深基坑工程中巖土工程勘察技術的分析

魏藝堅 謝信永 楊 嬌 崔起飛 汪陳榕 黃智軍

（福州工商學院，福建 福州 350000）

關鍵字：建筑深基坑；巖土工程勘察；BIM技術

在經濟建設和社會發展期間，我國的城市化水平穩步提升，高層、超高層建筑開始興起，深基坑施工的重要性日益凸顯，相關理論研究和技術實踐受到業界人士的高度重視[2]。深基坑支護技術對于建筑施工而言，是整個建筑施工流程不可或缺的一環。因此必須做好巖土工程勘察，從而給深基坑支護施工形成指導和幫助。對此，需對現場的地質環境和水文情況等因素展開分析，以確保施工安全，為后續施工提供保障。

1 工程概況

本基坑擬建場地位于惠州市大亞灣區。其北側為龍華地產北側路，路面為混凝土路面，路寬約12m。占地面積為14350m2，總建筑面積為58802.01m2，地上建筑面積為45920m2，地下建筑面積為11798.09m2，容積率約為3.2，綠地率30%，其中地塊一主要擬建建筑物為1#～2#住宅樓，地塊二主要擬建建筑物為3#住宅樓、公共管理用房、變電室、垃圾轉運站。

2 巖土工程勘察的目的

通常而言，地質條件是基坑支護設計和施工需要考慮的重要因素，也會對施工質量產生深遠的影響。針對項目所在地的不良地質情況，應因地制宜地給出整治方案，避免給項目埋下安全和質量隱患。需要對周邊巖土層的類型、分布情況有深入的了解，才能根據其力學性能制定更合理的施工方案，通過查明地下水的埋藏條件，提供地下水位及其變化幅度和洪水位、提供抗浮設計水位等判定地下水和土對建筑材料的腐蝕性。提供地基變形計算參數預測地基沉降及建筑物的變形特征，提供抗震設計需要的場地卓越周期、平均剪切波速值、抗震液化判定和建筑場地類別和地基的地震效應。查明埋藏的河道、溝浜、墓穴、防空洞、孤石等對工程不利的埋藏物。通過勘察工作，可以給施工圖設計提供可靠的依據，使整個方案更加科學合理。同時，巖土工程勘察工作也為施工區域選擇最合適的支護方式以及后續施工提供保障。本次勘察完成工作量，共布置鉆孔69個，總進尺2210.30m，取土樣共37件，水樣3組，進行土的物理力學性質常規試驗37組，水質簡分析試驗3組，土的易溶鹽試驗4組，巖石芯樣單軸抗壓（飽和）試驗8組，進行現場標準貫入試驗70次，剪切波速測試鉆孔6個[3]，基坑勘探點平面布置圖如圖1所示。

圖1 勘探點平面布置圖

3 巖土工程地質條件及水文地質條件概況分析

3.1 工程地質條件

根據鉆探揭露，場地內自上而下地層可分為四大層，即第四系人工填土層(Q4ml)、第四系沖積層(Q4al)、第四系殘積層(Q4el)和白堊系砂巖風化帶（Ky3）。其野外特征按自上而下的順序描述如下：

3.1.1 第四系人工填土層(Q4ml)

填土：雜色，松散，稍濕，土質不均勻，主要由黏性土為主，含有碎石，碎徑為2cm～15cm，硬雜質含量約30%～50%，回填時間小于15年，密實度及均勻性差，巖芯采取率90%～95%。該層在場地內鉆孔基本揭露。

3.1.2 第四系沖層(Q4al)淤泥質黏土：黑色、灰黑色，飽和，流塑，主要由黏粒和有機質組成，具滑膩感，切面光滑，有腥臭味，干強度低，韌性中等，黏性較強，巖芯采取率90%~95%。該層在場地內僅ZK29～ZK46鉆孔有揭露。

3.1.3 第四系殘積層(Q4el)

粉質黏土：褐紅、褐灰色，濕，可硬塑，原巖結構全部破壞，已風化成土狀，遇水易軟化，為砂巖風化殘積物，鍬鎬易挖掘，干鉆易鉆進，巖芯采取率90%～95%。該層在場地內僅ZK1～ZK21、ZK47～ZK52、ZK57、ZK58鉆孔有揭露。

3.1.4 白堊系砂巖風化帶（Ky3）

④1-1土狀強風化砂巖，該巖層呈灰褐色、褐色，大多數原巖結構遭到破壞，風化裂痕現象顯著，用手觸碰有較強的礫感，巖體呈破碎狀態，巖芯呈現半土或土狀，遇水極易造成軟化，巖芯采取率為65%~75%，此巖層呈現不同程度的揭露。

