勘探剖面。
2)埋深小於50 m洞段大體等間距布置勘探鑽孔,兼顧溝谷負地形位置、正地形丘頂位置、斷層位置、岩性界線位置、隧洞拐彎和交叉位置。
3)埋深大於50 m洞段有選擇性布置勘探點,主要布置於深切溝谷、斷裂構造、岩性分界和其他用途段:埋深大於100 m鑽孔,當下部岩心完整段較長時可不要求鑽孔打到洞身,這種鑽孔常見於花崗岩地區。一般隧洞埋深大於100 m地段重型勘探工作量布置很少。
4)斷裂構造位置、溝谷地段、傍山地段宜布置地震法和電法物探,一些重要鑽孔進行聲波測井,這些工作可大體給出不同深度、不同地貌單元各種波速值和物性參數,利於圍岩分類和地質參數的提出。
5)水文地質工作方面,關注水位變化和鑽進用水量變化,有選擇地在富水孔段進行抽水(提水)試驗,大部分鑽孔在洞身附近進行壓水(注水)試驗。
6)重視輕型勘探工作,包括地質測繪、槽探等;重視收集資料和研究已有資料,特別關注區域地貌發展史和第四紀地質。這些工作花錢不多,但往往可得到事半功倍的效果,此外對跨城市區域隧洞,因原始地貌已遭破壞,應特別注意收集舊的地形圖和地貌圖。
7)其他方面,如地應力水平和放射性測試等,可先初判,根據初判結果確定是否進行野外測試工作。按《水利水電工程地質勘察規范》(GB50287-99)和《中小型水利水電工程地質勘察規范》(SL55-93)靈活運用。
8)對於長距離引調水工程,因其穿越地貌類型多,勘察工期緊,野外施工困難,不同的業主對勘察的工作的重視程度不一,有些業主對前期勘察工作經費投入不足,針對這些特點,在規范中應強調前期勘察工作抓關鍵地質問題,不要求每個工程段都達到查明精度。現在許多隧洞採用新奧法施工,邊掘進施工邊設計支護形式,充分利用圍岩拱的作用,施工單位也多採用單價合同,但其前期條件是對關鍵性地質問題要查明,如大斷層、地應力總體狀態、放射性、膨脹岩、易溶岩、鬆散體、軟弱岩、喀斯特化岩層等,此外施工過程中要有選擇地進行超前預報。
2.關於圍岩類別劃分與評價
對於圍岩類別的劃分,不同部門不同規范有不同的劃分方法,根據深圳地區工程經驗,提出如下建議:
1)對於預測可研究勘察階段或勘探資料不足的隧洞,應主要採用《工程岩體分級標准》(GB50218-1998),因該規范劃分的方法既有定量指標,亦有定性指標,易於操作。
2)對於可研究-初設勘察階段,各種勘察資料比較豐富,可分別採用《水利水電工程勘察規范》(GB50287-1999)、《工程岩體分級標准》(GB50218-1998)、地質力學分類法(RMR法)、Q系統分類法進行分類,綜合判定圍岩類別;所依據的地質要素不同,所以分類結果有差別。對於涉外工程,岩體分類最好用後兩種方法;對於國內工程,採用前兩種方法較好,對於土洞,按《土工試驗規程》(SL237-1999)分類法。
3)對於施工地質階段,圍岩劃分最適宜用《水利水電工程勘察規范》(GB50287-1999),此階段地下水狀態、結構面狀態、主要結構面產狀均比較清楚,岩體強度和完整性狀態可取樣試驗和波速測試進行確定,工作性質較簡便。
4)目前的水利水電工程勘察規范圍岩分類採用五級制,這樣的分法在圍岩狀態較差時,不利於支護形式的確定。例如,同為V類圍岩,有些自穩時間較長,有些自穩時間很短,有些用普通鋼拱架支護,有些要用加強的鋼拱架支護,甚至還有其他的加強措施。因此,建議在Ⅲ類、Ⅳ類和V類圍岩中增加細分的內容,可定根據工程需要具體確定,初擬各類圍岩分兩級,分別為Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅳ-1、Ⅳ-2、V小V -2。深圳地區中小型水工隧洞圍岩類別與主要物理力學參數見表2-3-40。
表2-3-40 中小型隧洞(直徑<5m)圍岩主要物理力學參數
❸ 地基驗槽的內容與方法手段
地基驗槽的主要內容:
不同建築物對地基的要求不同,基礎形式不同,驗槽的內容也不同,主要有以下幾點:
(1)根據設計圖紙檢查基槽的開挖平面位置、尺寸、槽底深度;檢查是否與設計圖紙相符,開挖深度是否符合設計要求;
(2)仔細觀察槽壁、槽底土質類型、均勻程度和有關異常土質是否存在,核對基坑土質及地下水情況是否與勘察報告相符;
(3)檢查基槽之中是否有舊建築物基礎、古井、古墓、洞穴、地下掩埋物及地下人防工程等;
(4)檢查基槽邊坡外緣與附近建築物的距離,基坑開挖對建築物穩定是否有影響;
(5)檢查核實分析釺探資料,對存在的異常點位進行復核檢查。 六、驗槽方法 地基驗槽的內容
地基驗槽的方法手段:
地基驗槽方法通常主要採用觀察法為主,而對於基底以下的土層不可見部位,要先輔以釺探法配合共同完成。
(一)觀察法
1.觀察槽壁、槽底的土質情況,驗證基槽開挖深度,初步驗證基槽底部土質是否與勘察報告相符,觀察槽底土質結構是否被人為破壞。
2.基槽邊坡是否穩定,是否有影響邊坡穩定的因素存在,如地下滲水、坑邊堆載或近距離擾動等(對難於鑒別的土質,應採用洛陽鏟等手段挖至一定深度仔細鑒別)。
3.基槽內有無舊的房基、洞穴、古井、掩埋的管道和人防設施等。如存在上述問題,應沿其走向進行追蹤,查明其在基槽內的范圍、延伸方向、長度、深度及寬度。
4.在進行直接觀察時,可用袖珍式貫入儀作為輔助手段。
(二)釺探法
1.工藝流程
繪制釺點平面布置圖→放釺點線→核驗點線→就位打釺→記錄錘擊數→拔釺→蓋孔保護→驗收→灌砂。
2.人工(機械)釺探 採用直徑φ22~25mm鋼筋製作的鋼釺,使用人力(機械)使大錘(穿心 錘)自由下落規定的高度,撞擊釺桿垂直打人土層中,記錄其單位進深所需的錘數,為設計承載力、地勘結果、基土土層的均勻度等質量指標提供驗收依據。是在基坑底進行輕型動力觸探的主要方法。
3.作業條件
人工挖土或機械挖土後由人工清底到基礎墊層下表面設計標高,表面人工鏟平整,基坑(槽)寬,長均符合設計圖紙要求;釺桿上預先用鋼鋸鋸出以300mm為單位的橫線,0刻度從釺頭開始。
4.主要機具
釺桿:用直徑為φ22~25mm的鋼筋製成,釺頭呈60°尖錐形狀,釺長2.1~2.6m;
大錘:普通錘子,重量8~lOkg;
穿心錘:鋼質圓柱形錘體,在圓柱中心開孔φ28~30mm,穿於釺桿上部,錘重lOkg;
釺探機械:專用的提升穿心錘的機械,與釺桿、穿心錘配套使用。
5.根據基坑平面圖,依次編號繪制釺點平面布置圖
按釺點平面布置圖放線,孔位灑上白灰點,用蓋孔塊壓在點位上作好覆蓋保護。蓋孔塊宜採用預制水泥砂漿塊、陶瓷錦磚、碎磨石塊、機磚等。每塊蓋塊上面必須用粉筆寫明釺點編號。
6.就位打釺
鋼釺的打入分人工和機械兩種。
