工程勘察步骤(精)

土木工程生产实习
摘要：生产实习是土木工程专业教学计划中必不可少的实践教学环节，它是所学理论知识与工程实践的统一。

在实习过程中，我以荥阳市某小区工程为主要实习场所，通过学习，对—般工业与民用建筑施工前的准备工作、整个施工过程和监理的基本知识体系有较清晰的了解。

关键字：勘察地基基础框架砌体剪力墙概预算
正文：
一、工程勘察
一、工程勘察的主要工作：
1、取得附有坐标及地形的建筑物总平面布置图，各建筑物的地面整平标高，建筑物的性质、规模、结构特点，可能采取的基础型式、尺寸、预计埋置深度，对地基基础设计的特殊要求等。

2、查明不良地质现象的成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度，并提出评价与整治所需的岩土技术参数。

3、查明建筑物范围各层岩土的类别、结构、厚度、坡度、工程特性，计算和评价地基的稳定性和承载力。

4、对需进行沉降计算的建筑物，提供地基变形计算参数。

5、对抗震设防烈度大于或等于6度的场地，应划分场地上类型和场地类别；对抗震设防烈度大于或等于7度的场地，尚应判定饱和砂土或饱和粉土的地震液化，并应计算液化指数。

6、查明地下水的埋藏条件。

当基坑降水设计时尚应查明水位变化幅度与规律，提供地层的渗透性。

7、判定环境水和土对建筑材料和金属的腐蚀性。

8、判定地基土及地下水在建筑物施工和使用期间可能产生的变化及其对工程的影响，提出防治措施。

9、对深基坑开挖尚应提供稳定计算和支护设计所需的岩上技术参数；论证和评价基坑开挖、降水等对邻近工程的影响。

10、提供桩基设计所需的岩上技术参数，并确定单桩承载力。

二、工程勘察步骤：
1、可行性研究勘察（选址勘察）：
搜集、分析已有资料，进行现场踏勘，工程地质测绘，少量勘探工作，对场址稳定性和适宜性作出岩土工程评价，进行技术经济论证和方案比较。

2、初步勘察：
建筑地段稳定性的岩土工程评价，为确定建筑物总平面布置、主要建筑物地基基础方案、对不良地质现象的防治工程方案进行论证。

3、详细勘察：
对地基基础设计、地基处理与加固、不良地质现象的防治工程进行岩土工程计算与评价，满足施工图设计的要求。

施工勘察不作为一个固定阶段，视工程的实际需要而定，对条件复杂或有特殊施工要求的重大工程地基，需进行施工勘察。

施工勘察包括：施工阶段的勘察和施工后一些必要的
勘察工作，检验地基加固效果。

三、工程勘察方法：
（1）工程地质测绘
（2）勘探与取样
（3）原位测试与室内实验
（4）现场检验与监测
工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作，一般在勘察的初期阶段进行。

这一方法的本质是运用地质工程，地质理论对地面的地质现象进行观察和描述，分析其性质和规律，并藉以推断地下地质情况，为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。

在地形地貌和地质条件较复杂的场地，必须进行工程地质测绘；但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地，则可采用调查代替工程地质测绘。

工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法，高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况，起到有效地指导其他勘察方法的作用。

勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。

它是被用来调查地下地质情况的；并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。

应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。

物探是一种间接的勘探手段，它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速，能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况，所以常常与测绘工作配合使用。

它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。

但是，物探成果判释往往具多解性，方法的使用又受地形条件等的限制，其成果需用勘探工程来验证。

钻探和坑探也称勘探工程，均是直接勘探手段，能可靠地了解地下地质情况，在岩土工程勘察中是必不可少的。

其中钻探工作使用最为广泛，可根据地层类别和勘察要求选用不同的钻探方法。

当钻探方法难以查明地下地质情况时，可采用坑探方法。

坑探工程的类型较多，应根据勘察要求选用。

勘探工程一般都需要动用机械和动力设备，耗费人力、物力较多，有些勘探工程施工周期又较长，而且受到许多条件的限制。

因此使用这种方法时应具有经济观点，布置勘探工程需要以工程地质测绘和物探成果为依据，切避盲目性和随意性。

原位测试与室内试验的主要目的，是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数，包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。

