淺談深基坑中巖土勘察技術要求

文/王誠東 浙江省核工業二六九大隊 浙江 金華321017

隨著科學技術的發展，城市建筑物的規模也越來越大，人口密度也在增大，建筑密度也越來越大，城市不斷向空中和地下擴展。高層、超高層建筑，深基坑、超深基坑工程也不斷涌現。在向地下空間拓展的同時，深基坑施工安全，周邊環境保護的問題也越來越突出。一個安全、穩定、可靠，對周邊環境影響最小的深基坑圍護方案是關鍵，制定深基坑圍護方案的前提是要對場地進行全面的勘察。

深基坑勘察工作主要是圍繞收集制定確保施工期間深基坑穩定、周邊環境能得到有效保護的資料。其中巖土勘察的要點有以下幾點：

首先，必須認真掌握深基坑的規模、大小、深度、安全等級和用途，分析其特征來選擇勘察方法和手段；同時結合深基坑用途――主建（構）筑物所需勘察要求，綜合考慮勘察深度，勘察范圍，測試方法等。

第二，必須全面詳細的查明深基坑場地及周邊一定深度的巖土層分布、埋藏、物理力學性質等巖土體內在特征，保證資料的 準確性和全面性。

第三，全面查清場地及周邊的水文地質條件，分析其對深基坑工程的影響。

第四，仔細查明場地填土的堆填方式，物質組成、埋深；暗溝、古河道，溶洞、土洞、防空洞等不利埋藏物的分布、埋深，分析其對深基坑工程的影響。

第五，準確全面掌握深基坑周邊環境狀況，主要包括鄰近建（構）筑物，地下管線，周邊道路等情況，分析評價深基坑工程對其影響，為對其實施保護提供依據。

圍繞以上的勘察要點，應如何實現勘察目的，需要比較具體的勘察技術手段。現對其進行粗略分析。

1. 根據不同的場地，不同的深基坑安全等級，目前主要的勘察方法和步驟：

黨的十八屆三中全會要求，“將水資源管理、水環境保護、水生態修復、水價改革、水權交易等納入生態文明制度建設。”如何進行農業水資源的合理確權和交易制度的平臺設計，是此輪水資源管理改革的基礎性重要工作。

第一步，資料收集。深基坑自身及主建筑物的特征是必要的基礎資料，場地概況及周邊環境情況是必須的資料；區域地質和水文地質資料是必備的資料。

第二步，現場調查。既要對已收集到的資料進行現場核對，又要對資料未反映的情況進行補充；同時，有條件的區域應進行工程地質測繪調查。

第三步，現場勘察施工。現場勘察施工包括鉆探、物探、原位測試、必要的巖、土、水樣的采取。

第四步，室內試驗。室內試驗不僅包括常規巖、土、水樣試驗，還應注意深基坑工程中必要特殊的試驗項目，如三軸試驗、滲透試驗、砂土顆粒分析試驗等。

第五步，綜合分析，為深基坑開挖、設計提供安全、經濟、合理的參數和勘察報告。

2. 深基坑圍護設計和施工對巖土勘察的要求有別于主體建筑，其重點部位是深基坑對圍護結構和周邊環境有影響的范圍。因此，深基坑周邊圍護結構所處位置是深基坑勘察的重點，勘察孔主要布置在深基坑周邊；對深基坑開挖或圍護有影響的深基坑周邊外2-3倍深基坑深度的范圍重點進行勘察；一般由于空間狹小、紅線范圍的限制，深基坑開挖線以外的范圍一般采取現場調查和資料收集整理為主。特別是大城市為了充分利用地下空間，勘察工作和圍護結構是不允許延伸至紅線以外。為了確保周邊環境得到有效保護，周邊環境資料的收集和調查是必須認真做好，深基坑內巖土勘察工作主要涉及開挖工作的順利進展，主要必須查清開挖深度范圍內的巖土層的基本性狀和不利埋藏物情況，一般應與主建（構）筑物勘察一起進行。