人工打釺:將釺尖對准孔位,一人扶正鋼釺,一人站在操作凳子上,用大錘打鋼釺的頂端;錘舉高度一般為50cm,自由下落,將釺垂直打人土層中。也可使用穿心錘打釺。
機械打釺:將觸探桿尖對准孔位,再把穿心錘套在釺桿上,扶正釺桿,利用機械動力拉起穿心錘,使其自由下落,錘距為50cm,把觸探桿垂直打入土層中。
7.記錄錘擊數
釺桿每打入土層30cm時,記錄一次錘擊數。釺探深度以設計為依據;如設計無規定時,一般釺點按縱橫間距1.5m梅花形布設,深度為2.1m。
8.拔釺、移位
用麻繩或鋼絲將釺桿綁好,留出活套,套內插入撬棍或鋼管,利用杠桿原理,將釺拔出。每拔出一段將繩套往下移一段,依此類推,直至完全拔出為止;將釺桿或觸探器搬到下一孔位,以便繼續拔釺。
9.灌砂
釺探後的孔要用砂灌實。打完的釺孔,經過質量檢查人員和有關工長 檢查孔深與記錄無誤後,用蓋孔塊蓋住孔眼。當設計、勘察和施工方共同驗槽辦理完驗收手續後,方可灌孔。
10.質量控制及成品保護
(1)同一工程中,釺探時應嚴格控制穿心錘的落距,不得忽高忽低,以免造成釺探不準,使用釺桿的直徑必須統一。
(2)釺探孔平面布置圖繪制要有建築物外邊線、主要軸線及各線尺寸關系,外圈釺點要超出墊層邊線200~500mm。
(3)遇鋼釺打不下去時,應請示有關工長或技術員,調整釺孔位置,並在記錄單備注欄內做好記錄。
(4)釺探前,必須將釺孔平面布置圖上的釺孔位置與記錄表上的釺孔號先行對照,無誤後方可開始打釺;如發現錯誤,應及時修改或補打。
(5)在記錄表上用有色鉛筆或符號將不同的釺孔(錘擊數的大小)分開。
(6)在釺孔平面布置圖上,註明過硬或過軟的孔號的位置,把枯井或墳
墓等尺寸畫上,以便設計勘察人員或有關部門驗槽時分析處理。
(7)打釺時,注意保護已經挖好的基槽,不得破壞已經成型的基槽邊坡;釺探完成後,應做好標記,用機磚護好釺孔,未經勘察人員檢驗復核,不得堵塞或灌砂。
參考鏈接:地基驗槽程序_網路文庫
http://wenku..com/link?url=
❹ 石灰樁施工技術
1.概念
石灰樁又稱石灰擠密樁,用機械或人工的方法鑽孔,然後將生石灰注入孔內夯實擠密成樁,或在生石灰塊中摻入適量粉煤灰(一般經驗配合比為8∶2或7∶3),製成石灰粉煤灰樁(又稱二灰樁),樁體和樁間土形成復合地基,以提高地基承載力,減少沉降。
石灰樁具有加固效果顯著、材料易得、施工簡便等特點。適於處理含水量較高(30%~130%)的粘性土地基、淤泥、含有機質的土、不太嚴重的黃土地基的濕陷性事故或作為嚴重濕陷事故的輔助處理措施。加固深度從數米到十幾米,一般加固後地基強度可提高1~3倍,是一種簡易處理軟弱地基的有效方法。但此法不適用於有地下水的砂類土。
石灰樁除了成孔時擠密樁周圍土外,主要作用還在於生石灰在樁孔中吸收樁土層的孔隙水變成熟石灰時產生體積膨脹,擠密樁周土,減少其孔隙比,加速地基土的固結,提高地基承載力,消除濕陷性,從而使地基得到加固。石灰在吸取樁周土體中的水分進行化學反應的過程中,產生吸水、膨脹、發熱、脫水、擠密、離子交換、膠凝等一系列作用,從而使土體的含水量降低,孔隙比減少,承載力提高,與樁周土層一起組合成復合地基。石灰樁體本身也具有一定強度,其單軸抗壓強度可達300kPa。
2.施工參數選擇
(1)樁徑
樁徑一般為150~400mm,具體根據使用成孔機械的管徑、鑽孔而定。
(2)樁距及布置
樁距取決於樁徑和要求達到的擠密效果,按生石灰吸水膨脹後體積增加1倍考慮,一般取3倍樁徑,樁距離太大則約束力太小。平面布置可為梅花形或正方形,一般離樁的3~4倍樁徑外,原狀土得不到擠密或消除濕陷。
(3)樁長
樁長根據土層加固要求和上部結構情況而定。如加固是為了形成一個壓縮性較小的墊層,樁長可較小,一般可取2~4m;如加固是為了減少沉降,則需要較長的樁,應深入到壓縮土層界限內;如加固是為了消除黃土濕陷或處理濕陷性事故,則樁長應達到消除濕陷層要求的深度;如加固是為了解決深層滑動問題,則樁長應穿過滑動面。一般情況下,當採用洛陽鏟成孔時樁長不宜超過6m;當採用機械成孔管外投料時樁長不宜超過8m;當採用螺旋鑽成孔管內投料時樁長可適當加長。
3.施工工藝
(1)材料
生石灰應選用新鮮塊灰,並應破碎過篩,料徑為2~5mm,含粉量不得超過總重量的10%;CaO含量不得低於80%,其中夾石不大於5%,不含有機雜質。粉煤灰應採用干灰,含水量應小於5%。
(2)施工順序
樁在加固范圍內的施工順序,一般是先外排後內排,先周邊後中間;單排樁應先施工兩端後中間,並按每間隔1~2孔的施工順序進行,不得由一邊向一邊平行推進,以免樁擠向一邊;若對原建築物地基加固,其施工順序應由外及里施工;若臨近建築物,可先打設部分「隔斷樁」,將其與施工區隔開;對很軟的粘性土地基,應先間隔較大距離打樁,過30d後再在中間按設計距補樁。
(3)成樁
1)成孔:樁成孔與灰土樁基本相同,可採用沉管法、沖擊法、螺旋鑽進法、爆擴法或洛陽鏟掏孔法等。
2)填夯:樁孔經驗收合格應立即向樁孔內分層填入要求粒徑的生石灰。石灰粉煤灰樁,粉煤灰與生石灰的重量比一般為3∶7,使用時要拌和均勻。用人工填料,每填20~50cm,用10~15kg的夾板錘或梨形錘進行夯實。
3)封頂:因生石灰吸水膨脹,對各個方向都將產生很大的膨脹力,為減少向上膨脹力的損失,約束石灰樁的上舉力,當夯填至距樁頂0.5~1.0m時,用3∶7灰土或C7.5素混凝土搗實封頂,其頂部標高值為基礎的底部標高值。
石灰樁有管內成樁和管外成樁兩種方法,一般宜採用管內成樁。即機械或人工成孔後填料、夯實、封頂,自上而下成孔,自下而上填夯成樁。
圖7-36 管外成樁工藝流程圖
管外成樁法成孔質量較難保證,僅在大面積淤泥等軟弱地基採用。先將石灰料鋪放在待加固的地面,地基土吸水膨脹固結後,再用打樁機將鋼管打下,成段孔,拔出管填一段料後再成一段孔。樁孔達到設計深度後拔出鋼管,鋼管外已形成較硬的石灰樁壁,樁間土已基本固結,管外樁身由上而下逐段形成,然後再在管內填料夯實,形成管內的樁身。施工工藝流程如圖7-36所示。
4.質量檢驗
1)控制灌灰量,按每1m計量,控制充盈系數符合要求。
2)挖樁檢驗和在樁身取樣試驗,測定樁徑、樁的外形、樁身材料分布情況及樁身密實度等。
3)用輕便觸探測定樁身和樁周土的承載力。
4)對大面積作載荷試驗,再配合樁間土小面積載荷試驗,可計算復合地基的承載力和壓縮模量。
5)樁周土可用靜力觸探、十字板和鑽孔取樣方法進行檢驗,要求達到規定的質量指標。
❺ 明挖基礎石質基坑怎麼檢驗承載力
1基坑定位檢驗方法
(
一
)
觀
察法
1
