工程建設(shè)中深基坑的支護(hù)與巖土勘察技術(shù)分析

陳爍標(biāo)

（廣東省有色金屬地質(zhì)局九三五隊(duì)，廣東惠州516001）

當(dāng)前，建筑業(yè)發(fā)展態(tài)勢迅猛，在工程建設(shè)環(huán)節(jié)，涉及深基坑施工，在此之前，需要借助巖土勘察，獲取項(xiàng)目的地質(zhì)信息數(shù)據(jù)，作為項(xiàng)目地基分析和支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，確保基礎(chǔ)施工的安全和質(zhì)量，因此，將上述技術(shù)高效配合應(yīng)用為工程建設(shè)的要點(diǎn)。

1 工程建設(shè)深基坑支護(hù)和巖土勘察技術(shù)應(yīng)用必要性分析

在深基坑項(xiàng)目施工之前，需要做好巖土勘察相關(guān)工作，為施工方選擇合理的施工方案提供依據(jù)，并且保證對(duì)深基坑穩(wěn)定性的計(jì)算與評(píng)價(jià)要求。通常勘測深度為施工深度2倍左右。如果現(xiàn)場施工環(huán)境存在局限性，對(duì)施工過程造成阻礙，需要對(duì)測量點(diǎn)科學(xué)設(shè)置，配合高效勘察工藝，對(duì)勘測數(shù)據(jù)加以收集。主要使用鉆探方式展開巖土勘察。勘察過程核心內(nèi)容為掌握巖土特點(diǎn)和性質(zhì)，明確其分布、腐蝕性以及水文狀況，并對(duì)收集數(shù)據(jù)加以分析。利用分析結(jié)果，掌握土層力學(xué)性能以及穩(wěn)定性特點(diǎn)，編制基坑支護(hù)方案，便于人員后續(xù)分析工作順利進(jìn)行，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[1]。

2 工程建設(shè)過程深基坑支護(hù)和巖土勘察技術(shù)應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目介紹

本項(xiàng)目為居民住宅建筑工程，單棟住宅層數(shù)10層，共計(jì)9棟，還包括7層住宅65棟。住宅區(qū)配備公共活動(dòng)場所、百貨商場以及幼兒園等配套設(shè)施。建設(shè)過程針對(duì)10層住宅以及商業(yè)建筑展開巖土勘察。該項(xiàng)目保密性二級(jí)，經(jīng)過工程安全、場地、地基各項(xiàng)等級(jí)判斷，該項(xiàng)目勘察等級(jí)為乙級(jí)。勘探等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)劃分如表1所示。

表1 勘察等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)劃分表

2.2 勘察技術(shù)運(yùn)用

2.2.1 測點(diǎn)設(shè)置

由于巖土勘察內(nèi)容相對(duì)較多，需要鉆探、試驗(yàn)相互結(jié)合才能高效完成。該項(xiàng)目在勘察環(huán)節(jié)，結(jié)合業(yè)主提供資料，在現(xiàn)場擬建區(qū)域共計(jì)設(shè)置25個(gè)觀測點(diǎn)，將相鄰觀測點(diǎn)的間距設(shè)置15～30m。

2.2.2 調(diào)查地質(zhì)

該項(xiàng)目地質(zhì)調(diào)查期間，重點(diǎn)采集現(xiàn)場及周圍巖土勘察信息和數(shù)據(jù)，由勘察人員實(shí)地考察，并完成土質(zhì)取樣，進(jìn)而對(duì)場地是否存在影響地基不穩(wěn)的因素進(jìn)行判斷，為后續(xù)勘察以及施工奠定良好基礎(chǔ)。

2.2.3 鉆探取樣

選擇合適的鉆探儀器，確保和鉆探取樣標(biāo)準(zhǔn)與要求高度相符。該項(xiàng)目選擇型號(hào)為XY-150 鉆孔設(shè)備，利用130mm 鉆具進(jìn)行開口，孔徑尺寸設(shè)置為110mm。在粘土層的下方完成鉆孔與取樣工作。粉土層之下區(qū)域，以泥漿護(hù)壁配合旋轉(zhuǎn)鉆井工藝完成開孔取樣。此外，在巖石當(dāng)中需要從芯柱位置提取。