原位测试一般都藉助于勘探工程进行，是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。

现场检验与监测是构成岩土工程系统的一个重要环节，大量工作在施工和运营期间进行；但是这项工作一般需在高级勘察阶段开始实施，所以又被列为一种勘察方法。

它的主要目的在于保证工程质量和安全，提高工程效益。

现场检验的涵义，包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。

现场监测则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。

检验与监测所获取的资料，可以反求出某些工程技术参数，并以此为依据及时修正设计，使之在技术和经济方面优化。

此项工作主要是在施工期间内进行，但对有特殊要求的工程以及一些对工程有重要影响的不良地质现象，应在建筑物竣工运营期间继续进行。

二、地基设计
一、地基设计应符合下列规定：
1、一级建筑物及表1所列范围以外的二级建筑物，均应按地基变形计算，计算时应同时满
足地基承载力的要求；
2、表1所列范围内的二级建筑物如有下列情况之一时，仍应作变形验算：
（1）地基承载力标准值小于130kPa，且体型复杂的建筑；
（2）在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，引起地基产生过大的不均匀沉降时；
（3）软弱地基上的相邻建筑如距离过近，可能发生倾斜时；
（4）地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。

其他情况下的二级建筑物和三级建筑物，在符合承载力的规定时，可不做变形验算；
3、对经常受水平荷载作用的高层建筑以及建造在斜坡上的建筑物，尚应验算其稳定性。

可不作地基变形计算的二级建筑物范围:
表1
1.对预压法处理地基应预先通过勘察查明土层在水平和竖直方向的分布和变化、透水层的位置及水源补给条件等。

应通过土工试验确定土的固结系数、孔隙比和固结压力关系、三轴试验抗剪强度以及原位十字板抗剪强度等。

2.对重要工程，应预先在现场选择试验区进行预压试验，在预压过程中应进行竖向变形、侧向位移、孔隙水压力等项目的观测以及原位十字板剪切试验。

根据试验区获得的资料分析地基的处理效果，与原设计预估值进行比较，对设计作必要的修正，并指导全场的设计和施工。

3.强夯施工前，应在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区，进行试夯或试验性施工。

试验区数量应根据建筑场地复杂程度、建设规模及建筑类型确定。

4.强夯施工前，应查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免因强夯施工而造成损坏。

5.当强夯施工所产生的振动，对邻近建筑物或设备产生有害的影响时，应采取防振或隔振措施。

6.对大型的、重要的或场地复杂的工程，在振冲法正式施工前应在有代表性的场地上进行试验。

7..对重要工程或在缺乏经验的地区，土或灰土挤密桩法施工前应按设计要求，在现场选点进行试验。

如土性基本相同，试验可在一处进行，如土性差异明显，应在不同地段分别进行试验。

8.深层搅拌设计前必须进行室内加固试验，针对现场地基土的性质，选择合适的固化剂及外掺剂，为设计提供各种配比的强度参数。

9.在制定高压喷射注浆方案时，应掌握场地的工程地质、水文地质和建筑结构设计资料等。

对既有建筑尚应搜集竣工和现状观测资料、邻近建筑和地下埋设物等资料。

10.在制定托换设计和施工方案前，应掌握以下资料：
（1）现场的工程地质和水文地质资料，必要时应进行补充勘察工作；
（2）被托换建筑物的结构设计、施工、竣工、沉降观测和损坏原因分析等资料；
（3）场地内地下管线、邻近建筑物和自然环境等对既有建筑物在托换施工时或竣工后可能产生影响的调查资料。

三、基础设计
基础是整个房屋结构的重要组成部分。

房屋所受外部作用经上部结构通过基础最终传至地基。

为了保证安全并满足使用要求，地基的变形(包括沉降量、沉降差以及倾斜等)应不超过根据上部结构对地基变形的适应能力与使用要求而确定的容许变形值。

为此，基础需要有足够大的底面积。

对一般的工业与民用房屋，基础的底面积可根据地基的承载力设计值初步确定。

对于重要的房屋，如纪念性的大型房屋、高层房屋等以及在生产上或使用上对地基有特殊要求的房屋，对确定的基础底面积还需通过地基变形来验算。

基础埋置深度的确定应考虑：
(1)房屋的用途(有无地下室、设备基础和其它高层房屋的设备层、存车间、贮藏室等地下设施)、以及基础的形式和构造；
(2)工程地质和水文地质条件；
(3)作用在地基上的荷载大小及其性质；
(4)相邻房屋基础的埋深；
(5)地基冻胀和融陷的影响等。