觀察槽壁、槽底的土質情況,驗證基槽開挖深度,初步驗證基槽底部土質是否與勘察
報告相符,觀察槽底土質結構是否被人為破壞。
2
基槽邊坡是否穩定,是否有影響邊坡穩定的因素存在,如地下滲水、坑邊堆載或近距
離擾動等
(
對難於鑒別的土質,應採用洛陽鏟等手段挖至一定深度仔細鑒別
)
。
3
基槽內有無舊的房基、洞穴、古井、掩埋的管道和人防設施等。如存在上述問題,應
沿其走向進行追蹤,查明其在基槽內的范圍、延伸方向、長度、深度及寬度。
4
在進行直接觀察時,可用袖珍式貫人儀作為輔助手段。
(
二
)
釺探法
1
工藝流程
繪制釺點平面布置圖→放釺點線→核驗點線→就位打釺→記錄錘擊數→拔釺→蓋孔保護
→驗收→灌砂。
2
人工
(
機械
)
釺探
採用直徑
22
~
25mm
鋼筋製作的鋼釺,使用人力
(
機械
)
使大錘
(
穿心錘
)
自由下落規定的
高度,撞擊釺桿垂直打人土層中,記錄其單位進深所需的錘數,為設計承載力、地勘結果、
基土土層的均勻度等質量指標提供驗收依據。是在基坑底進行輕型動力觸探的主要方法。
3
作業條件
人工挖土或機械挖土後由人工清底到基礎墊層下表面設計標高,表面人工鏟平整,基坑
(
槽〕寬,長均符合設計圖紙要求;釺桿上預先用鋼鋸鋸出以
300
㎜
為單位的橫線,
0
刻度
從釺頭開始。
4
根據基坑平面圖。依次編號繪制釺點平面布置圖
按釺點平面布置圖放線。孔位灑上白灰點,用蓋孔塊壓在點位上作好覆蓋保護。蓋孔塊
宜採用預制水泥砂漿塊、陶瓷錦磚、碎磨石塊、機磚等。每塊蓋塊上面必須用粉筆寫明釺
點編號。
5
就位打釺
鋼釺的打入分人工和機械兩種。
人工打釺:將釺尖對准孔位,一人扶正鋼釺,一人站在操作處子上。用大錘打鋼釺的頂
端;錘舉高度一般為
50cm
,自由下落,將釺垂直打人土層中。也可使用穿心錘打釺。
機械打釺:將觸探桿尖對准孔位,再把穿心錘套在釺桿上,扶正釺桿,利用機械動力拉
起穿心錘。使其自由下落,錘距為
60cm
,把觸探桿垂直打入土層中。
6
記錄錘擊數
釺桿每打入土層
30cm
時,記錄一次錘擊數。釺探深度以設計為依據。如設計無規定時,
一般釺點按縱橫間距
1.5m
梅花形布設。深度為
2.1m
。
7
拔釺、移位
❻ 請問地基加固一般有哪些方法
地基加固常用方法有以下這些,地基加固目前做得比較好的,東莞青龍加固
注漿加固法
注漿加固法適用於砂土、粉土、粘性土和人工填土等地基加固。一般用於防滲堵漏、提高地基土的強度和變形模量以及控制地層沉降等。
加大基礎底面積法
對於經復核承載力相差不大的地基基礎,可採用增大基礎底面面積方法提高基礎與地基的接觸面積,從而減少土體應力,達到加固基礎的目的。
高壓噴射注漿法
高壓噴射注漿法適用於淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土、黃土、砂土、人工填土和碎石土等地基。當現場含有較多大粒徑塊石、大量植物根莖或其它 有機質時,應根據現場的具體條件來判斷其適用程度,對地下水流過大及已經涌水的工程,應謹慎使用。
高壓噴射注漿就是利用鑽機鑽孔,把帶有噴嘴的注漿管插至土層的預定位置後,以高壓設備使漿液成為20Mpa以上的高壓射流,從噴嘴中噴射出來沖 擊破壞土體。部分細小的土料隨著漿液冒出水面,其餘土粒在噴射流的沖擊力,離心力和重力等作用下,與漿液攪拌混合,並按一定的漿土比例有規 律地重新排列。漿液凝固後,便在土中形成一個固結體與樁間土一起構成復合地基,從而提高地基承載力,減少地基的變形,達到地基加固的目的。
樹根樁法
樹根樁法適用於淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土、砂土、碎石土及人工填土等地基土上既有建築的修復和增層、古建築的整修、地下鐵道的穿越等加 固工程。
鑽孔機具設備的選用:鑽孔機具設備因根據基礎類型、地質條件及場地條件合理選用,對軟粘土可採用清水護壁,對粉砂必須採用泥漿護壁。
錨桿靜壓樁法
錨桿靜壓樁法適用於淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土和人工填土等地基土。
其它地基加固方法
石灰樁法適用於處理地下水位以下的粘性土、粉土、鬆散粉細砂、淤泥、淤泥質土、雜填土或飽和黃土等地基及基礎周圍土體的加固。它的原理為把 樁管打入土中,再拔出樁管,形成樁孔,在孔內夯填生石灰,使地基得到加固。其主要機理是通過生石灰的吸膨脹擠密樁周土。石灰樁所用材料為生 石灰及一些輔助的摻合料、附加劑。
對不能滿足強度和變形要求的軟土地基,採用各種不同的方法,如注漿加固、旋噴、打樁等等,以達到加固地基目的。
靜壓錨桿樁施工是將壓樁架錨固,利用其提供的反力將預制樁壓入到設計位置,從而提高或改進建築物基礎承載力的一種方法。
相對於一般的打入方式樁基施工,靜壓錨桿樁的施工具有無噪音、無污染、無振動以及施工影響范圍小等特點,並可節省工期,施工佔用場地少,多 用於建構築物補強、糾偏等工程。
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❼ 典型地區環境地質指標研究
為研究和驗證草地退化環境地質指標體系,選擇典型的草地退化地區開展工作。錫林郭勒草原是我國北方退化比較嚴重的典型草原之一,因此選擇該地區進行環境地質指標研究。
錫林郭勒盟(簡稱錫盟)草原屬於歐亞太陸草原區,位於我國四大草原之一的內蒙古自治區中部,地處北緯41°31′~46°45′;東經111°51′~119°58′。錫林郭勒盟草原是聞名中外的草原之一,由森林草原、草甸草原、典型草原,荒漠草原和草原沙地五大部分組成。錫林郭勒盟草原是我國北方地區一道重要的綠色屏障,長期以來一直阻止著來自中亞草原和我國西部沙塵的東侵,對京、津周邊及整個華北地區生態環境保護起著十分重要的作用。錫林郭勒盟草原整體環境特徵是,草原自然景觀目前基本保存完好,是世界上保存較大的天然草場之一。
一、研究區概況
(一)地貌
錫林郭勒盟地處內蒙古高原中部,是一個以高平原為主體,兼有多種地貌單元組成的地區。由於中新生代陸相沉積,尤其是新生代河湖相和風成砂、風成黃土的掩蓋,致使其原始褶皺山區地形不顯著,再加其經過長期的剝蝕、風化、準平原化作用,山的相對高差僅為數十米,最大不過數百米,缺乏高峻的山脈和明顯的溝壑,形成老年期地貌。
錫林郭勒盟地域遼闊,地勢坦盪,高差較小,海拔一般在900~1300m之間。高原上切割甚微,以風蝕作用為主。全境地勢南高北低,自西南向東北緩緩傾斜,平均海拔1000m以上。最高山峰為與赤峰市交界的古如格蘇烏拉,海拔1967m;最低處在東烏珠穆沁旗寶拉格蘇木奈日木德勒嘎查以南,海拔為839.7m。
