编制《软土地区工程地质勘察规范》的背景和名词

如题所述

一、背景

为了更好地了解和掌握《软土地区工程地质勘察规范》,需要简单追溯一下我国有关建筑方面的工程地质、岩土工程和地基基础等规范的编制背景和过程,这样可以从历史和从较广阔的视野来认识本规范编制的一些基本情况。

新中国成立以前,我们国家没有工程地质规范,没有岩土工程规范,没有地基基础规范。盖房子,洋的用洋办法,像大都市的建筑,如上海的国际饭店等,是外国人盖的;土的用土办法,像广大的村镇建筑,是散布在各地的能工巧匠盖的,称为没有建筑师的建筑;也有不洋不土,或土洋结合的,像中小城市的建筑等,是当时的土木工程师和建筑师盖的。不论洋的土的,或土洋结合的,都没有形成条文的形式,更没有形成规范规程。

新中国成立以后,随着社会主义建设的需要,建设工程得到了蓬勃的发展。20世纪50年代苏联来了许多建筑工程专家,也带来了苏联的建筑法规,如127—55地基基础规范,6—48黄土(大孔土)建筑规范,我们自己没有,自然要用人家的,但用的过程中也要思考,也要注意调查研究,注意总结经验教训。为什么我们这样做呢?因为这样做是符合毛泽东思想的,国外的一些学说、理论和经验必须与我国的具体实践相结合,才能取得成功,国外的一些工程地质学、土力学和岩土工程学的某些理论和方法,某些规范规程,当用到我国的建筑工程时,也必须与我国的具体实践相结合,才能取得成功。因此,我们一方面在无自己规范的情况下,借用苏联的规范;另一方面在用的过程中总结经验教训,开展科学研究工作。

由于国家的战略需要,20世纪50年代主要建设大西北,西北是黄土地区,1955年国家科委将黄土作为研究重点项目,组织各方面的力量进行研究,其中编制黄土地区建筑规范的任务就下达到当时的建筑工程部,具体由部属的建筑技术研究所土壤组承担。1955年我从南京大学地质系水文地质工程地质专业毕业后,就被分配到建筑工程部建筑技术研究所的土壤组工作,在黄强先生主持下,参加黄土地区建筑规范的研究和编制工作,这个研究所就是现在的中国建筑科学研究院的前身,这个土壤组就是现在的地基基础研究所的前身。由于工作的指导思想明确,既要掌握世界先进的理念和方法,又要抓住我国的特点不放,经过几年的调查研究和重点地区的试验研究,点面结合,在20世纪60年代初就基本完成了,但国家正式批准在1966年,它名为《湿陷性黄土地区建筑规范》,这是我国第一本规范,第一本综合性的规范,内容包括勘察、设计、施工和维护。在编制过程中,大孔土(湿陷性黄土)的学者,阿比列夫.Ю.M.曾作为苏联专家到中国来,他坚持他的,在中国用他的就行,但我们还是按照我国实际情况,加以编制,加以规定。

1960年,随着全国普遍建设的需要,除黄土外,针对其他地基土的勘察、设计、施工的规范也需要编制,在当时的建筑工程部系统,工程地质勘察规范由建筑工程部综合勘察院负责草拟了若干条,我参加过几次讨论,地基基础设计规范由我们地基基础研究所负责,开了协作会,制定了协作计划,为了抓我国地基土的特点,在计划中列出了“中国区域建筑条件的研究”,由我负责协调各单位的研究,我曾到西南、中南、华东等地做地基土的调查,但因许多原因,特别是受“文化大革命”的影响,建筑业的工程地质勘察规范和地基基础的设计规范都未在60年代编成,只有地基基础工程施工及验收规范,在上海建委的主持下,经各协作单位,包括我们地基基础研究所参加人员的努力,于1966年完成了我国第一本《地基基础工程及验收规范》。