④1-2碎塊狀強風化砂巖，該巖層呈褐紅色、青褐色，大部分原巖結構遭到破壞，用手觸碰有較強的礫感，巖體呈破碎狀態，巖芯呈現半土或土狀，遇水極易造成軟化，巖芯采取率為65%~75%，此巖層呈現不同程度的揭露。

④2中風化砂巖，此巖層主要呈褐紅色、青褐色，為層狀、砂質的結構，此類巖石成分通常為石英，其內部結構遭到破壞，巖體破碎程度較深，主要以軟巖為主，巖芯形狀為長、短兩種形態，應當采用鉆方取芯，采取率為85%~90%。此層在鉆孔階段均出現揭露現象。

3.2 水文地質條件

通過對施工現場的勘察，場地內部沒有地表水。依照采樣的巖芯和水文地質的初步觀測，規劃建設場地的地下水主要由基巖裂縫水和孔隙潛水構成。孔隙潛水更多來源沖積層、殘積層以及人工填土層，其中人工填土層具備極強滲透性，相對而言，沖積層和殘積層中的淤泥黏土和粉質黏土透水性較差，基巖裂縫中的透水性中等。地下水的水量和水位受季節、地形影響較大。

勘探期間在各鉆孔中測得地下水穩定水位埋深在1.70m~7.50m之間，標高+14.87m~+18.45m，平均標高+16.87m。地下水變化幅度在1.00m~2.00m之間[4]。

4 巖土工程分析評價

4.1 地基土工程特性評價

在勘察深度內，場地地基土主要由人工填土層、沖積層、殘積層和砂巖風化帶組成。人工填土層：填土為人工回填而成，密實度為松散，土質不均勻、顆粒組成及含量變化大，在較大的地面荷載作用下可能產生較大的沉降和不均勻沉降，不宜作擬建建筑物的基礎持力層。沖積層：淤泥質黏土，呈流塑狀，屬高壓縮性土層，工程性能差，不宜作擬建建筑物的基礎持力層。殘積層：粉質黏土，可以硬塑，壓縮性較小，強度較大，均勻性較好，工程力學性質一般，承載力一般，宜作為對地基承載力要求不高的擬建建筑物淺基礎持力層，強風化和中風化，工程性質良好，承載力高，是良好的擬建建筑物基礎持力層。

4.2 地基穩定性評價

擬建場地下部主要由基巖風化帶組成，上部分布有人工填土層。由于人工填土層的顆粒存在大小不一、分布不均等問題，嚴重降低了工程性質，甚至會造成局部沉降。

本場地基巖為白堊系砂巖，各巖層層面變化較大，地基中等復雜。強風化巖分布不均，厚度不一；中風化基巖風化不均勻存在強風化巖夾層，巖面變化較大。綜合上述條件，本場地擬建構筑物地基變形特征為沉降差，地基均勻性為不均勻，地基穩定性差。

4.3 特殊性巖土

場地內存在的特殊性巖土為人工填土、軟土、殘積土和風化巖。總體來看，人工填土層不僅質地松軟，而且較為不均勻，一旦受到較大的豎向荷載，就容易出現不均勻沉降從而可能滋生安全事故，并給項目質量造成嚴重破壞。軟土：淤泥質黏土流塑，欠固結，場地內局部存在，該層含水量高，靈敏度高，屬高壓縮性土，工程性質極差。殘積土和風化巖包括粉質黏土、④1強風化砂巖。其具有暴露時間過長易失水開裂、松散和吸水時易軟化而降低地基承載力的特點，進行基礎施工時，應及時澆注混凝土，防止水浸泡時間過長而降低地基承載力。

5 BIM技術在基坑工程中的運用

通過BIM技術構件3D模型，能將基坑工程施工信息展現出來，并且能夠對基坑施工過程進行模擬，由于BIM的可視效果好，還能將平面圖、立體圖、剖面圖、明細表等信息通過軟件全部體現出來[5]。本基坑工程三維模型是用Revit2016版本創建的，通過可視化的3D模型，讓施工人員和設計人員可直接在模型上進行溝通，顯著地改善施工的質量和效率，保證基坑的穩定性，創建的基坑三維模型示意圖如圖2所示。

圖2 基坑三維模型圖

6 結語

由于深基坑支護施工階段應充分考慮施工場地地質條件、施工風險等諸多影響因素，由此可見，全面深入的巖土工程勘察，是深基坑支護施工正常開展的先決條件。通過勘察工作，能夠給深基坑工程設計和施工提供可靠的參數支持，并用BIM技術構建基坑三維模型。通過Revit軟件構建可靠的3D基坑模型，有利于讓施工人員和設計人員在模型上進行溝通，結合這兩方面的技術，為深基坑工程設計與施工提供了重要數據，大大提高基坑支護工程的質量和效率，保證深基坑的穩定性。