(二)氣候
錫林郭勒盟地處中緯度內陸,終年為西風環流控制,以中緯度天氣系統影響為主,而季風環流影響則視季節變化而定。冬季風影響時間長,夏季風不易到達,且影響時間短。盟內地貌類型比較齊全,並以高原為主體,南部有陰山山脈橫亘,東部有大興安嶺呈北東東-南南西向延伸。由於地形和山脈的屏障作用,以及所處的地理位置,使錫盟區域內受極地大陸氣團控制時間較長,冬季風影響較大,具有乾旱、少雨、寒暑劇變的典型大陸性氣候特徵。
錫林郭勒盟草原屬於中溫帶半乾旱大陸氣候,氣候的基本特徵是:冬季漫長而寒冷,夏季溫熱少雨,春秋季節多大風,晝夜溫差大,降水量少,雨熱同季。年均降水量在200~400mm,多集中在6~8月,占年降水量的70%左右。降水變率較大,表現在年際間降水分配不均衡,多雨年和少雨年相差懸殊,降水變化具有不穩定性、非均一性和不勻調性,造成草原出現春旱、夏旱和春夏連旱,影響牧草生長和產量;年平均溫度在0~4℃之間,分布趨勢自西南向東北遞減,極端最高氣溫39.9℃,極端最低氣溫-42.4℃,是我國日溫差較大的地區;年平均無霜期100~136d,大部分終霜期在6月中上旬,初霜期在9月上旬;年均蒸發量在1500~3000mm,大部分地區蒸發量為降水量的6~10倍,是造成土壤乾旱的重要原因;日照時數2900~3200h,是我國太陽輻射較為豐富的地區之一;年平均風速4~5.5m/s,全年大風日數60~100d(6~8級),大部分地區屬富風區。
(三)水文
1.地表水
錫林郭勒盟東部的大興安嶺和南部的陰山山地相連構成了分水嶺,以北為高原內陸水系,以南為外流水系。全盟主要有灤河水系、烏拉蓋水系和呼爾查干諾爾水系等,流域面積58 096km2。其中灤河為外流水系,其他為內陸水系。
錫林郭勒盟是內陸湖泊聚集的地區之一。據統計有大小湖泊多達1363個,總蓄水量3554億m3。其中淡水湖泊672個,蓄水量20億m3。由於錫盟氣候乾旱,風力較強,在湖泊的成因類型上,以風蝕湖為最多,其次是構造湖。湖水補給主要靠降雨,地下水補給較少,因此每年發生著有規律的變化,當雨季來臨時,水位上升,湖面擴大,其他季節湖水下降,許多小湖乾涸。
2.地下水
錫盟地下水資源比較豐富,經初步探明估算,年補給量54億m3,可開發量1554億m3。可分為山地丘陵、熔岩台地、山間盆地、沙地等4個水文地質單元。
中蒙邊界、東烏珠穆沁旗北部、錫林浩特以東、二連浩特以東的低山及波狀丘陵地區,水位埋深一般小於5m,水量較大,總溶解固體小於1g/l;阿巴嘎旗-錫林浩特東南一帶的熔岩台地地區,水位埋深為30~70m,或大於70m,總溶解固體小於1g/l,為重碳酸鹽-鈉-鎂型水。錫林浩特南部灰騰西里熔岩台地,潛水位埋深大於70m,富水性較小,為缺水地區;烏珠穆沁盆地、二連盆地等山間盆地地區,為境內第四系孔隙水、承壓水較富水地區,水位埋深隨地形變化,總溶解固體一般為1~2g/l;渾善達克沙地地區地下水受降水、凝結水和丘陵裂隙水補給,水量較小,水質較差,總溶解固體在鹽鹼湖周圍可高達73g/l。
(四)土壤
1.土壤類型
在錫林郭勒草原中部草原植被下,廣泛分布著栗鈣土,它是錫盟最主要的土被組成部分。大體在東烏珠穆沁旗滿都寶力格以西至蘇尼特右旗朱日和一線以東,占據廣大的低山丘陵、山間平地和高平原。除此之外,錫盟還分布有灰色森林土、灰褐土、黑鈣土、草甸土、棕鈣土、風砂土、沼澤土等土壤類型。
2.理化性及肥力
錫盟土壤質地可分為4類:沙土類、壤土類、粘壤土類和粘土類。沙土質地為砂礫佔多數,土壤保水力小,保肥力低,土溫易變化,主要分布在渾善達克和嘎亥額勒蘇沙地及其周邊地區;壤土質地較均勻,粉沙粒較高,通透性好,保水保肥力較低,易乾旱、風蝕或沙化,主要分布於東烏珠穆沁旗、西烏珠穆沁旗、鑲黃旗,太僕寺旗、多倫縣面積也較多;粘壤土多分布於烏拉蓋盆地、額吉淖盆地和沿河低平地,質地均勻,保水肥性性能好,抗旱能力強;粘土類中粘粒占優勢,質地粘重,結構緻密,土壤保水肥能力較強,通透性差,多分布於大興安嶺山地和其他旗縣丘間窪地、湖盆低地上。
錫盟絕大部分呈微鹼性,從區域分布上看,其特點是從東到西pH值有增高的趨勢。中部丘陵、台地及沙地pH 7~8.5為微鹼性土壤,西部高原地區有些土壤pH>8.5偏鹼性,此外,多數低窪地都為鹼性。
錫盟土壤有機質含量變幅在8.57%~0.66%之間,其分布特點為:山地土壤有機質含量是從上至下遞減,而地帶性土壤有機質含量是從東向西呈遞減趨勢,即黑鈣土→栗鈣土→棕鈣土。錫盟土壤全氮含量的分布特點是:土壤全氮與有機質含量成正相關,鹼解氮與全氮含量亦成正相關。在分布上與有機質相似,即由東向西有遞減趨勢。錫盟土壤速效磷較缺,大部分土類含量均低於5×10-6。速效鉀含量較為豐富,大部分土類含量均高於150×10-6。
(五)植被
錫盟屬中文帶半乾旱、乾旱大陸性氣候,在這種氣候條件下形成的地帶性植被基本類型是典型草原,除典型草原外,全盟還分布有草甸草原、森林草原、荒漠草原和沙地草原等。
典型草原的代表群系在錫盟共有8個,大針茅草原(Form.Stipa grandis)、克氏針茅草原(Form.Stipa Krylovii)、羊草草原(Form.Leymus chinensis)、糙隱子草草原(Form.Cleistogenes squarrosa)、冰草草原(Form.Agropyron cristatum)、冷蒿草原(Form.Artemisia frigida)、百里香草原(Form.Thgmus serpyllum L.Var.asiaticus)。
二、錫林郭勒草原草地退化環境地質指標研究
錫林郭勒草原是我國著名的四大草原之一,曾以水草豐美而著稱於世。錫盟草場退化、沙化和生態環境惡化問題日益嚴重。調查資料表明,目前全盟風蝕沙化面積達1216萬km2,佔全盟草原總面積的64%。其中:輕度風蝕沙化面積5127萬km2,中度風蝕沙化面積413萬km2,強度風蝕沙化面積1148萬km2。植被覆蓋率由1984 年的3515%下降到1997 年的2712%。水土流失呈加劇趨勢,全盟輕度以上水土流失面積1712萬km2,占總土地面積的8112%;中度以上水土流失面積12 107萬km2,佔5619%。渾善達克沙地從1949 年到1995 年沙漠化面積由2157萬km2增加到3105萬km2,平均每年以100 km2 多的速度增加,而流動沙丘由1960 年的172 km2 增加到目前的3000 km2。
