巖土工程中基坑勘察技術綜述

從 偉

（中國建筑材料地質勘查中心安徽總隊，安徽 合肥 230000）

巖土工程已經成為土木工程重要組成部分，是工程項目施工順利進行的基礎。但在實際上，巖土工程自身具有一定的復雜性，整體施工難度大，尤其是在基坑勘察階段容易出現質量問題，最終成為影響工程施工質量的重要因素。因此為了能有效避免質量問題發生，需要掌握基坑勘察的常見技術，這也是本文研究的目的所在。

1 巖土工程中基坑勘察研究

在土木工程中，基坑勘察技術主要具有以下特征：1）基坑勘察具有事故突發性與高風險特征，施工期間可能出現安全隱患；2）因為不同地區之間存在氣候等方面差異，因此在基坑勘察期間要分析氣候特征、水文條件等因素影響，正確認識基坑勘察中的區域性特征［1］；3）每個地區的地質環境有明顯差異，導致基坑的條件存在差異。所以在選擇基坑勘察技術是也應該做到因地制宜，選擇理想的勘察技術；4）不同地區的地質條件會造成地形地貌出現差異，所以基坑勘察工程還需要臨時變更。

對于巖土工程而言，基坑勘察已經成為整個工程項目中的重要組成部分，這是因為深基坑在巖土工程中十分常見，若在深基坑開挖施工中，若沒有進行基坑勘察，而盲目的施工有可能破壞地層，最終影響工程項目的施工效果［2］。

2 在巖土工程基坑勘察中注意規避的問題

2.1 重視地形因素對勘察結果的影響

目前在巖土工程的地質勘察中，很多技術人員都不重視項目周圍地形因素影響影響，造成基坑勘察結果不理想。例如在大型滑坡項目中，若工作人員沒有觀察四周的地貌特征，盲目勘察，只會將其作為一般的場地規劃，未發現滑坡體，這種情況會嚴重影響工程項目的施工效果，甚至會破壞基坑結構穩定性。

2.2 勘察技術有限，勘察設備落后

雖然現階段勘察技術已經得到長遠發展，但是結合當前巖土工程的實際情況可以發現，很多勘察技術沒有得到有效應用，大部分情況下在基坑勘察中主要采用工程地質勘察技術，而鉆探取樣技術、勘探孔勘察技術等先進技術應用效果不理想［3］。除此之外，相關單位勘察設備的更新換代速度慢，已經無法滿足未來巖土工程基坑勘察要求。

3 巖土工程中基坑勘察技術研究

3.1 工程地質勘察技術

工程地質勘察是一種常見的技術，常被應用在普通地質的巖土工程中，以地區的原始數據資料為基礎，整個技術的實施要點包括：1）勘察前先進行初步勘察，對巖土工程場地內的穩定性進行分析；2）按照《巖土工程勘察規范》的相關內容，結合巖土工程本身的特征，分析巖土工程問題所產生的不良后果，對擬建建筑物的安全等級進行分析，最終確定工程地質勘察等級；3）提供單體建筑物或者建筑群的詳細勘察數據，了解巖土工程勘察資料以及巖土工程中巖土參數；針對建筑地基做單體評價，確定基坑類型、基礎形式以及基坑支護情況等，針對工程施工期間的降水等情況提出針對性應對措施；4）了解建筑物范圍以及地層結構情況，判斷巖土層的物理性質；5）確定基坑范圍內是否存在不良地質現象，判斷不良地質出現的原因以及分布范圍等，結合關鍵數據變化判斷不良地質的危害程度；6）評估基坑地基土的地震效應，確定基坑場地類型，判斷砂土、飽和土的類別等。

3.2 鉆探取樣技術

鉆探取樣技術能夠直接反映出深基坑地質特征，該技術的主要優勢就是能夠穿越軟弱土層，一般巖土工程項目中，地層結構變化大并且下方巖土層力學性質差，可以適當增加鉆探孔，最終達到勘察的目的。鉆探取樣技術能夠揭露地層情況并進行科學劃分，鑒定巖土性質以及組分。同時通過鉆探取樣技術，能夠判斷地下水的成分，了解地下水的化學性質以及物理性質。除此之外，通過對鉆探孔所采取的巖石樣品進行實驗，判斷關鍵原材料的物理性質。

在鉆孔取樣期間，需要關注以下幾點：1）鉆孔取樣的三要素包括直徑、孔深以及方向等。正常情況下，地質勘察孔的鉆孔直徑為46-150mm，鉆孔的深度0-150m，鉆孔方向分為斜孔、定向孔以及垂直孔三種類型；2）鉆探取樣的基本程序。目前在鉆進期間普遍采用沖擊鉆進、沖擊回轉鉆進以及回轉鉆進等方法。提取的樣本，將附著在鉆具上與鉆頭一同提出，同時通過抽筒將樣本隨著取心器等提出空外，并通過沖洗液將樣本排除到孔外。最后用沖洗液處理護壁。