3. 深基坑工程勘察孔深度是一個比較值得探討的問題。一般情況是深基坑深度的2-3倍，但必須結合主建（構）筑物、巖土工程條件來確定。一般來說，深基坑內主建（構）筑物的勘察深度一般大于深基坑勘察深度，如整體地下室與上部高大主體工程為一整體，基礎持力層一般選擇 同一 巖土層。由于主體工程荷載大，勘察深度一般較大，而對于深基坑開挖后僅為建設帶地下室上部結構荷載輕的低層建筑，或純地下室，對于地下水位較高的南方，必須考慮抗浮結構的勘探深度；對北方地下水位較低，無需抗浮設計時，則以深基坑開挖和圍護結構來考慮勘察深度。總之，深基坑勘探的深度必須與主建（構）筑物的勘察結合在一起，既要注重深基坑的開挖圍護所需上部巖土層深基坑勘察資料的收集，又要達到主建筑持力層的要求。

4. 抗剪強度的準確性是決定深基坑圍護結構穩定性成敗的關鍵，但不同的試驗方法可能得出不同的結果。

現行通用的做法是采用朗肯理論為設計理論基礎，砂土、粉土水土分算，粘性土水土合算。主動側開挖面以下土自重壓力不變，抗剪強度一般采用以下試驗方法：

（1） 對地下水位以上的各類土，土壓力計算、土的滑動穩定性驗算時，對粘性土、粘質粉土，土的抗剪強度指標應采用三軸固結不排水抗剪強度指標ccu、φcu或直剪固結快剪強度指標ccq、φcq，對砂質粉土、砂土、碎石土，土的抗剪強度指標應采用有效應力強度指標c'、φ'；

（2） 對地下水位以下的粘性土、粘質粉土，可采用土壓力、水壓力合算方法，土壓力計算、土的滑動穩定性驗算可采用總應力法；此時，對正常固結和超固結土，土的抗剪強度指標應采用三軸固結不排水抗剪強度指標ccu、φcu或直剪固結快剪強度指標ccq、φcq，對欠固結土，宜采用有效自重壓力下預固結的三軸不固結不排水抗剪強度指標cuu、φuu；

（3） 對地下水位以下的砂質粉土、砂土和碎石土，應采用土壓力、水壓力分算方法，土壓力計算、土的滑動穩定性驗算應采用有效應力法；此時，土的抗剪強度指標應采用有效應力強度指標c'、φ'，對砂質粉土，缺少有效應力強度指標時，也可采用三軸固結不排水抗剪強度指標ccu、φcu或直剪固結快剪強度指標ccq、φcq代替，對砂土和碎石土，有效應力強度指標φ'可根據標準貫入試驗實測擊數和水下休止角等物理力學指標取值；土壓力、水壓力采用分算方法時，水壓力可按靜水壓力計算；當地下水滲流時，宜按滲流理論計算水壓力和土的豎向有效應力；當存在多個含水層時，應分別計算各含水層的水壓力；

（4） 有可靠的地方經驗時，土的抗剪強度指標尚可根據室內、原位試驗得到的其他物理力學指標，按經驗方法確定。

5. 對水文地質情況的掌握，是確保深基坑工程順利施工和圍護結構穩定的重要保證。在深基坑開挖過程中需要對地下水進行控制，因此，其勘察工作主要圍繞滿足降水設計需要和對環境影響評估（隔水）的需要兩個方面的目的來進行。

詳細全面掌握地下水類型、埋藏條件、水位變化、補給排泄條件、土層的滲透系數等水文地質資料以及地表水情況，區域水文氣象資料。準確提供降水、隔水設計參數，確保方案的可行性，可靠性，解決深基坑開挖過程降水、隔水問題，同時保證圍護結構具抗底部突涌和抗側壁管涌，防止產生流砂、流土、管涌等滲透破壞，減少降水對地面的沉降，控制深基坑施工對環境的影響。

