地質勘查以及隨後的測試工作對於基礎設計方案的可靠性、降低岩土參數的不確定性及提高基礎方案經濟性是非常必要的。美國聯邦高速公路管理局編制的《打入樁基礎的設計與施工》手冊帶你詳細瞭解地質勘察流程。
想要設計好結構的基礎，就需要對工程所在地的地質情況有足夠的瞭解。地質勘查以及隨後的測試工作可以得到基礎設計工作所需的岩土參數，而這些參數也可用於施工可行性論證和項目計劃決策。對於以可靠性為基礎的設計方案，降低岩土參數的不確定性是提高基礎方案經濟性的必要條件之一。因此，認真仔細地進行地質勘查和測試，對於基礎項目是非常重要的一環。
設計方與施工方需要依賴勘察資料做的工作
1.選擇滿足荷載需求的樁型
2.選擇打樁設備及輔助設施
3.估算成本，製作投標材料，安排施工進度
勘察的重要性
對基礎缺乏足夠的研究，或者對地質資料不夠了解，可能會：
1.影響基礎設計安全係數
2.基礎是否安全
3.施工方的施工可行性與難度無法準確判定
現場勘查的三個階段
勘查工作主要包括三個階段，每一階段都需要進行詳細規劃，都可以與前一步和後一步進行信息補充和印證，儘可能的以最小的成本獲取最多的信息。此外，根據項目的大小以及合同方式，可能會選擇一次完成地質勘查項目，或者分階段完成地質勘查。
01 制定勘查計劃（室內）
A：獲取結構信息確定：
1.結構類型；
2.支柱和橋臺的初步位置；
3.荷載及特殊設計活動；
4.容許差異沉降，水平向變形，以及其他性能標準；
5.其他特殊功能及要求；
B：從當地優秀鑽孔隊伍處獲取附近建築的鑽孔資料。
C：文獻回顧，包括維護記錄，打樁記錄，沖刷歷史等，獲取該地區地質情況的整體視圖。
02 現場勘查
核查室內工作獲取的信息，制定現場勘查計劃。
A：觀察，確認並收集以下信息
1.地形，地質以及水文方面的特徵；
2.區域內的新舊建築物，包括公用設施。既有建築的表現；
3.鑽孔設備的要求，成本及獲取途徑
B：如果可以的話，實施地球物理測試，以便獲取初步的地質信息。
03 詳細的地質勘查
在階段1和階段2的基礎上制定一個初步的鑽探計劃。
對各種基礎形式做一個初步的評價，包括地基加固。確定所有基礎形式對地質土層的要求。進行鑽孔並獲取相關地質資料後，如果需要，可以對鑽孔計劃進行修改。
階段一：制定勘察計劃（室內）
這一階段的目的是獲取擬建結構的信息，以及大致的地質概況。這些信息的來源主要是設計部門準備的初步結構設計計劃、岩土數據庫、附件結構的施工計劃及記錄、地質調查局提供的地形圖、衛星影像、水文地質部門的鑽井記錄及供水系統情況等資料。數據收集可以幫助工程師做好現場勘查的準備，並且發現一些問題和可能出現問題的地方，以便進行進一步勘查。
階段二：現場初步勘察
實地勘察
了確切地確定場地參數，岩土工程師及設計團隊應對場地進行實地探訪。通過現場勘查，可以發現一些施工可行性相關的問題，如現場道路、空間限制以及一些施工問題，這些問題是在前期數據收集中非常容易被忽略。在此過程中，工程師也可以對室內工作階段所獲得的的信息進行核對，並進一步制定完善的詳細的現場勘察計劃。
結構基礎工程的現場勘查內容包括但不限於以下幾點：
1.調查附近結構，確定特定基礎形式的性能表現。
2.對既有結構基礎和河岸進行調查，看是否有沖刷和位移的跡象。
3.記錄既有結構的位置，類型及深度，這些既有建築有可能會受到新建築施工的影響。
4.對地形進行目測檢查，看是否存在滑坡的跡象。
5.樹木，其他植被，以及地表水的位置。
6.與計劃鑽孔作業相關的場地情況，包括記錄場地上方及地下設施的位置，場地道路，私有財產位置，地下水深度以及水上鑽孔的接入點，其他限制或者障礙。
7.記錄有可能影響基礎體系施工可行性的特徵或者限制。
下面給出一個AASHTO基礎勘察手冊（1978）改編而來的《現場勘察記錄表》，以供大家參考。
現場勘察記錄表
現場初勘
我們一般會在初步勘查階段進行地球物理勘查，地球物理調查可以幫助我們大範圍地瞭解地質情況，以獲得一個更全面的地質信息，並對鑽孔和其他勘察測試進行補充。
採用地震波或者電法來測量地下水及基岩的深度，估測中間土層的厚度。這些方法可能發現地質異常情況，這就需要進一步採用鑽孔或者原位測試的方法來進行評估。地球物理調查還可能查出孔洞，沉積物或者掩埋的物體，還可能測量出土壤硬度分級。
面波法是指利用衝擊，或者就利用周圍的地層擾動（交通，風，地脈動等）來產生一個面波，或者說振動，使其沿著地表傳播，當遇到異常地質材料時產生反射。這些反射波會被放在地面上的地震檢波器來測量。通過對採集到的數據的分析，我們可以計算出土壤的硬度，確定基岩的深度，地下水的深度，以及其他土層的位置。