到了20世纪70年代,在基本建设中,地基基础方面出了不少问题,国家建委这时下文进行地基基础设计规范和工程地质勘察规范的编制,由国家建委建筑科学研究院会同有关单位于1971~1974年完成了《工业与民用建筑地基基础设计规范》的编制,由河北省革命委员会基本建设委员会会同有关单位于1973~1977年完成了《工业与民用建筑工程地质勘察规范》的编制。这样,我国的建筑行业有关一般土的地基基础方面的勘察、设计和施工的规范都有了。以后这些规范在20世纪80年代,为了适应新的要求,都作了修订,现在大家要执行的是它们的修订本。

由于建设大西南,建设大三线,这个时候,作为特殊土的膨胀土地基,也引起了建筑工程界的重视,由国家建委于1978年下达任务,由城乡建筑环境保护部会同有关部门编制《膨胀土地区建筑技术规范》,它是在20世纪70年代编成的《膨胀土地区建筑技术规定》的基础上,经其修订后编制成的,在1988年才批准为正式规范,这个规范的内容包括勘察、设计、施工和维护,也是综合性的。

随着国家的改革开放,发展沿海战略,作为特殊土的软土也提到了日程上来。1986年由城乡建设环境保护部下文,由中国建筑科学研究院主编《软土地区工程地质勘察规范》,具体就落到我的身上,于是会同上海勘察院、天津市勘察院和天津市规划局等单位的科技人员共同编这本规范,他们长期在软土地区工作,有着丰富的经验和资料,我们地基基础研究所在20世纪60年代也有一个软土组进行软土地基的调研,积累了一定的经验和资料,更重要的是在编制组成立以后,我们进行了大量的调查研究,从东北的辽宁到南方的广西的11个沿海省、自治区和直辖市都进行了软土的调查研究,完成了初稿、征求意见稿和送审稿,经过5年,最后完成了这本规范。

在20世纪80~90年代完成的建筑方面的规范,还有《建筑地基处理规范》和《建筑桩基规范》等,其他如建筑规程和地方的地基基础规范规程就更多了。

从以上对有关建筑地基基础规范的编制背景和过程来看,可以看到以下3点:

1)规范是国家根据一定时期的发展战略而编制的。由特殊土的编制情况看,从建设大西北的《湿陷性黄土地区建筑规范》、建设大西南的《膨胀土地区建筑技术规范》到发展沿海战略的《软地地区工程地质勘察规范》的编制过程来看,是很清楚的。其他的规范也是如此。

2)作为特殊土的《软土地区工程地质勘察规范》与其他两本特殊土的规范,如《湿陷性黄土地区建筑规范》和《膨胀土地区建筑技术规范》是不同的,它们都是综合性的,而本规范是专业性的,只指勘察,且与一般地基土的《岩土工程勘察规范》、《建筑地基基础设计规范》和《地基基础工程施工及验收规范》有密切的关系。本规范是从原《工业与民用建筑工程地质勘察规范》中独立出来编制的,是勘察规范,而软土地基基础的设计仍留在《建筑地基基础设计规范》内,软土地基基础的施工,如降水、桩基,地下连续墙等,仍是《地基基础工程施工及验收规范》的主要内容。因此,作为特殊地基土的软土,如果要想与其他特殊地基土一样,成为综合性的建筑规范,也就是把软土地区的勘察、设计、施工和维护综合在一起,成为一个科学的体系,还有很远的路要走。

3)本规范虽然目前只指勘察,但它已经不是传统的勘察,是工程建筑工作的一个阶段,只提供工程地质资料,而是包括了评价、探测、施工降水等工作,服务于工程建设的全过程,已经有一定的综合性了,这些内容和情况,在介绍正文时,将会讲到。

