淺談建筑的巖土工程勘察

吳凱 殷博

摘 要：隨著改革開放的不斷深入，我國建筑行業的發展日益蓬勃。尤其具有典型喀斯特地貌發育區的貴州省，巖溶發育，持力層對建筑尤為重要。因此，結合工程實例探討建筑的勘察，所得結論對相關工程實踐中貴州地區建筑的巖土工程勘察具有借鑒和參考意義。

關鍵詞：巖溶地基;建筑;巖土工程;勘察

中圖分類號：TU195 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）18-0112-04

Abstract： With the reform and opening up， my country's construction industry has developed vigorously， especially in Guizhou， where karst landforms are developed， so the supporting layer is particularly important for the building . This article discusses the survey of houses in combination with engineering examples， and the conclusions obtained have reference and reference significance for related engineering practices and regional surveys in Guizhou.

Keywords： karst foundation;building;geotechnical engineering;survey

1 工程概況

甕安警示館由貴州省黔南布依族苗族自治州甕安縣住房和城鄉建設局投資興建，重慶大學建筑規劃設計研究總院有限公司設計。項目勘察場地東側為原甕安縣政府舊址，南側為在建華都嘉苑樓盤和興隆東路，交通十分便利。

2 建筑特征

甕安警示館的設計標高（±0.00）為1 070.90 m，為二層建筑;建筑西南側有一層地下室;采用鋼框架結構形式，基礎形式擬采用獨立基礎或樁基礎;建筑對不均勻沉降敏感。擬建物特征見表1。

根據建筑工程基本特征，工程重要性等級為三級;根據場地工程地質條件，場區巖土種類較多，分布不均勻，性質變化較大，為中等復雜地基;不良地質作用強烈發育[1]，場地等級為一級復雜場地。綜上所述，本次巖土工程勘察等級為甲級[2]。

3 勘察目的及依據

作為一個勘察工程，首先要明確勘察目的和服務對象，才能更準確地為建筑結構設計提供地質邊界條件[3]。本次勘察主要需要查明以下內容：場地的地質背景和巖土構成及特征;場地巖土的物理力學指標，為地基基礎設計提供有關參數;場地地下水埋藏情況及腐蝕性;場地內及其附近有無影響工程穩定性的不良地質作用及邊坡穩定性問題;分析評價地基基礎方案;分析評價場地和地基地震效應;評價場地和地基穩定性及建筑適宜性;對設計和施工有關問題進行評價并提出建議。

項目場地巖土工程勘察執行的技術規范主要包括《巖土工程勘察規范（2009年版）》（GB 50021—2001）、《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007—2011）、《建筑抗震設計規范（2016年版）》（GB 50011—2010）、《工程巖體分級標準》（GB/T 50218—2014）、《建筑樁基技術規范》（JGJ 94—2008）、《建筑工程地質勘探與取樣技術規程》（JGJ/T 87—2012）、《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330—2013）、《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79—2012）、《建筑工程地質勘探與取樣技術規程》（JGJ/T 87—2012）、《貴州省建筑巖土工程技術規范》（DB52/T046—2018）、《貴州建筑地基基礎設計規范》（DBJ52/45—2018）、《貴州省建筑樁基設計與施工技術規程》（DBJ52/T088—2018）、《工程地質手冊》（第四版）以及擬建項目的設計委托勘察技術要求。

4 勘察方法及完成工作量

為查明場地巖土工程問題，達到本階段的勘察目的，本次勘察工作以XY-150型鉆機鉆探為主，現場地表地質調查、地表工程地質測繪、巖土樣試驗、資料收集以及工程地質類比等方式為輔，結合現場巖土鑒定與鄰近場地的勘察經驗等，綜合分析、研究場地巖土工程的地質條件。

①地表地質調查。以場地為中心，在1 km2范圍內進行地質調查，查明場地地形地貌、地質構造、地層巖性以及巖層產狀等。

②鉆探。根據建設單位簽發的建筑柱位圖，進行每柱一孔的鉆探勘察。勘探深度根據建筑物特征和巖體基本質量等級，按《貴州省建筑巖土工程技術規范》（DB52/T046—2018）的表6.2.4-1、表6.2.4-2、表6.2.4-3以及第7.2.3條確定，按5倍預估基礎樁徑且保證不小于7 m。

③巖樣試驗。本次勘察對現場的石灰巖取樣12件進行室內單軸飽和抗壓試驗。

④土樣試驗。本次勘察對現場的紅黏土取樣12件進行室內試驗。

⑤簡易水文觀測。為了解地下水動態的基本特征和地下水埋藏的基本條件，根據規范和技術要求，全部鉆孔施工結束24 h后觀測鉆孔內的水位，總計52次。

⑥測量放孔。建設單位提供的1954年北京坐標系規劃控制點編號及坐標分別為：控制點GP24，[X]=2 995 812.791，[Y]=447 444.038，[H]=1 094.326;控制點GP27，[X]=2 994 587.628，[Y]=447 683.834，[H]=1 084.700;控制點GP29，[X]=2994 301.298，[Y]=447 568.384，[H]=1 095.181。