電法檢測是通過施加電流，然後檢測阻抗，而阻抗可與土層變化建立聯繫，並可據此探測孔洞或者掩埋物。
階段三：完成詳勘
現場勘察的目的就是為了獲得具有代表性的地質狀況，取得擾動的和未擾動的土樣，進行原位測試，確定地下水位。這些信息是接下來的樁基設計與施工的基礎，其質量及完整性非常重要。在整個過程中的每一步都直接或間接地依賴這些數據。
對於主體結構，我們在初步計劃階段常採用預鑽孔的方式，這樣可以得出一個初步的地質剖面，確定主要的土層，以便在隨後的設計階段鑽孔中測試和分析。
在主體結構的設計階段，結合地球物理調查方法，根據初步勘查確定的地質剖面的關鍵點進行控制鑽孔，以此來調整設計階段進行什麼樣的勘察程序；隨後，對控制鑽孔數據進行分析，進而對設計階段勘察程序的間隙點進行補充鑽孔。
鑽孔取樣
鑽孔的數量，間距，以及取樣頻率取決於土層的均勻性以及荷載情況。地質情況多變的話，就需要把鑽孔佈置的更密一些，而土層比較均勻的話，鑽孔就可以更少一些。對於沉降敏感的結構，或者承受荷載較大的結構，就需要更加詳細地瞭解地質情況，鑽孔需要更密。足夠的鑽孔數量有助於工程師對施工過程中出現的風險和不確定性進行判定，以此降低施工成本。
鑽孔數量（參考）：支柱或者橋臺寬度≤100英尺，每一結構的勘查最小點數為1；W＞100英尺，每一結構的勘查最小點數為2；如果遇到多變的地質情況，則需要增加勘查點數。
勘查點的勘查深度（參考）：勘查深度至少要達到樁底標高以下20英尺，或者只要樁底標高以下兩倍樁徑處。如果樁端落在岩層上，那麼只要要取10英尺的巖芯。
另外，如果岩層變化較大，可能需要加大取樣的深度。如果勘查中遇到了不適合作為持力層的土層，比如泥煤，有機質含量較高的土層，未經控制的回填土，鬆軟細顆粒土，鬆軟粗顆粒土，那麼在鑽孔時就應該穿透這些土層，到達適合做持力層的土層。常用的鑽孔方法包括旋挖鑽孔，沖水鑽孔、螺旋鑽孔以及聲波鑽法。
鑽孔方法
土的取樣方法
土壤取樣分為擾動取樣和不擾動取樣。
■ 擾動取樣
擾動土樣可以通過試樣筒，聲波取芯或者試驗井的方式取得。擾動取樣取得的土樣可能主要用於目測分類，以及實驗室測試，不可以用作強度測試以及壓縮性測試，因為擾動已經改變了土體的性狀。
■ 不擾動取樣
相對不擾動的土樣取樣方法有薄壁管法（謝爾比管），活塞取樣管或者其他特定的方法。不擾動取樣能夠獲取原位土顆粒排布，地下水含量以及其他一些參數。
薄壁管有各種各樣的尺寸，通常是用來對細顆粒土體取樣的。將取樣管插入土中，當土體發生一點膨脹後就可以移除取樣管。
活塞取樣管的作用是防止土體在到達取樣深度之前進入取樣管，以及在抽出取樣管的時候防止土體脫離取樣管。
皮切管是一種用途很廣的取樣管，可用於對硬粘土，軟巖甚至灌漿後的砂土取樣，而且是未擾動土樣。
標準對開式取樣管
謝爾比管
岩石取樣方法（取芯/鑽孔）
岩石取樣一般是在土壤取樣完成，遇到基岩的時候進行。需要使用特殊的鑽頭，來切割巖體，以便進行取樣。向孔內循環沖水或者空氣，將切割下來的碎屑衝出來，然後用內取樣管來收集巖樣。取出的巖芯按照岩石類別進行分類，取樣長度和取樣完整性就作為鑽進完整性。
岩石取樣方法
岩石芯樣應該保存在根據芯樣尺寸特別設計的牢固的盒子裡，如圖所示。芯樣應小心放置，儘量保持原始的分佈與結構，儘量避免取出後出現斷裂等。
岩石質量指標（RQD）：通過RQD指數測試，我們可以對岩石的整體質量有一個概述，這些測試應該根據巖芯的取樣率在現場進行。
RQD =完整芯樣的總長度/總的鑽孔進尺
其中：完整芯樣是指長度超過4英寸的芯樣。芯樣的長度是沿著軸向的中心線測量， RQD是一個百分數。
確定地下水位
為了評估有效土壓力下的土壤密實度，變形，並準備有效應力圖，我們需要知道精確的地下水位。通過了解地下水位，可以預估施工過程中可能遇到的困難，提前為抽水工作做好準備。大多數的結構基礎的勘查時，我們需要在鑽孔過程中，鑽孔剛剛結束時，以及鑽孔結束24小時後對地下水位進行監測。對於透水性低的粘土或者採用泥漿護壁的鑽孔，可能還會要求測量典型水位超過一個星期，通常需要設置一個觀察井或在鑽孔中安裝一個壓強計。
觀察井：用於觀察某一含水層的水位變化。通常是一根開槽的PVC管，安裝到鑽孔中。
壓強計：用來監測某一土層中的靜水壓力變化。壓強計可能是氣動式，也可能是振弦式的，安裝在一個沙袋裡，用膨潤土泥漿進行密封。
勘查
地質勘查，以及隨後的岩土測試，為打入樁的設計和施工提供了非常重要的信息，能夠大大減少計劃外的費用支出並降低出現意外情況的可能性。因此，精心計劃並嚴格執行場地勘查計劃非常重要。
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