以沖擊回轉技術為例，該技術是鉆孔取樣的常見技術，常被應用在硬塑或者可塑等高硬度土層。所以在巖土工程中，針對堅硬的黏性土層基坑勘察，一開始在切入土層時需要嚴格控制鉆進速度，盡量以緩慢的速度鉆進，這樣在遇到堅硬土層時適當增加鉆進壓力。在鉆進土層內部之后，在原有鉆進速度基礎上適當增速，利用回次進尺方法減少鉆具鉆進期間所遭受阻力。同時，為了避免孔底出現真空情況，在鉆具回拉提升期間，需要嚴格巖土工程基坑勘察把控提升速度。在可塑性較強的土層實施鉆孔取樣時，沖擊回轉鉆進應該始終維持在低速水平，并且在獲取樣本是應該將樣本的采取率自作為重要評價標準。例如可以采用干孔卡方法，避免提取樣本時出現脫落現象。

3.3 勘探孔勘察技術

目前在巖土工程基坑勘察中，勘探孔可以分為一般性孔與控制性孔兩種，而結合現有經驗可知，一般性孔的數量為控制性孔的兩倍。隨著相關技術發展，勘探孔勘察技術得到進一步發展，其中的關鍵技術包括：1）勘探孔深度應控制地基主要受力結構，一般當基層底面寬度小于等于5m時，勘察孔深對于條形基礎不應小于基礎底面寬度的3倍，對于單獨柱基不應小于1.5倍，且必須要大于等于5m；2）針對需要做變形計算的地基，控制型勘探孔深度的計算需要充分考慮地基變形情況；在變形計算期間，針對中低型壓縮土可取上覆土層有效自重壓力的20%深度；針對高壓縮性土層，取附加壓力等于上覆土層有效自重壓力的10%為最終深度；3）對于巖土工程基坑中存在地下構筑物時，無法滿足抗浮設計要求，需設置錨桿位置，應保證勘探孔深度應滿足抗拔承載力評價要求。一般控制性勘探孔應滿足穩定性分布土層的需求，且按照土質條件以及荷載變化情況，一般勘探深度要大于等于基底下0.8-1.0倍的基礎寬度；4）確定基坑場地的抗震類型，一般在鄰近無可靠的覆蓋層厚度資料時，可以按照巖土工程項目要求不止聲波測試孔；5）針對有大面積地面堆荷載時，需進一步增加控制性勘探孔深度。

3.4 抽水試驗

巖土工程的地質勘察中一直關注地下水情況，地下水含量較高會直接影響建筑工程的穩定性與安全性，所以通過抽水試驗已經成為基坑地質勘察的重要組成部分，其作用主要集中為：1）通過抽水試驗，能夠有效分析地下水成分，能判斷地下水的酸堿度與腐蝕性情況，并根據勘察結果確定防腐與防水工作思路；2）抽水試驗能夠判斷地下水位變化情況，采取針對性處理措施，避免因為地下水變化而引發地基沉降［4］。

目前抽水試驗的主要技術路徑包括1）鉆孔。試驗中觀測孔與抽水孔施工可以與勘察鉆孔等結合在一起，在基坑勘察階段，通過選擇理想的試驗位置以及孔深以及鉆井鉆孔，控制垂直度情況。正常情況下，觀測孔被布置在地下水流向的垂直方位，一般抽水孔距離需要根據含水層的影響半徑、厚度等進行評價，正常情況下抽水孔的激勵為含水層厚度的1.8-2.0倍。一般巖土工程項目經常涉及野外作業，所以為確保抽水試驗結果，可用選用直徑為150mm的鉆頭，當鉆孔深度達到理想埋深下，向孔內下套管，直至含水層即可；2）試抽水。抽水之前洗井，目前常見的洗井方法分為很多種，包括活塞式洗井法、潛水泵抽水洗井方法等。在利用潛水泵洗井期間，在抽完水后打撈孔內砂漿，再講井泵以及抽筒等設備放在井內抽水。在正式抽水之前進行幾次的試探性抽水，一般連續抽水的抽水量差距小于等于10%以內是才能進行實驗；3）抽水試驗。一般巖土工程深基坑抽水試驗的持續時間為10h，在抽水期間，注意觀察動態數位變化以及涌水量曲線等，根據水量與水落程之間關系，準確掌握深度。一般情況下，抽水試驗需要三次降深，降深大小以及次數沒有具體要求，可以自由安排。在抽水前試驗階段還需要觀察氣候變化，盡量在正常的氣候環境下進行抽水試驗。

4 結語

目前巖土工程基坑勘察技術已經得到長遠發展，就目前而言，基坑勘察中要注意創新工作方法，合理運用各種勘察技術，有目的性的解決各種基坑施工問題，這樣才能有效避免工程施工質量問題發生，確保巖土工程順利進行。