二、名词

1.软土

软土或者淤泥是一种特殊的地质地理现象,一种特殊的地基土,《岩土工程勘察规范》的判定是“天然孔隙比大于或等于1.0,且天然含水量大于液限的细粒土应判定为软土,包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等,其压缩系数宜大于0.5M Pa-1,不排水抗剪强度宜小于30kPa。”软土这一名词,最初是人们在工程实践中产生的,是顾名思义的产物,就是软弱的意思,那么软弱到什么程度呢?就是《岩土工程勘察规范》中的力学标准。《建筑地基基础设计规范》的判定是“淤泥应为在静水或缓慢的流水环境中沉积,并经生物化学作用形成,其天然含水量大于液限,天然孔隙比大于或等于1.5的黏性土,当天然孔隙比小于1.5但大于1.0的土应为淤泥质土。”本规范的判别简化成3条:①外观以灰色为主的细粒土;②天然含水量大于或等于液限;③天然孔隙比大于或等于1.0。这3本规范在概念或判别上是基本一致的,但也有一些微小的差别,且主要是表达上的差别。从物理指标来看,共同点,3个规范都规定了天然含水量大于液限,天然孔隙比大于1.0。差别点,《岩土工程勘察规范》指出了力学指标,但说得灵活,只是“宜”。《建筑地基基础设计规范》中将天然孔隙比1.0~1.5,称为淤泥质土,1.5以上称为淤泥。本规范在天然含水量上不仅是大于液限,也可以等于液限,判别一般用物理指标,而评价则要用力学指标,虽然《岩土工程勘察规范》列上了力学指标,只是“宜”,而前面的物理指标就成了判定指标。从地质因素看,《岩土工程勘察规范》指出了软土包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土,以淤泥、泥炭显示沉积环境,并将软土与淤泥直接联系起来给出。《建筑地基基础设计规范》指出了淤泥应在静水或缓慢的流水中沉积,并经生物化学作用形成,是直接说出了沉积环境,但没有说出软土。本规范以灰色为主的外观特征来显示沉积环境,没有说出淤泥。在这里需要讨论一下软土和淤泥两个名词的概念及其相互关系,软土是工程地质学、土力学上的一个名词,淤泥是沉积岩石学上的一个名词,两者既有联系又有区别,联系在于它们都是研究同一个地质体,大体上可以互相显示,区别在于两个学科的研究目的和任务不同,一个研究地质体的强度和变形等工程特征;另一个研究地质体的成分和结构等矿产特征,每个学科都有自己的体系,因此,两个名词又不宜混淆,需要加以区别。

2.地区

地区是空间在地球表面的表现,是一种普遍的地质地理现象,在地球表面有各式各样的地质地理特征,如果以构成地区的各种不同的地质地理特征来考察地区,那么不同的地质地理特征就构成不同的地区。

3.软土地区

软土或者淤泥的地质体或岩土体,它一方面是具有一定物理力学性质,一定物质成分和组织结构的自然体系;另一方面又是在地质历史过程中形成,且在自然和人为因素影响下,不断改变的自然地质体,占有一定的空间,因此,由软土占有的空间就是软土地区。为什么要讲软土地区呢?是为了说明编制规范过程中的一个问题。在我年轻时参加《湿陷性黄土地区建筑规范》的编制,中年时参加《膨胀土地区建筑技术规范》的编制,以及这次主编《软土地区工程地质勘察规范》时,都会出现这样的问题,称某种土的规范名称,或某种土地区的规范名称,争论不休。一些人认为称某种土的规范就行了,比较简明;另一些人又则认为,采用某种土的规范不全面,容易把地质体作为一种材料去理解,单从力学去考虑,忽视地质因素,如果在土的后面加上地区两个字就全面了,因为地区是地质地理现象的表现,是地质体,称某种土地区的概念,也就包括了力学和地质学的内容。争论的结果,后一种意见占了上风,湿陷性黄土的膨胀土的规范都采用了称某种土地区的规范,而不称某种土的规范。因此,我们在编制本规范时,也出现过这样问题的讨论,最终我们与其他特殊土一样,采取了《软土地区工程地质勘察规范》的名称。

4.工程地质

在编制本规范的过程中,在征求意见稿时,曾有人提出将《软土地区工程地质勘察规范》改成《软土地区岩土工程勘察规范》的意见,我们也作认真考虑,这里就指出什么是工程地质?什么是岩土工程?它们之间又是什么关系?

