深基坑工程巖土工程勘察的重點探析

王聰

摘要：本文主要探討了深基坑工程施工建設及其巖土工程勘察的相關問題。首先闡述了巖土工程勘察的重要性，明確其在深基坑工程建設中的作用;然后探討了當前我國深基坑工程中巖土工程勘察存在的突出問題;最后分析了常見深基坑支護結構、深基坑支護系統的分類以及深基坑的設計，從而為我國深基坑工程的發展提供有益的方向。

Abstract： This paper mainly discusses the related construction problems of deep foundation pit construction and geotechnical engineering investigation. Firstly， the importance of geotechnical engineering investigation is expounded， and its role in deep foundation pit construction is clarified. Then， the outstanding problems in geotechnical engineering investigation in deep foundation pit engineering in China are discussed. Finally， the classification of common deep foundation pit protection structure and the deep foundation pit support system and the design of the deep foundation pit are analyzed， to provide a useful direction for the development of deep foundation pit engineering in China.

關鍵詞：深基坑;巖土工程勘查;重點

Key words： deep foundation pit;geotechnical engineering investigation;key points

中圖分類號：TV551.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）18-0211-03

1? 巖土工程勘察的重要性

第一，巖土工程勘察是工程質量的保障。工程的質量在很大程度上會受到當地地質條件的影響，而每個地區的地質條件又存在著很大的差別。為保障工程建成后的質量，必須在工程建設開始之前對于建設區域的地質狀況進行深入而細致的調查，在結果中反映出當地地質環境的特點。并以此為依據，進行工程各個方面的設計，從而避免在設計中出現重大的問題影響到工程的質量。

第二，巖土工程勘察是保證工程安全的重要手段。在工程建設中，如果沒有進行詳細的巖土勘察，很可能使得工程在施工建設與建成后投入使用的過程中出現安全事故。通過巖土勘察，設計單位、施工建設單位等部門可以全面掌握工程的地質與巖土狀況，了解在建設中可能會帶來安全隱患的因素，在設計和施工中采取措施進行防范，以避免安全問題的產生。在近些年，由于巖土工程勘察沒有嚴格實行導致安全事故的發生并不少見。一旦發生事故，不但會帶來巨大的經濟損失，形成重大經濟事故。還可能會帶來人員傷亡，造成負面的社會影響。因此，在保障工程安全方面，巖土勘察的作用是不可忽視的。

第三，巖土工程勘察對于工程經濟效益的提高具有重要的作用。在工程建設中，無論是出現安全事故，還是存在設計上的不合理，都會對工程的建設帶來負面的影響，使工程的經濟效益下降。一方面，安全事故與設計不合理會造成嚴重的工期拖延。工期的拖延會使工程無法如期完工，從而導致工程的經濟效益下降。另一方面，巖土工程勘察的結果是工程建設中各項決策的依據，只有確保結果的科學性，才能為工程建設中材料、技術、機械設備、人員安排等方面的決策提供正確的參考，從而確定各項投資的規模。如果巖土工程勘察沒有落實到位，很可能會導致不合理投資，出現經濟效益的損失。

在工程建設中，巖土勘察是一項基礎性的工作，對于工程的安全、質量、合理投資以及工期等具有重要的影響。在深基坑工程中，巖土工程勘察的重要作用也是不能夠忽視的。

2? 我國目前深基坑工程中存在的問題

2.1 勘察市場的不規范

在多年前，我國的勘察單位就已經實行了企業化，勘察單位需要自負盈虧，需要面對盈利的壓力。經過一段較長時間的發展后，雖然我國的巖土勘察市場已經有了一定程度的完善，但是仍然存在著許多不規范的現象。部分巖土工程勘察單位為了獲得最大化的利益，在勘察中放松了管理，使得巖土工程勘察的質量出現了不同程度的下降。其主要表現為：一是缺少規范的巖土工程勘察綱要。作為巖土工程勘察中的一項綱領性文件，綱要對于勘察工作的開展與深基坑工程的建設意義重大。但是，部分勘察單位在實施巖土工程勘察項目時卻沒有按照規定進行勘察綱要的編寫，有的雖然編寫了勘察綱要，但卻是依據工程地質勘察的要求來進行，對于深基坑工程的巖土工程勘察工作沒有太大的指導意義，也給勘察結果帶來不利影響。二是勘察工作量不足。部分勘察單位為了獲得更多的經濟利益，往往會減少勘察工作量，勘察中的某些項目不做或者是少做，影響到了巖土工程勘察的最終效果。為了搶速度，在鉆探取樣的過程中沒有嚴格按照規定進行，2～3m才提一次鉆。為了減少工作量造成了勘察中分層位置不準確，使得深基坑工程中的特殊的地質現象可能會被忽略。而在取樣時，由于偷工減料，沒有使用取樣器而是從巖芯管中直接取原狀土樣，甚至直接編造了事，這都給巖土工程勘察的效果帶來了負面影響，從而為深基坑工程的建設質量帶來了隱患。三是勘察報告書不規范。在勘察報告書的編寫中，存在內容的表達不精準的問題，所選擇的地質參數存在不完整和錯誤，在報告書中重結論、輕建議等。