綜觀錫林郭勒盟草原退化的各種相關因素,其退化主要成因為:乾旱缺水,草水矛盾突出,草場的人口和牲畜負載加大,草畜矛盾增強。連年乾旱使天然牧草生長高度、產量和牧草覆蓋度下降趨勢呈幾何增長。在造成錫盟草場沙化退化的諸多因素中,連年持續乾旱,水資源缺乏是主要矛盾。
草地退化的過程中不可避免的伴隨著土壤性質的變化,包括土壤理化性質質變化、土壤養分流失、土壤肥力下降等。據研究表明,草原植被覆蓋度下降,使土壤中進入的有機質減少,分解速度加快.向脫腐殖質化發展,引起水分含量減少,結構趨向單粒化,礦質化過程加強,可溶性鹽逐漸積累,鹽漬化趨勢增加,同時水分蒸發加強,土壤變干,肥力下降,土壤向退化方向發展。
(一)氣候降水
錫林郭勒盟是自治區主要牧區和飼草基地,降水量分布是自東南向西北減少,南部4個旗(縣)及西烏珠穆沁旗一帶平均降水量300~390mm,由此向西北遞減,二連浩特市只有140多mm。因此,乾旱頻率也是自東南向西北增大。從近50年的降水量統計數據來看:
1953~2006年的53年中錫林浩特區域性輕旱(降水量距平百分率為0~-25%)共發生14年,中旱(降水量距平百分率為-25%~-75%)11年,大旱(降水量距平百分率為>-75%)2年,輕旱頻率26.4%,中旱頻率20.8%,大旱頻率3.8%,乾旱累積頻率為51%。
1955~2006年的51年中西烏珠穆沁旗區域性輕旱共發生18年,中旱8年,輕旱頻率35.3%,中旱頻率15.7%,乾旱累積頻率為51%。
結果表明:錫林郭勒盟區域性輕旱發生的幾率較大,中旱的幾率次之,大旱的幾率最小。按年際分析:錫林浩特區域在1982~1986年、1999~2002年間均為旱季年。西烏珠穆沁旗1962~1968年、1970~1973年、1975~1977年、1999~2006年間均為旱季年。因此,草地群落長期都處於水分嚴重虧缺狀態,植物生長會被大大地抑制,種類趨於單一化。這是草地退化的重要因素之一。
(二)地表水文
降水是草地生長水分的主要來源,地表的河流和湖泊則是水分的蘊存之所。地表河流流域面積的變化以及湖泊面積的變化甚至消亡,從很大程度上指示著氣候與降水的變化,從而也能夠指示草地退化的過程。由於連年乾旱錫林郭勒草原一些湖泊由於水源補給不足,水面縮小甚至枯竭,如查干淖爾(湖名)50年代水面1270 km2 ,至今湖面縮小了20 km2。國家級自然保護區核心區達里諾爾湖面積為228.84 km2 ,儲水量約16億m3 ,水環境以含鹽量高、鹼度大為主要化學特徵。隨著生態環境的破壞、湖水蒸發量的逐年增加,湖泊水質有明顯惡化趨勢。變化趨勢是由淡水→半鹹水→鹹水→鹽湖的方向發展。研究表明:達里諾爾湖水位呈穩定的波動性變化,而且水質pH值主要受降水的影響,在20年間,pH值一般在9.30~9.80之間,呈緩慢上升趨勢。比較1975年與1996~1998年研究結果,水體含鹽量,總鹼度、級離子、鈉離子、高錳酸鹽指數等主要化學因子均呈上升趨勢。
圖4-2 錫林浩特和西烏珠穆沁旗多年降水量距平百分率
表4-12 達里諾爾湖水化學因子濃度變化結果
主湖區經過二十幾年的變化,主要化學因子變化幅度在2.6%~198.1%之間,其中含鹽量增加8.6%,總鹼度增加11.1%,鈉離子增加13.3%,鈣離子、高錳酸鹽指數比1975年增加1倍以上,鎂、氯離子均有增加。
錫林河是內蒙古自治區錫林郭勒草原上較大的一條內陸河流。發源於蘇克斜魯山黃崗梁山前的翁湖附近的白音察干諾爾灘地,流向錫林浩特而在其西北注入白音諾爾。錫林河全長175km,在錫林浩特水庫以上長135km。據1965年資料,其中錫林河在錫林浩特年平均流量為0.745s/m3,多年平均水量0.2349億m3。而近年來,由於氣候波動和人為活動造成的影響,錫林河下游近40km的河段已幾近枯竭,水量急劇下降。
(三)地下水
作為草地生長的地下水分「倉庫」,地下水對植物的生長發展有著更為直接的作用。研究表明,地下水位埋深很大程度上決定著地表植被的生長狀況。
錫林浩特地區地下水動態類型為降水—滲入—蒸發型。地下水資源的補給來源主要是降水以及地表水滲入。影響因素以降水量為主,其次是蒸發和地下水開采強度。資料表明,錫林浩特地區雨季地下水普遍升高,但上升幅度與上升開始時間及持續並到達峰值的時間在不同地段並不一致。沿錫林河附近地下水埋深較淺,上升幅度也較大,但受河水的影響和上游水庫的調控有滯後現象。而其他區地下水埋深淺的地方上升反映較快,而在蒸發作用強烈、農牧業灌溉的夏、秋季節,由於降雨的作用相對變小,促使地下水水位下降。說明地下水位受降水和蒸發等因素的約束。該地區近幾年地下水位持續下降,其主要原因是降水量偏少,補給量不足,而蒸發量和各項用水量有增無減造成的。
(四)地形特徵
前述地貌對植被分布具有一定控製作用,不同的地貌形態上的植被分布具有一定的規律性,從而抑制生態環境惡化的能力也不盡相同。而地表形態的變化諸如地表裸土面積、浮沙面積的變化,可從狀態上指示草地及土地的退化過程。
波狀起伏的地面形態使草地的分布在類型上和高度、蓋度等都各有差異。據實地調查研究表明,在相對起伏的地形中,植被的覆蓋度隨著高程的增加而呈減少趨勢,平均高度也趨於下降,位於丘狀地形的頂部的植被普遍覆蓋度最低,而在丘狀地形間的溝壑,草地往往較為豐盛,因為地形的關系,這些地方往往是地表水和地下水水流匯集地,植物生長的水分條件較為充分,而地點若處於一個相對的陰面,蒸發強度將很大程度地下降,易於水分的保持。
受日照、蒸發量的影響,陰坡的植被覆蓋度普遍高於陽坡,據研究表明,進入20世紀90年代以來,錫林浩特草原沙化趨勢加劇,流動沙丘的面積每年增加14.3 km2。沙地中植被覆蓋度由20世紀60年代的陽坡30%~40%、陰坡60%~70%減少到現在的陽坡10%、陰坡30%~40%。另外受風蝕作用,迎風面草地分布高度較低,背風面高於迎風面。
(五)土壤理化性質
土壤的理化性包括土壤的物理性質和化學性質。土壤的物理特性主要指土壤溫度、水分含量及土壤質地和結構等,土壤化學特性主要是指土壤化學組成、有機質的合成和分解、礦質元素的轉化和釋放、土壤酸鹼度等。
為了驗證土壤理化性質質對草地退化的影響,在內蒙古錫林浩特白音希勒牧場典型草原區進行了實地調查(詳見本節附錄「野外調查方法」),調查面積約240km2,定位調查點59個,對研究區內的地形地貌、土壤、水文和植被進行了詳細調查。
表4-13 內蒙古錫林浩特白音希勒牧場典型草原區調查點一覽表
續表
1.土壤物理性質
(1)質地與結構。