本节主要介绍基础的类型和各种基础的内力计算；而基础的检验标准及构造要求可见现行的《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)、《高层建筑钢筋混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)、《建筑地基基础设计规范》(GB 5007—2002)等有关规定
基础的类型及其选择
多层与高层房屋的基础，除直接建于坚硬的岩石上外，一般可做成条形、十字形、片筏式和箱形的基础(图5．1)，以及桩基础等多种形式。

条形基础布置成条状，把上部各片框架结构连成整体，以减小它们的沉降差。

如高19．55m、四层二跨的某厂房基础即为一例(图5．2)。

上部结构为横向布置的多层框架，支承在三个纵向布置的条形基础上，并由四个横向的基础板相连接。

十字形基础布置成十字形，即不仅在垂直于各片框架的方向上、而且在另一个方向上也布置成条形，从而使上部结构在纵横、两个方向都有联系。

若十字形基础的底面积不能满足地基土的承载能力与上部结构容许变形的要求，当基础底面积再扩大后，以致使底板覆盖了房屋的所有底层面积或甚至更大时，则基础就成为片筏基础。

片筏基础可做成平板式或肋梁式。

平板式片筏基础实际上是一大片厚达1～3m的平板。

建于新加坡的杜那士大厦(Tunas Building)是高96，62m，29层的钢筋混凝土框架—剪力墙体系，其基础即为厚2．44m的平板式片筏基础。

肋梁式片筏基础，除有较薄的底板外，尚有布置在两个方向上的肋梁，以加强底板的刚度。

我国某大学的海洋试验楼是高18．7m，五层三跨的框架—剪力墙体系，其基础即为肋梁式片筏基础。

平板式片筏基础施工方便、建造快，但混凝土用量大，在国外用得较多
四、主体工程施工
一．框架结构设计
框架结构一般有按空间结构分析和简化成平面结构分析两种方法。

在计算机没有普及的年代，实际为空间工作的框架常被简化成平面结构采用手算的方法进行分析，在一般《结构力学》教材中所介绍的弯矩分配法、无剪力分配法、迭代法等就是为了适应这一要求而发展起来的。

当结构跨数与层数较多时，采用上述手算方法进行计算需耗费大量的时间，因此人们也常采用分层分析法、反弯点法、D值法等近似的分析方法。

近年来随着微机的日益普及和应用程序的不断出现，框架结构分析时更多的是根据结构力学位移法的基本原理编制电算
程序，由计算机直接求出结构的变形、内力，以至各截面的配筋。

由于目前计算机内存和运算速度已经能够满足结构计算的需要，因此在电算程序中一般是按空间结构进行分析。

但是在初步设计阶段，为确定结构布置方案或估算构件截面尺寸，还是需要采用一些简单的近似计算方法，以求既快又省地解决问题。

另外，近似的手算方法虽然计算精度较差，但概念明确，能够直观地反映结构的受力特点，因此，工程设计中也常利用手算的结果来定性地校核判断电算结果的合理性。

所以在本书中，仍将重点介绍框架结构的近似手算方法，包括竖向荷载作用下的分层法、水平荷载作用下的反弯点法和0值法，以帮助读者掌握结构分析的基本方法、建立结构受力性能的基本概念。

1．1 计算单元的确定
一般情况下，框架结构是一个空间受力体系[图4．1(a)]。

若要分析图4．1(b)所示的纵向框架和横向框架，为方便起见，常常忽略结构纵向和横向之间的空间联系，忽略各构件的抗扭作用，将纵向框架和横向框架分别按平面框架进行分析计算[图4.1(c)、(d))。

在分析图4．1所示的各榀平面框架时，由于通常横向框架的间距相同，作用于各横向框架上的荷载相同，框架的抗侧刚度相同，因此，除端部框架外，各榀横向框架都将产生相同的内力与变形，结构设计时一般取中间有代表性的一榀横向框架进行分析即可；而作用于纵向框架上的荷载则各不相同，必要时应分别进行计算。

1.节点的简化
框架节点一般总是三向受力的，但当按平面框架进行结构分析时，则节点也相应地简化。

框架节点可简化为剐接节点、铰接节点和半铰节点，这要根据施工方案和构造措施确定。

在现浇钢筋混凝土结构中，梁和柱内的纵向受力钢筋都将穿过节点或锚入节点区(图4．2)，显然这时应简化为刚接节点。

装配式框架结构则是在梁和柱子的某些部位预埋钢板，安装就位再焊接起来(图4. 3)，由于钢板在其自身平面外的刚度很小，同时焊接质量随机性很大，难以保证结构受力后梁柱问没有相对转动，因此常把这类节点简化成铰接节点[图4．3(a)]或半铰节点[4，3(b))。