2.2 勘察信息數字化程度較低

信息技術對于各個行業的發展都帶來了重大的影響，在發展的過程中實現更高水平的信息化是一個必然的趨勢，深基坑工程中的巖土工程勘察也不例外。傳統的巖土工程勘察中，鉆探勘查、井探以及物探槽探是最主要的勘察方法。隨著信息技術與巖土工程勘察的結合，許多先進的技術已經在巖土工程勘察中得到了應用，大大提高了巖土工程勘察的信息化水平。但是，當前我國巖土工程勘察的信息化水平還是比較低的，許多先進的技術沒有得到廣泛的應用。如GIS技術作為一種地理信息技術，其在巖土工程勘察中的應用可以使勘察結果的精確性有效提高，提升勘察的信息化水平。但目前還有部分勘察單位卻還沒有具備將GIS技術運用于深基坑工程巖土工程勘察中的技術實力，不僅在專業設備的購置上無法跟上，在技術人員的配置上也還無法滿足技術應用的要求。這是我國深基坑工程中巖土工程勘察信息數字化水平低的體現之一。

2.3 勘察人員專業技術水平低下

勘察人員自身的專業素質對于深基坑工程中巖土工程勘察的實施效果有直接的影響。而在當前，部分勘察人員本身的專業素質存在一定的問題，這是導致我國深基坑工程建設出現問題的原因之一。一方面，部分勘察人員的職業素養有待提高。巖土工程勘察工作不僅需要高水平的專業技術，同時也需要勘察人員在工作中具有高度的責任感和良好的職業道德。而現實是部分勘察人員在巖土工程勘察中存在許多不規范的行為，為圖方便出現許多不規范的操作。甚至會出現敷衍了事、編造數據出現數據造假的行為。這些都是勘察人員在深基坑工程巖土工程勘察中缺少職業素養與職業道德的具體體現。另一方面，有部分勘察人員還存在專業技術不過關的問題。尤其是運用信息技術進行勘察工作的能力還有很大的提升空間，無法利用計算機對復雜的巖體問題進行模擬分析，并且制定出合理的解決方案的能力。

3? 巖土工程勘察中深基坑支護技術分析

3.1 常見深基坑支護結構分析

在我國，深基坑工程建設中的支護結構主要可以分為柱列式、重力式、板柱式擋墻，還有沉井、土層錨桿等。下面主要對常見的，深基坑支護結構進行簡要的分析。

一是工字鋼樁支護結構。工字鋼支護結構是在砂性土、粘性土等環境下使用廣泛的一種深基坑支護結構。在施工中其多采用i55、i50及i60大型工字鋼，需要先通過沖擊式打樁機，在深基坑的設計邊線將工字鋼打入地下，樁間距保持在1～1.2m，然后再進行深基坑的開挖。在深基坑開挖的過程中，需要插入50mm厚的水平木板來擋住樁間的土體。但深基坑達到一定的深度后還需要進行橫撐、腰梁、錨桿的設置工作，橫撐多由組合鋼梁、鋼管構成，而腰梁多為工字鋼或者大型槽鋼。在深基坑工程施工中，如果地下水位較高，還需要有人工降水措施配合工字鋼樁支護結構的施工。由于該類支護結構施工時施工噪聲要遠超于環境保護法規定的限值，所以通常在遠離居民點的深基坑工程施工中使用。

二是鋼板樁支護結構。該類深基坑支護結構的施工與工字鋼樁相同，其多用于地鐵工程的深基坑建設當中。鋼板樁支護結構的優點在于強度高，而且其樁與樁的連接緊密具有很好的隔水效果，并且能夠進行重復的使用。鋼板樁的斷面多是Z形或者U形。在地鐵施工中，如果基坑的深度較大，通常會采用帷幕式構造來保障支護結構的垂直度，為施工提供便利。

三是深層攪拌樁支護結構。深層攪拌樁是一種將石灰、地基土、水泥等通過攪拌機械進行拌合，從而達到支護和擋土效果的支護結構。通常，深層攪拌樁支護結構中的攪拌樁會布置為格柵形，或者是通過連續搭接而布置成止水帷幕。

四是SMW樁支護結構。該類支護結構需要通過攪拌設備，就地進行深基坑土體的切削，再將水泥類混合液注入土體中，經過攪拌而構成均勻的擋墻。最后再將型鋼插入墻中，從而形成具有勁性的復合圍護結構。SMW樁支護結構具有構造簡單，而且止水性好的優點。其施工的難度較小，速度快，而且型鋼也可以進行回收并重復利用。