錫盟草原的土壤質地可分為沙土類、壤土類、粘壤土類和粘土類等,沙土土壤保水力小,保肥力低,土溫易變化;壤土質地較均勻,粉沙粒較高,通透性好,保水保肥力較低,易乾旱、風蝕或沙化;粘壤土質地均勻,保水肥性性能好,抗旱能力強;粘土類質地粘重,結構緻密,土壤保水肥能力較強,通透性差。土壤結構有團粒狀、粒狀、屑粒狀、柱狀、塊狀和核狀等,對植物出苗和紮根以團粒狀土壤最好,粒狀、屑粒狀、柱狀次之,核狀和塊狀土壤不良。
據內蒙古錫林浩特白音希勒牧場典型草原區實地調查結果,該地區土壤以砂土、亞砂土為主,個別地點為輕亞粘土,顆粒相對較粗,沙粒含量較多,土壤團聚性較差,亦發生土壤沙化。
(2)顆粒組成。
覆蓋草場表面的土壤是一種性質變化很大的多孔性物質,它的固相組成——土壤的顆粒大小構成土壤骨架,反映了土壤的質地。隨著草地退化的加劇,土壤顆粒組成發生變化,黏粒含量趨於減少,砂粒增多。不同粒徑對土壤團粒結構形成和保水保肥的貢獻不同,黏粒的減少抑制了土壤的膨脹、可塑性及離子交換等物理性質。
據內蒙古錫林浩特白音希勒牧場典型草原區實地調查結果顯示,多數地點土壤為砂土或亞砂土,土壤黏粒含量較低,砂粒占優勢,土壤易沙化。
(3)含水量。
土壤水分是土壤中最重要的組成物質之一。通常說來,土壤水分的運動與土壤溫度相應,要受到入滲、排水、蒸發和根系吸水等過程中大通量的液相干擾。草地退化過程中,土壤含水量下降,尤其是上層(0~20 cm)土壤含水量下降明顯。
據內蒙古錫林浩特白音希勒牧場典型草原區實地調查結果,未顯示表層土壤含水率與草地退化程度之間的直接關系,但據前人研究結果,低水分土壤(含水率5%~7%)與高水分土壤(含水率8%~10%)對牧草的生長發育狀況和產草量有很大影響,結果顯示:高水分土壤產草量約為低水分土壤的一倍。而白音希勒牧場調查地點土含水率大都在0.5~5.5之間,含水率相對較低,可視為草原趨於退化的一個相關因素。
(4)容重。
土壤容重體現了土壤的緊實度,與土壤的孔隙度、透氣性和滲透率成反比。隨著草地退化程度的加劇,土壤容重呈上升趨勢。土壤容重的增加必然影響土壤中水分和空氣的移動及植物根系的發育。而嚴重退化階段0~5 cm土層容重最小。說明潛在沙漠化時下層土壤微生物、動物的擾動作用使土壤變得疏鬆,容重較小,而嚴重沙漠化時土壤表層風蝕嚴重,植被較少,顆粒物的吹失與回落,致使土壤變得鬆散乾燥,容重最小。
據內蒙古錫林浩特白音希勒牧場典型草原區實地調查結果顯示,在未退化草地,地面表層(0~5 cm)的土壤容重普遍在1.2~1.5g/cm3之間,最低達0.81g/cm3(PC30調查點,未退化草地)。而隨著退化的程度增加,土壤容重呈上升趨勢,最大值為2.07 g/cm3(PC36調查點,輕度沙化草地)。
2.土壤的化學性質
酸鹼度。土壤的酸鹼度是土壤鹽基的綜合反映,同時與土壤水分含量有關。據前人研究表明,農作物和牧草需要pH7.0~8.5的微鹼性土壤,低於或高於此pH值時,植物生長受抑制。
據內蒙古錫林浩特白音希勒牧場典型草原區的實地調查結果顯示,絕大多數土壤pH值在7.20~8.64范圍內,只在個別地點土壤呈酸性或pH值高於9.0。說明該地區的土壤從pH的角度來說還是比較適宜植物的生長。
(六)土壤養分
土壤養分主要取決於土壤礦物質及有機質的數量和組成。通過對內蒙古錫林浩特白音希勒牧場典型草原區採集的171個土壤樣本的元素相關分析,結果顯示,全氮、有效氮與總碳含量間呈極其顯著的正相關,全氮與有效氮之間也呈顯著正相關,說明土壤有機質中均含一定比例的氮素,並且其中一定的比例可以轉化為植物可以利用的有效氮。通過對不同深度的土壤元素相關性分析,以51個土壤樣本的N元素為例,呈一定的正相關,表明土壤的成土環境相似,成土過程相同,從而導致元素在土壤剖面上的遷移和轉化的過程和程度相近。另外分析數據表明,表層土壤的全氮、全磷等元素含量都比較低,屬養分條件很差的土壤,是土壤趨於退化的重要表現。通過變異系數分析,171個樣本中全氮和全磷含量存在較大的變異性,變異系數分別為73.11%和43.11%,說明土壤有退化趨勢,具有退化草場的特徵。
表4-14 內蒙古錫林浩特白音希勒牧場典型草原區土壤部分營養元素相關矩陣(樣本數=171)
表4-15 內蒙古錫林浩特白音希勒牧場典型草原區不同層次的土壤N元素相關性分析(樣本數=57)
1.土壤有機質與營養元素
土壤有機質是土壤肥力的重要物質基礎,它直接影響著土壤的理化性質和生物活性,是反映土壤肥力狀況和供肥特徵的決定性因素。目前,反映土壤有機質狀況的指標多種多樣,包括有機質數量、活性和腐殖質品質指標等。
土壤中全N含量代表了能提供給植物所需N的最大潛力。隨著沙漠化梯度的增加,土壤全N含量呈降低趨勢。土壤中有機質的C/N比是一個重要的指標,若C/N比很大則在其礦化作用的最初階段就不可能對植物產生供N的效果,因為微生物的同化量會超過礦化作用所提供的有效N量,有可能使植物缺 現象更為嚴重。但若C/N比很小則在其礦化作用一開始就能供應植物所需的有效N量。因此C/N 比對植物的生長有著至關重要的作用。草原沙漠化過程中,土壤C/N比呈增加趨勢,說明伴隨著土壤C,N的顯著下降,質地變粗,植物N素供應不足更為突出。
據蒙古錫林浩特白音希勒牧場典型草原區內的土壤元素相關性表明,Corg(有機碳)與全N之間存在顯著的正相關,171個樣本的C/N平均值為9.766,變異系數為60.12%,在空間上的表現並不一致。多數樣本的C/N值在7~15范圍內波動,個別樣本達到40~50,說明在該地區某些地點草地已經開始趨於退化,甚至有土壤沙化的效應。
圖4-3 內蒙古錫林浩特白音希勒牧場典型草原區土壤Corg-N相關性(樣本數=171)
2.土壤微量元素
生物體是由60多種元素所組成,其中C、H、O、N、Ca、P、Mg、Na等含量較大的元素,稱為宏量元素。而占生物體總重量0.01%以下的如Fe、Zn、Cu、Mn、Cr、Se、Mo、Co、F等,為微量元素。微量元素雖然在生物體內的含量不多,但與生物體的生存和健康息息相關。它們的攝入過量、不足或缺乏都會不同程度地引起生物體生理的異常或發生疾病。微量元素最突出的作用是與生命活力密切相關,能發揮巨大的生理作用。而這些微量元素必須直接或間接地由土壤供給。到目前為止,已被確認與人體健康和生命有關的必需微量元素有18種,即Fe、Zn、Cu、Mn、Cr、Se、Co、I、Ni、F、Mo、V、Sn、Si、Sr、B、Ru、As等。