2.2.4 觸探試驗(yàn)

為保證勘察過程對(duì)于卵石層壓實(shí)度準(zhǔn)確檢測，本項(xiàng)目使用重錘動(dòng)力完成觸探試驗(yàn)，探頭選擇控制其直徑為74mm，錐角60°，在測試過程中使用自由落錘之方式，從高度73cm位置處將質(zhì)量為62.4kg的圓錐重錘落下。錘擊數(shù)的記錄按照貫入10cm 為一個(gè)單位。試驗(yàn)過程需要嚴(yán)格按照巖土項(xiàng)目勘察規(guī)范展開操作。

2.2.5 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

粉土層的壓實(shí)度測定利用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)完成，獲取粉質(zhì)土層力學(xué)性能以及穩(wěn)定性。通常粉土的密實(shí)度在砂土、粘性土二者之間，其塑性指數(shù)小于等于10，粒徑大于0.075mm 顆粒含量低于粉土總質(zhì)量50%，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)過程的實(shí)測擊數(shù)，可對(duì)其密度進(jìn)行劃分，劃分方式如表2所示。

表2 粉土密實(shí)度的劃分表

試驗(yàn)過程仍然使用重量為62.4kg 的圓錘，將其從73cm 的位置出落下，以自動(dòng)脫鉤之方式，對(duì)于其貫入30cm距離的錘擊數(shù)進(jìn)行記錄。

2.2.6 波速測試

通過上述勘測流程，獲取場地當(dāng)中和土層等效的剪力波速相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)場地類型科學(xué)分類，設(shè)計(jì)建筑抗震系數(shù)。通過對(duì)9號(hào)、17號(hào)兩個(gè)測點(diǎn)展開波速試驗(yàn)，并利用單口速度這一檢測方式，控制測點(diǎn)距離1m，測試深度20m，最后利用人工激振方法，通過動(dòng)測儀以及探頭對(duì)數(shù)據(jù)加以采集，并使用計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)分析[2]。

2.2.7 室內(nèi)試驗(yàn)

在室內(nèi)試驗(yàn)階段，通常包括土工、土樣、膨脹、固結(jié)快剪等試驗(yàn)類型。使用的檢驗(yàn)設(shè)備為固結(jié)儀、直剪儀等。檢驗(yàn)過程應(yīng)保證實(shí)驗(yàn)室處于整潔狀態(tài)，儀器定期維保，確保試驗(yàn)結(jié)果獲取精準(zhǔn)。

2.3 場地條件

2.3.1 地貌特點(diǎn)

擬建區(qū)域的施工現(xiàn)場相對(duì)平坦，場地高程差較小，同時(shí)，周邊空地較多。地形屬于山脊、河流三級(jí)，鉆井環(huán)節(jié)，應(yīng)將標(biāo)高控制在829.64～836.04m之間，高程差6.4m。

2.3.2 巖土特征

勘察結(jié)果顯示，施工區(qū)域主要由平原充填以及粉質(zhì)粘土等地層組成，包含粉質(zhì)粘土、風(fēng)化巖石、粘土、砂礫、填土等。

2.3.3 水文條件

該項(xiàng)目地下水處于素填土層當(dāng)中，無標(biāo)準(zhǔn)水位，水量跟隨季節(jié)發(fā)生變化。鉆井環(huán)節(jié)，對(duì)地下水位進(jìn)行測量，其處于地表0.2～0.5m 位置。對(duì)水質(zhì)展開分析，存在輕微腐蝕問題，但未受到污染，因此，施工過程使用的鋼筋應(yīng)具備較強(qiáng)的耐腐蝕性能。