工程地质是地质学一个应用的分支,是一门研究与工程建筑有关的地质体问题的学科,也可以说是研究地质环境与工程建设相互作用、相互适应的学科。

岩土工程是土木工程学的分支,是一门研究与工程建设有关的岩土体问题的学科,也就是说研究岩土的环境与工程建设相互作用、相互适用的学科。

它们之间的关系就容易理解了,岩土体与地质体基本上是一个东西,岩土体的问题,也就是地质体的问题。因此,工程地质学和岩土工程学为工程建设服务最终目的和任务是一致的,只是学科发展的起点,一个从地质向工程走,另一个从工程向地质走,各有自己的知识优势,只有两个优势相加,渗透并融合了,才会有好的效果,才能创造出优异的成绩。我们认为,用工程地质可以,用岩土工程也可以,关键是内容,我们最后没有改,采用了工程地质,这里顺便说一下,还有一个行政的原因,1986年下达编制任务时,是工程地质,要改的话要打报告,会推迟时间,因为改的意义不大,就不做虚工了。

5.勘察

勘察就是为满足某一目的和任务所做的调查研究。包括考察、勘探、钻探、试验、观测等。

6.规范

规范是明文规定的标准,如道德规范、技术规范等,属于标准化学科的范畴。标准化学科目前发展很快,国家非常重视,它是一门横向综合性学科,横跨自然科学和社会科学,渗透到需要统一技术标准的各部门、各行业和各方面,自然也需渗透到建设部门。通过工程建设标准的制订,包括本技术规范的制订,使建设部门的工作会建立起最佳的秩序,实现最佳的技术结合和取得最佳的社会经济效果。

标准化学科的特征是什么,也就是规范的特征是什么,有下列几点:

1)政策性,标准规范是根据国家一定时期科学、技术、经济的发展水平和资源、自然条件等情况,并考虑当前与长远的需要而制订的,它具有政策性和指导性。《软土地区工程地质勘察规范》就是根据国家发展沿海战略的需要,沿海有广泛的软土分布,以及软土地区在工程建设中已有一定的科技水平和实践经验的基础上,由城乡建设环境保护部下达任务而编制的,它是在政策的指导下产生和发展的,它自然具有政策性和指导性。

2)抽象性,任何标准规范都是对大量同类事物特性的抽象概括,标准规范本身是科技成果和实践经验的结晶,制订标准规范的过程就是科学的反映过程,制订一个标准规范要做大量的调查研究和科学试验的验证工作,以使标准规范能建立在科学的基础上,通过认真地执行标准规范,抽象的标准规范就能转化为物质的工程建设的产品。

3)技术性,标准规范的对象绝大部分是技术性的事物。本规范就是技术性的,方法的标准化占有很大比例,如钻探方法、取土方法、试验方法、评价方法等。

4)经济性,一项技术要订为标准规范,不仅要技术先进,还要经济合理,国家的标准规范,将给全国带来最佳的经济效果,本规范也一样,如果认真执行,对软土地区的工程建设在克服保守、反对冒进方面,也会带来显著的社会经济效益。

5)约束性,标准规范的产生需要经过一定权威机构的提出和批准。国家的对全国有约束性,地方的对地方有约束性,企业的对企业有约束性。

6)连续性,标准规范是一代一代往下延传的,每一代的标准规范都是通过整理、选优、固定、简化工作对策,从混乱、重复、低效的状态达到科学合理的统一,每一代标准规范一旦确定下来,就要稳定一段时间。当它随着科学技术水平的提高,落后于生产技术发展时,就要在原有的基础上修订出新一代标准规范,只有通过及时修订,才能保证标准规范的先进性,发挥其对科学技术和国民经济的促进作用。

(本文是作者于1996年4月8日在山东省烟台市举办的“软土地区工程地质勘察规范”的讲习班上,讲课的前言部分)

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