對內蒙古錫林浩特白音希勒牧場典型草原區的57處地點的0~20cm表層土壤的B、Mo、Cu、Zn、Fe、Mn等6種微量元素的有效態分析,6種微量元素含量平均值大小順序為Mn>Fe>Zn>Cu>B>Mo,且Mn和Fe的含量遠高於其他4種元素,也遠遠高出全國均值。另外4種元素的均值均小於全國均值水平。
表4-16 內蒙古錫林浩特白音希勒牧場典型草原區表層土壤6種微量元素有效態含量 單位:μg/g
據錫盟盟志的記載,錫盟土壤的6種微量元素有效態變幅如表4-17所示。
表4-17 錫盟土壤的6種微量元素有效態變幅 單位:×10-6
可以看出,該地區的B、Mo、Zn元素的有效態含量均低於元素缺乏的臨界值;另外,該地區的有效Fe和有效Mn的含量,遠遠超出上述范圍,其原因有待進一步探究。
從植物中微量元素的含量分析可以看出,B、Mo、Cu 3種元素含量的均值均在正常范圍之內,Zn元素含量略低於正常范圍;而Fe和Mn的含量均值遠遠高出正常含量的范圍,這應與土壤中的Fe和Mn的含量過高有一定的關系;另外也不排除植物本身的因素,可能使不同植物間的元素含量有較大差別。
表4-18 內蒙古錫林浩特白音希勒牧場典型草原區植物體中6種微量元素有效態含量 單位:μg/g
植物體內元素含量的變化往往存在相關性,從表4-19中可以看出,Fe和Mn、Fe和Zn、Fe和Cu、Cu和Zn之間存在顯著正相關,Fe和Mo、Cu和Mo之間表現為負相關,但不明顯,其餘元素之間均為正相關。
表4-19 內蒙古錫林浩特白音希勒牧場典型草原區植物體內6種微量元素相關性分析(樣本數=57)
針對上述研究結果,該地區的Fe元素和Mn元素過於富集,是否影響該地區的植被演化和退化,有待於進一步調查與監測。
附:野外調查工作方法
一、工作區概況
試驗在內蒙古錫林郭勒盟白音錫勒牧場典型草原區內進行。該區位於東經116°30′~116°45′,北緯43°33′~43°40′,海拔1215 m;屬溫帶半乾旱大陸性氣候,春季乾旱少雨,風大沙多,冬季寒冷而漫長;年均溫0℃,氣溫日較差大,年均降水量300~450 mm,降水變率大,70%的降水集中在7、8、9三個月,年均日照時數2600 h,無霜期170 d左右,年均風速3.2 m/s,大風日數71 d,以4、5月份最為頻繁。該區主要植被類型為「大針茅+羊草」典型草原。地帶性土壤為栗鈣土。錫林河由東向西穿越該區。
二、工作方法
(一)工作總則
校驗區基本工作比例尺為1∶50000,基本采樣密度為1點/4km2。沿錫林河間隔約20km布置數個橫向剖面,每剖面設置3-4個樣點。
(二)樣點調查
1.植被調查:每樣點設置1個(5m×5m)樣方,分別測定各樣方內的植被覆蓋度,優勢草種的比例,平均植物株高。並取優勢草種樣品。
2.土壤調查:每樣點挖取1個深50cm的土壤剖面,用洛陽鏟分0~10cm、20~30cm、40~50cm分別取樣,另在0~10cm用鋁盒取土壤原狀樣。
3.水文調查:收集提取樣點附近存在的地表水和地下水樣品。
三、數據採集
(一)植被調查與測試
1.植被覆蓋度:目測法。
2.優勢草種比例:目測法,選擇占樣方內所有植被70%以上的1~2種優勢草種,分別估測其比例。
3.平均植物株高:隨機抽取5~10株植物測量其自然高度,取平均值。
4.優勢草種樣品測試:包括元素全量分析14項:Cd、Pb、Cr、Ni、As、Hg、Cu、Zn、Fe、Mn、B、Mo、Se、F。測定方法採用原子熒光光譜法(AFS)、等離子體光譜法(ICP-OES)、等離子體質譜法(ICP-MS)、離子選擇性電極(ISE)等。
(二)土壤調查與測試
1.土壤剖面調查與描述:根據挖取的剖面繪制柱狀圖,並進行描述。
2.土壤顆粒組成測定:採用篩分法。
3.含水量測定:採用土工試驗方法。
4.土壤元素測試
(1)全量分析24項:pH、TOC、N、P、K、Na、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Ni、Pb、Cd、Cr、As、Hg、Si、Al、Se、F。
(2)有效態分析13項:鹼解氮、有效磷、速效鉀、有效硼、有效鉬、有效銅、有效鋅、有效鐵、有效硅、有效錳、有效硫、交換性鈣和交換性鎂;
(3)離子交換態分析(含水溶態和離子交換態)1項:Cd、Pb、Cr、Ni、As、Hg、Se。
(4)測定方法採用原子熒光光譜(AFS)、發射光譜法(ES)、等離子體質譜法(ICP-MS)、壓片法X-射線熒光光譜(XRF)、離子選擇性電極法(ISE)、氧化熱解氣相色譜法、等離子體光譜法(ICP-OES)、氧化熱解電位法等。
(三)水文調查與測試
地表水樣與地下水樣測試:包括As、Hg、Ni、Pb、Cr、Cd、Cu、F、Se、Zn、N、P、K、Na、Ca、Mg、Cl、等22項離子。測定方法採用等離子質譜(X-series)、原子熒光(AFS-230)、等離子光譜(IRIS)等。
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1 建築場地岩土工程勘察報告;
2樁基工程施工圖及圖紙會審紀要;
[轉帖]《建築樁基規范》
3 建築場地和鄰近區域內的地下管線、地下構築物、危房、精密儀器車間等的調查資料;
4主要施工機械及其配套設備的技術性能資料;
5樁基工程的施工組織設計;
6水泥、砂、石、鋼筋等原材料及其製品的質檢報告;
7有關荷載、施工工藝的試驗參考資料。
6.1.2 鑽孔機具及工藝的選擇,應根據樁型、鑽孔深度、土層情況、泥漿排放及處理條件綜合確定。
6.1.3施工組織設計應結合工程特點,有針對性地制定相應質量管理措施,主要應包括下列內容:
1施工平面圖:標明樁位、編號、施工順序、水電線路和臨時設施的位置;採用泥漿護壁成孔時,應標明泥漿制備設施及其循環系統;
2確定成孔機械、配套設備以及合理施工工藝的有關資料,泥漿護壁灌注樁必須有泥漿處理措施;
3施工作業計劃和勞動力組織計劃;
4機械設備、備件、工具、材料供應計劃;
5樁基施工時,對安全、勞動保護、防火、防雨、防颱風、爆破作業、文物和環境保護等方面應按有關規定執行;
6保證工程質量、安全生產和季節性施工的技術措施。
6.1.4成樁機械必須經鑒定合格,不得使用不合格機械。
6.1.5施工前應組織圖紙會審,會審紀要連同施工圖等作為施工依據,並列入工程檔案。
[轉帖]《建築樁基規范》
6.1.6樁基施工用的供水、供電、道路、排水、臨設房屋等臨時設施,必須在開工前准備就緒,施工場地應進行平整處理,以保證施工機械正常作業。
6.1.7基樁軸線的控制點和水準基點應設在不受施工影響的地方。開工前,經復核後應妥善保護,施工中應經常復測。