装配整体式框架结构梁柱节点构造如图4．4所示，节点处梁底的钢筋可为焊接、搭接或预埋钢板焊接，梁顶钢筋则必须为焊接或通长布置，并将现场浇筑部分混凝土。

节点左右梁端均可有效地传递弯矩，因此可认为是刚接节点。

当然这种节点的刚性不如现浇式框架好，节点处梁端的实际负弯矩要小于计算值。

2. 跨度与层高的确定
在结构计算简图中，杆件用其轴线来表示。

框架梁的跨度即取柱子轴线之间的距离，当上下层柱截面尺寸变化时，一般以最小截面的形心线来确定。

框架的层高(框架柱的长度)即为相应的建筑层高，而底层柱的长度则应从基础顶面算起。

对于倾斜的或折线形横梁，当其坡度小于1／8时，可简化为水平直杆．对于不等跨框架，当各跨跨度相差不大于10％时，在手算时可简化为等跨框架，跨度取原框架各跨跨度的平均值，以减少计算工作量。

但在电算时一般都可按实际情况考虑。

3. 构件截面抗弯刚度的计算
在计算框架梁截面惯性矩I时应考虑到楼板的影响。

在框架梁两端节点附近，梁受负弯矩，顶部的楼板受拉，楼板对梁的截面抗弯刚度影响较小；而在框架梁的跨中，梁受正弯矩，楼板处于受压区形成T形截面梁，楼板对梁的截面抗弯刚度影响较大。

在工程设计中为简便起见，仍假定梁的截面惯性矩I沿轴线不变，对现浇楼盖，中框架取I＝2I，边框架取I ＝1．5I0；对装配整体式楼盖，中框架取I＝1．5I0，边框架取I＝1．2I0；对装配式楼盖，则取I=I0。

这里I0为矩形截面梁的截面惯性矩。

二.剪力墙设计
剪力墙是承受竖向荷载、水平地震作用和风荷载的主要受力构件，所以剪力墙应沿结构的主要轴线布置。

抗震设计的剪力墙结构，应避免仅单向有墙的结构布置形式。

一般当平面为矩形、T形、I0形时，剪力墙沿纵横两个方向布置；当平面为三角形、Y形时，剪力墙可沿三个方向布置；当平面为多边形、圆形和弧形平面时，则可沿环向和径向布置。

剪力墙应尽量布置得比较规则，拉通、对直。

当稍有错开或转折时，可作为一道墙来进行考虑(图5.
1)。

剪力墙宜自下到上连续布置，不宜突然取消或中断，避免刚度突变。

为减少刚度突变，可沿高度改变墙厚和混凝土等级，或减少部分墙肢，使抗侧刚度沿高度逐渐减小。

顶层取消部分剪力墙形成顶部大房间时，延伸到顶的剪力墙应予以加强。

剪力墙的抗侧刚度和承载力均较大，为充分利用剪力墙的能力，减轻结构重量，增大剪力墙结构的可利用空间，墙不宜布置得太密，结构的侧向刚度不宜过大。

按剪力墙的间距可分为小开间剪力墙结构和大开间剪力墙结构两种类型。

小开问剪力墙结构横墙间距为2．7~4m．一般在3．0—3．6m，剪力墙间距密，墙体多，底层墙截面与底层楼面面积之比可达8％一10％，结构所占面积
大，混凝土耗用量较大，结构自重比较大，但楼板容易处理。

大开间剪力墙的间距较大，可达6—8m，墙的数量较小，使用比较灵活，底层墙截面面积与底层楼面面积之比，可以在7％以内。

相应地，墙体耗用材料较少，能充分发挥剪力墙的承载力，结构自重也较小，但楼面系统设计比较困难。

剪力墙结构应具有较好的延性，细高的剪力墙容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙，避免脆性的剪切破坏。