6.查明深基坑周邊環境條件是深基坑勘察的重要工作。

現代城市，特別是大城市，真可謂寸土寸金，新建工程周邊環境一般相當復雜，為了保證深基坑工程對環境不損害，必須對深基坑周邊環境條件進行全面勘察，主要有以下內容：

（1）采取收集資料、走訪調查的方法，查明鄰近建筑物和地下設施的結構類型、層數、位置、基礎形式和尺寸、埋深、使用期限、用途等，分析、評估對開挖變形的承受能力。

（2）收集資料、走訪調查，查明現有地下管線、地下構筑物的類型、位置、尺寸、埋深等；對現有供水、污水、雨水等地下輸水管線使用狀況及滲漏狀況也應查明。

（3）收集資料、現場調查，查明道路的類型、位置、寬度、道路通行狀況、最大車輛荷載等。

深基坑巖土勘察除掌握以上技術要求外，還應注意一些細節和特別的事項。

1.巖質深基坑

巖質深基坑相對土質深基坑是一個更加復雜的、更難把握的勘察難題。現在，深基坑工程大部分在人口和建筑密度比較大的城市中，場地多為被開挖或堆填整平，原生地貌基本被破壞，且具有一定的覆蓋層。勘察期間基巖露頭難于找到，而利用常規鉆探和物探難于準確確定巖石結構面（層理、斷層、節理裂隙）產狀，結合程度、充填物狀態、充水狀況、組合特征與臨空面的關系等。準確的說，難于準確確定巖體相對臨空面的抗剪程度。

但是，巖體結構面的產生、發育、發展是有一定規律的。在一定區域內，地質歷史的演變是有一定規律的；巖體是地質歷史演變的載體，反映在巖體中結構面在一定區域有一定的規律。勘察時，首先要收集該區域的區域地質資料，掌握地質應力演變過程，了解本區域的地質構造和地層等基本情況，掌握巖體結構面的一般規律；其次，應注重周邊巖露頭的調查，直觀反映區域構造在勘察區的實際反映，如結構面產狀、結合程度等；第三，注意收集整理鄰近深基坑的資料，利用地質類比的方法確定勘察深基坑巖體結構面抗剪程度等；最后，在深基坑開挖期間，及時跟進地質編錄，準確直觀掌握深基坑巖體狀況，發現與勘察不同情況，應及時調整地質參數，并調整原有設計方案，達到安全、經濟、合理的效果。

2.特殊性巖土在深基坑勘察中有其特殊的要求。比如，有機質土應提供有機質含量，以免影響水泥攪拌樁成樁質量，降低止水效果；深基坑安全等級要求高的深基坑還需要進行十字板試驗，提供軟土的十字板強度和靈敏度；對新近填土應全面了解其物質成分堆填方式，堆填時間等情況，準確估算其抗剪強度。

3.在我國東南沿海地區，平均海拔低，河網湖泊異常發育，暗塘、暗浜（河）非常發育及沒有規律。對其勘察目前較為有效的方法是收集原始地形圖和用小螺紋孔加密鉆孔。

4.在勘察過程中，比較容易忽略的一個問題是對老舊基礎的調查。現在城市，歷史變遷快，土地供用緊張，往往是拆舊房建新房，遺留下大量的舊基礎，這些老舊基礎對深基坑開挖、圍護結構的施工等影響大；特別是遺留下的樁基礎，難于處理。因此，準確了解老舊基礎的型式、分布、埋深，為下一步設計施工提供依據，是保證深基坑開挖圍護結構的順利實施和順利開挖的重要條件。

5.地方政府的特殊規定，也是勘察應了解的情況之一。如有許多城市規定，深基坑圍護結構或放坡范圍不允許超出用地紅線范圍。這樣有可能改變圍護方式，影響勘察孔深度等。

總之，深基坑的巖土勘察技術要求不同于普通巖土勘察工作，具有其自身獨特的技術要求，它既需要對場地工程地質條件和水文地質條件等內在因素進行詳細的勘察，又需要掌握深基坑自身的特點和周邊環境情況等外在因素的情況，同時要結合主體建筑的勘察要求，綜合分析，認真施工，準確收集各方信息，科學合理的提供深基坑圍護方案所需各項參數，保證深基坑施工期間的穩定和對周邊環境的有效保護。

[1]卜繁健.淺談深基坑中巖土勘察技術[J].技術與市場.2014,12（24）：112-115

[2]萬齊.關于深基坑的支護設計與巖土勘察技術探討[J].價值工程.2012,12（24）：163-168

[3]朱哲峰.關于深基坑的支護設計與巖土勘察技術探討[J].中國高新技術企業.2014,12（24）：174-176