6.1.8用於施工質量檢驗的儀表、器具的性能指標,應符合現行國家相關標準的規定。
6.2 一般規定
6.2.1不同樁型的適應條件應符合下列規定:
1泥漿護壁鑽孔灌注樁適用於地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎石土及風化岩層;
2 旋挖成孔灌注樁宜用於粘性土、粉土、砂土、填土、碎石土及風化岩層;
3沖孔灌注樁除宜用於上述地質情況外,還能穿透舊基礎、建築垃圾填土或大孤石等障礙物。在岩溶發育地區應慎重使用,採用時,應適當加密勘察鑽孔。
4長螺旋鑽孔灌注樁後插鋼筋籠宜用於粘性土、粉土、砂土、填土、非密實的碎石類土、強風化岩;
5干作業鑽、挖孔灌注樁宜用於地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中等密實以上的砂土、風化岩層。
6在地下水位較高,有承壓水的砂土層、滯水層、厚度較大的流塑狀淤泥、淤泥質土層中不得選用人工挖孔灌注樁。
7沉管灌注樁宜用於粘性土、粉土、砂土;夯擴樁宜用於樁端持力層為埋深不超過20m的中、低壓縮性粘性土、粉土、砂土、碎石類土。
6.2.2成孔設備就位後,必須平整、穩固,確保在成孔過程中不發生傾斜和偏移。應在成孔鑽具上設置控制深度的標尺,並應在施工中進行觀測記錄。
6.2.3成孔的控制深度應符合下列要求:
1摩擦型樁:摩擦樁以設計樁長控製成孔深度;端承摩擦樁必須保證設計樁長及樁端進入持力層深度;當採用錘擊沉管法成孔時,樁管入土深度控制以標高為主,以貫入度控制為輔;
2端承型樁:當採用鑽(沖)、挖掘成孔時,必須保證樁孔進入持力層的設計深度;當採用錘擊沉管法成孔時,樁管入土深度控制以貫入度為主,以控制標高為輔。
6.2.4灌注樁成孔施工的允許偏差應滿足表6.2.4的要求。
表6.2.4灌注樁成孔施工允許偏差
成孔方法
樁徑允許偏差(mm)
垂直度允許偏差(%)
樁位允許偏差(mm)
1~3根樁、條形樁基沿垂直軸線方向和群樁基礎中的邊樁
條形樁基沿軸線方向和群樁基礎的中間樁
泥漿護壁
鑽、挖、沖孔樁
d≤1000mm
±50
1
d/6且不大於100
d/4且不大於150
d>1000mm
±50
100+0.01H
150+0.01H
錘擊(振動)沉管
振動沖擊沉管成孔
d≤500mm
-20
1
70
150
d>500mm
100
150
螺旋鑽、機動洛陽鏟干作業成孔
-20
1
70
150
人工挖孔樁
現澆混凝土護壁
±50
0.5
50
150
長鋼套管護壁
±20
1
100
200
註:1 樁徑允許偏差的負值是指個別斷面;
2 H為施工現場地面標高與樁頂設計標高的距離;d為設計樁徑。
6.2.5鋼筋籠製作、安裝的質量應符合下列要求:
1 鋼筋籠的材質、尺寸應符合設計要求,製作允許偏差應符合表6.2.5的規定;
表6.2.5鋼筋籠製作允許偏差
項目
允許偏差(mm)
主筋間距
±10
箍筋間距
±20
鋼筋籠直徑
±10
鋼筋籠長度
±100
2 分段製作的鋼筋籠,其接頭宜採用焊接或機械式接頭(鋼筋直徑大於20mm),並應遵守國家現行標准《鋼筋機械連接通用技術規程》JGJ107、《鋼筋焊接及驗收規程》JGJ18和《混凝土結構工程施工及驗收規范》GB50204;
3 加勁箍宜設在主筋外側,當因施工工藝有特殊要求時也可置於內側;
4 導管接頭處外徑比鋼筋籠的內徑應大100mm以上;
5 搬運和吊裝鋼筋籠時,應防止變形,安放要對准孔位,避免碰撞孔壁和自由落下,就位後應立即固定;
6.2.6粗骨料可選用卵石或碎石,其粒徑並不得大於鋼筋間最小凈距的1/3。
6.2.7檢查成孔質量合格後應盡快澆注混凝土。直徑大於1m或單樁混凝土量超過25m3 的樁,每根樁樁身混凝土應留有1組試件;直徑不大於1m或單樁混凝土量不超過25m3 的樁,每個澆注台班不得少於1組,每組試件應留3件。
6.2.8在正式施工前,宜進行試成孔。
6.2.9灌注樁施工現場所有設備、設施、安全裝置、工具配件以及個人勞保用品必須經常檢查,確保完好和使用安全。
6.3泥漿護壁成孔灌注樁
Ⅰ泥漿的制備和處理
6.3.1除能自行造漿的黏性土層外,均應制備泥漿。泥漿制備應選用高塑性粘土或膨潤土。泥漿應根據施工機械、工藝及穿越土層進行配合比設計。
6.3.2泥漿護壁應符合下列規定:
1施工期間護筒內的泥漿面應高出地下水位1.0m以上,在受水位漲落影響時,泥漿面應高出最高水位1.5m以上;
2在清孔過程中,應不斷置換泥漿,直至澆注水下混凝土;
3灌注混凝土前,孔底500mm以內的泥漿相對密度應小於1.2.5;含砂率≤8%;黏度≤28s;
4在容易產生泥漿滲漏的土層中應採取維持孔壁穩定的措施。
6.3.3廢棄的泥漿、碴應進行處理,不得污染環境。
Ⅱ正反循環鑽孔灌注樁的施工
6.3.4對孔深較大的端承型樁和粗粒土層中的摩擦樁型,宜採用反循環工藝成孔或清孔,也可根據土層情況採用正循環鑽進,反循環清孔。
6.3.5泥漿護壁成孔時,宜採用孔口護筒,護筒設置應符合下列規定:
1護筒埋設應准確、穩定,護筒中心與樁位中心的偏差不得大於50mm;
2護筒一般用4~8mm鋼板製作,其內徑應大於鑽頭直徑100mm,上部宜開設1~2個溢漿孔;
3護筒的埋設深度:在粘性土中不宜小於1.0m;砂土中不宜小於1.5m;護筒下端外側應採用黏土填實;其高度尚應滿足孔內泥漿面高度的要求;
4受水位漲落影響或水下施工的鑽孔灌注樁,護筒應加高加深,必要時應打入不透水層。
6.3.6當在松軟土層中鑽進,應根據泥漿補給情況控制鑽進速度;在硬層或岩層中的鑽進速度以鑽機不發生跳動為准。
6.3.7鑽機設置的導向裝置應符合下列規定:
1潛水鑽的鑽頭上應有不小於3d長度的導向裝置;
2利用鑽桿加壓的正循環回轉鑽機,在鑽具中應加設扶正器。
6.3.8鑽進過程中如發生斜孔、塌孔和護筒周圍冒漿、失穩等現象時,應停鑽,待採取相應措施後再行鑽進。
6.3.9鑽孔達到設計深度,灌注混凝土之前,孔底沉碴厚度指標應符合下列規定:
1 對端承型樁≤50mm
2摩擦端型樁≤100mm
3對抗拔、抗水平力樁,不應大於200mm
Ⅲ 沖擊成孔灌注樁的施工
6.3.10在鑽頭錐頂和提升鋼絲繩之間應設置保證鑽頭自轉向的裝置。
6.3.11沖孔樁的孔口護筒,其內徑應大於鑽頭直徑200mm,護筒應按本規范第6.3.5條設置。
6.3.12泥漿的制備、使用和處理應符合本規范第6.3.1~6.3.3條的規定。
6.3.13沖擊成孔質量控制應符合下列規定