五是地下連續墻支護結構。地下連續墻的施工需要使用到專門的挖槽設備，在深基坑的周邊開挖出狹長的溝槽。在開挖過程中，通常需要通過特制的泥漿護壁來保證槽壁的穩定性，泥漿的配制需要地面沉降控制的要求以及地質狀況來確定，保證泥漿的黏度、pH值、相對密度、含砂率能夠達到相關技術性能指標的要求。在一個副段內，溝槽開挖工作完成后需要將鋼筋籠放入槽段中，并進行水下混凝土的澆筑。然后再將各個幅段連城整體，構成連續的地下墻體。地下連續墻不僅具有墻體剛度大的優點，可以很好地滿足深基坑工程建設的要求。而且其在多種土層當中都適用，無論是無黏性土、黏性土，還是卵礫石層都能夠高效成槽。

3.2 巖土勘查工作中深基坑支護系統的分類

在目前，隨著基坑的施工難度越來越高，深基坑在工程建設中的應用越來越多。在基坑施工中直接開挖，或者是放坡開挖已經較為少見了。深基坑的開挖必須要有完善的支護系統作為支撐。傳統的基坑支護通常為鋼板樁外加井點降水，隨著基坑的體量與深度不斷增大，簡單的支護系統已經滿足不了深基坑工程的支護要求。根據功能不同，深基坑支護系統可以分為擋土系統、擋水系統以及支撐系統三大類。擋土系統在深基坑工程建設中主要承擔著坑外土壓力的重要功能，從而避免深基坑出現坍塌等導致施工失敗。常見的擋土系統主要有鉆孔灌注樁、鋼板樁、深層水泥攪拌樁等，其通常是由支護擋土墻或者支護排樁構成。在深基坑工程施工中，滲水是影響施工的一個重要因素，擋水成為深基坑建設一項重要的工作。擋水系統的主要作用就是減少深基坑工程建設中出現坑外滲水的現象。壓密注漿、鎖口鋼板樁、旋噴樁等是較為常見的擋水系統。而深基坑工程中的支撐系統則具有防止支護結構出現位移，支承支護結構的側力，從而使深基坑支護結構保持穩定的作用。常用的支撐系統主要有鋼筋混凝土內支撐、鋼管與型鋼內支撐，以及鋼與鋼筋混凝土組合支撐等。

3.3 深基坑的設計

在深基坑的設計中，基坑地下水控制，施工監測，以及支護結構強度變形、基坑內外土體穩定性等的設計是最主要的內容。深基坑的設計不僅需要遵循科學的原則，還需要有充足的數據與資料進行支撐。深基坑工程的設計需要有以下幾個方面的資料進行支撐。一是需要有詳細的巖土工程勘察報告;二是需要有建筑物的結構設計圖、總平面圖，工程的用地紅線圖等圖紙資料;三是需要有鄰近建筑物的結構圖、平面位置、埋深及荷載資料，周圍的地下設施、道路的詳細資料，市政管道、通信工程管線圖，以及深基坑的支護結構系統設計要求等。

4? 深基坑優化設計應用

4.1 工程實例

本項目基坑場地，位于××市××大道西側，場地內擬建多棟地上27～38層、地下2層的住宅樓，以及多層的商業配套設施。東面、西面、南面為本項目規劃建筑用地，場地周邊開闊、平坦，其中西南、南面與珠江相鄰;北面周邊地表存在很多鄰近建構筑物，本項目規劃建筑用地紅線與這些建構筑物相距位置較近，根據規劃總圖基坑邊線與規劃紅線距離最短約為10米，建構筑物外為黃沙大道。基坑周長約974m，基坑面積約63000m2，基坑開挖深度12m。（圖1）

4.2 工程地質與水文地質狀況

據地質勘察揭示，場地地層上部自上而下由人工填土（Q4ml）、沖積層（Qal）及殘積層（Qel）組成，下伏基巖為白堊系（K）沉積巖組成。基坑最大深度約12m。在開挖深度內，主要分布有雜填土、淤泥和沖積砂層。基坑底為沖積砂層、殘積土。勘探期間測得地下水位埋深0.80～4.80m，受鉆孔殘留水及施工期間降雨影響，水位淺。本場地內地下水豐富。

4.3 施工工藝流程

先施工完成水泥攪拌樁止水幕及加基坑內加固土臺，具體施工工藝流程如圖2。

4.4 基坑監測的情況

如表1基坑開挖監測項目允許值中所示，只有確保深基坑支護結構達到了一定的要求，才能實施土方的開挖。通過分析監測數據基坑的變形均在設計及規范規定的允許范圍之內，基坑是安全的。

總之，深基坑工程的建設是許多建筑工程建設的基礎。在深基坑工程中，需要嚴格按照有關的規定與技術標準進行巖土工程勘察，為深基坑的設計與施工提供科學的依據。同時，也必須提高深基坑支護結構的設計與建設水平，從而確保深基坑工程的正常、安全施工。

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