因此，剪力墙每个墙段的长度不宜大于8m，高宽比不应小于2。

当墙肢很长时，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较为均匀的若干墙段。

每个墙段可以是整体墙，也可以是用弱连梁连接的联肢墙。

剪力墙的特点是平面内刚度及承载力大，而平面外刚度及承载力相对很小。

当剪力墙与平面外方向的梁连接时，会造成墙肢平面外弯矩，而一般情况下在设计中并不验算墙体平面外的刚度和承载力。

事实上，梁端弯矩会造成墙体平瓦外受力的不利影响，特别是当梁截面高度相对较大时(梁高大于墙厚2倍)。

为控制剪力墙平面外的弯矩，可采取下列措施之一(如图5．2所示)：
(1)沿梁轴线方向设置与梁相连的剪力墙，抵抗该墙肢平面外弯矩。

(2)当不能设置与梁轴线方向相连的剪力墙时，宜在墙与梁相交处设置扶壁柱，扶壁柱宜按计算确定截面及配筋。

(3)当不能设置扶壁柱时，应在墙与梁相交处设置暗柱，并宜按计算确定配筋。

(4)必要时，剪力墙内可设置型钢。

1. 剪力墙的分类
为满足使用要求，剪力墙常开有门窗洞口。

剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁。

宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置。

理论分析与试验研究表明，剪力墙的受力特性与变形状态取决于剪力墙上的开洞情况。

洞口是否存在，洞口的大小、形状及位置的不同将影响剪力墙的受力性能。

剪力墙按受力特性的不同可分为整体墙、整体小开口墙、联肢墙及壁式框架几种类型。

不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不相同，计算其内力和位移时则需采用相应的计算方法。

(1)整体剪力墙
无洞口的剪力墙或剪力墙上开有一定数量的洞口，但洞口的面积不超过墙体面积的16％，且洞口至墙边的净距及洞口之间的净距大于洞孔长边尺寸时，可以忽略洞口对墙体
的影响，这种墙体称为整体剪力墙。

(2)整体小开口墙
当剪力墙上所开洞口面积稍大，超过墙体面积的16％时，在水平荷载作用下，这类剪力墙截面的正应力分布略偏离了直线分布的规律，变成了相当于在整体墙弯曲时的直线分布应力之上叠加了墙肢局部弯曲应力，当墙肢中的局部弯矩不超过墙体整体弯矩的15％时，其截面变形仍接近于整体截面剪力墙，这种剪力墙称之为整体小开口墙。

(3)联肢剪力墙
当剪力墙沿竖向开有一列或多列较大的洞口时，由于洞口较大，剪力墙截面的整体性已被破坏，剪力墙的截面变形不再符合干截面的假定。

这时剪力墙成为由一系列连梁约束的墙肢所组成的联肢墙。

开有—一列洞口的联肢墙称为双肢墙，当开有多列洞口时称之为多肢墙。

(4)壁式框架
当剪力墙的洞口尺寸较大，墙肢宽度较小，连梁的线刚度接近于墙肢的线刚度时，剪力墙的受力性能已接近于框架，这种剪力墙称为壁式框架。

图5．3为剪力墙体上洞口大小对剪力墙工作性能的影响。

三.砌体结构设计
砌体结构可靠度设计方法的沿革：
结构可靠度是指在规定的时间和条件下，工程结构完成预定功能的概率，是工程结构可靠性的概率度量。

结构可靠度设计的目的在于将工程结构的各种作用效应与结构抗力之间建立一个较佳的平衡状态。

结构可靠度设计方法随着人们实践经验的积累和工程力学、材料试验、设计理论等各种学科和技术的进步而不断地演变，与其他工程结构一样，砌体结构的可靠度设计方法亦经历了由直接经验阶段、以经验为主的安全系数阶段，直至现在进入以概率理论为基础的定量分析阶段。

一、直接经验阶段：
早期人们只是凭经验建造砖、石、土结构，认为不倒不垮就安全可靠。

这个阶段主要依靠工匠们代代相传的经验，如按不断积累的结构构件的尺寸比例进行营建活动。

二、安全系数阶段：
由于17世纪材料力学的兴起和相继发展，19世纪末到20世纪30年代，将砌体视为各向同性的理想弹性体，按材料力学方法计算砌体结构的应力σ，并要求该应力不大于材料的允许应力[σ]，即采用线性弹性理论的允许应力设计法，设计表达式为：
σ≤[σ](2—1)
式中，[σ]以凭经验判断决定的单一安全系数来确定。

由于对结构材料与结构破坏性能研究的逐步深入，发现按上述材料力学公式计算的承载力与结构的实际承载力相差甚大。

20世纪40年代初，在砌体结构中采用破坏强度设计法，。