2.4 基坑評(píng)價(jià)及支護(hù)施工

2.4.1 環(huán)境和安全性

該項(xiàng)目地下車庫的基坑深度6.0m，同時(shí)，項(xiàng)目施工地點(diǎn)所處城市公路交匯位置，因此周圍的空曠場地相對(duì)較多。基坑土壤屬于平原填土，還有部分粉質(zhì)粘土以及礫石。在基坑底部存在粘土夾層和粉質(zhì)粘土，按照基坑技術(shù)施工規(guī)范，基坑的安全等級(jí)二級(jí)。地下水位存在顯著季節(jié)性特點(diǎn)，并且周圍存在道路，因此，不適合使用放坡的工藝開挖。并且基坑側(cè)壁存在填土層，土質(zhì)松散，為確保開挖環(huán)節(jié)邊坡穩(wěn)定效果，不可使用土釘墻這一支護(hù)工藝，經(jīng)過多方考量，最終選擇錨桿支護(hù)，防止支護(hù)過程影響周圍道路。

2.4.2 支護(hù)方案

結(jié)合施工現(xiàn)場的具體情況，利用C30混凝土，澆筑鉆孔灌注樁，并將其作為擋土結(jié)構(gòu)，設(shè)置在和坑頂距離H/3 位置。經(jīng)勘測，項(xiàng)目宜使用雙層錨桿作為支護(hù)結(jié)構(gòu)，第1層錨桿設(shè)置在地下3m位置，第2層錨桿設(shè)置在地下6m 位置，開挖的同時(shí)配合錨桿設(shè)置，控制錨桿傾斜角度為15°。

在深基坑支護(hù)施工設(shè)計(jì)過程，通常采用彈性支點(diǎn)、有限元以及等值梁等方法。其中彈性支點(diǎn)預(yù)測方法和實(shí)測結(jié)果高度相符，可兼顧支點(diǎn)剛度以及土體應(yīng)力、變形等情況。有限元這一方法能夠預(yù)測范圍相對(duì)較廣，可對(duì)地基隆起、地面沉降、支護(hù)變形和地層位移等問題進(jìn)行預(yù)測，但是由于實(shí)踐過程流程復(fù)雜，因此不選擇此方法。等值梁方法的顯著優(yōu)勢為直觀性強(qiáng)，但是對(duì)于復(fù)雜基坑的設(shè)計(jì)方面設(shè)計(jì)實(shí)用性不高，忽視環(huán)境、支護(hù)結(jié)構(gòu)二者之間相互影響問題。鑒于該項(xiàng)目地質(zhì)條件復(fù)雜程度不高，故此，可選擇此方法對(duì)整體穩(wěn)定、抗隆起、抗?jié)B流等進(jìn)行驗(yàn)算。

2.4.3 配置荷載和支護(hù)樁

利用朗肯壓力法對(duì)出土壓力進(jìn)行計(jì)算，可以得出地下主動(dòng)土3m 位置壓力為51.03kPa，地下6m 位置的壓力為81.40kPa；被動(dòng)土地下3m 位置壓力為341.7kPa，地下 6m 位置的壓力為 435.4kPa，基坑 1.0m位置土壓為零。借助彎矩平衡方程，可將錨桿位置水平拉力計(jì)算出來，第一層錨桿拉力為99.17kN，第二層錨桿的拉力為161.52kN，進(jìn)而選取17.7m 的支護(hù)柱。設(shè)計(jì)第一層的錨桿拉力198.34kN；第2 層的錨桿拉力為323.04kN。此外，在基坑施工環(huán)節(jié)，還需采取有效地保護(hù)措施，設(shè)計(jì)底部排水池，對(duì)上層滯水加以治理，強(qiáng)化穩(wěn)定性監(jiān)測，以免雨季影響施工。充分利用勘察信息，完善施工方案，保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性[3]。

3 結(jié)束語

總之，工程建設(shè)之前，需要結(jié)合深基坑施工要求，充分利用巖土勘察獲取項(xiàng)目的基礎(chǔ)場地環(huán)境、水文和地質(zhì)等信息，并依據(jù)勘察結(jié)果，科學(xué)設(shè)計(jì)支護(hù)方案，優(yōu)化施工流程，為工程高質(zhì)量建設(shè)提供保障。