需要注意，上述3個控制點均在總圖之外。

⑦本次勘察工作完成的主要工作量，如表2所示。

5 場地工程地質條件

5.1 氣候、氣象條件

《貴州省建筑氣象標準》（黔DBJ22-01-87）資料顯示，工程區所在地區屬亞熱帶季風氣候，四季分明，春遲夏短，秋早冬長，熱量充足，水熱同季，年降水量1 148.2 mm，年平均溫度13.6 ℃，最冷月1月平均溫度2.9 ℃，最熱月7月平均溫度23.1 ℃，相差20.2 ℃，自然環境較為復雜。

5.2 地質構造

根據周邊區域地質資料和現場周邊出露地層的踏勘成果，項目場區位于甕安縣近南北向狹窄向斜近軸部的東翼，東翼產狀為280°∠55°，無斷層通過。場地上覆土層為素填土、紅黏土，下伏基巖為三疊系茅草鋪組（Tm）石灰巖，場地受向斜構造的影響，造成巖體節理裂隙較發育，巖體完整程度為較破碎。

實測東側2組節理裂隙發育情況如下。

Jl1：產狀180°∠70°，連續性較好，寬度不等，一般為1～5 mm，多呈閉合狀，為鈣質膠結，延伸長度一般不超過0.7 m。

Jl2：產狀310°∠75°，連續性較好，寬度不等，一般為1～3 mm，多呈閉合狀，為鈣質膠結，延伸長度一般不超過0.3 m。

5.3 地形地貌

項目場區位于甕安縣主城區，為舊城改造項目。場區地勢相對平坦，為山間溶蝕盆地，場區鉆孔標高為1 070.320～1 081.036 m，相對高差10.716 m。

場區東側為原甕安縣縣政府舊址，在東北角有一棟2層房屋;南側為在建甕安縣華都嘉苑E地塊22號、23號商住樓;西側住宅樓已拆遷，擬修建一條市政道路，路面標高為1 069～1 070 m;北側為已拆遷民宅。場區工程環境較簡單。

5.4 巖土構成

場地鉆探揭露，項目場地巖土主要由新近平場回填的素填土、可塑紅黏土以及下伏三疊系茅草鋪組（Tm）石灰巖組成。地表調查和鉆探揭露，項目場地巖土主要由第四系覆蓋層及下伏基巖組成。通過鉆探揭露，巖土特征自上而下分述如下。

素填土（Qml4）：灰色、黃色，主要由碎石、塊石及黏土構成，碎石含量約為60%，結構松散，場區均有分布。

可塑紅黏土（Qel+dl）：褐黃色，主要由殘積物組成，切面光滑，土質均勻，呈可塑狀，干強度高，厚度為3.2～16.8 m，平均厚度為10 m，場區均有分布。

強風化石灰巖（Tm）：灰色、灰黃色，巖芯破碎，呈砂狀;鉆進較快，局部存在，鉆探僅有6個鉆孔有揭示。

中風化石灰巖（Tm）：灰色、灰白色，中厚層狀，節理裂隙較發育;表面有方解石脈，巖芯較破碎，呈碎塊狀、短柱狀、柱狀，巖芯采取率65%～80%;巖體物理力學性質一般、承載力較高，中風化石灰巖巖體飽和單軸抗壓強度標準值為64.755 MPa，巖體為堅硬巖，巖體較破碎;根據《巖土工程勘察規范（2009年版）》（GB5 0021—2001）表3.2.2-2和《工程巖體分級標準》（GB/T 50218—2014）表4.1.1，確定巖體基本質量級別為Ⅲ級。

5.5 地表水

場區東高西低，地表水由東向西排泄。場地主要受大氣降雨的影響，降雨后雨水經地表面匯集后向場地附近較低處的地下排水管道排放。雨季施工對基礎施工影響較大，建議在場地周邊做好相應的排水措施。

5.6 地下水

通過地表地質調查及鉆探探查可知，項目場地地下水類型主要為土層中的上層滯水，賦存于表層第四系相對松散的土體中，主要分布于場區內耕植土空隙。地下水主要來源于大氣降雨，水位、水量均具有明顯的季節性特征。豐枯季差異較大，分布范圍小且不均勻，水位埋深大多較淺，儲水能力弱，透水性較好，富水性弱，對工程影響較小。經過現場實測實量，勘察完成后24 h，在鉆探深度范圍內未見到地下水。部分孔底有少量水，為鉆孔殘留水。鉆孔最深處標高為1 047.80 m，未見地下水。場地地下水埋藏較深，建議基礎施工時采取有效措施，防止地表水下滲，使地下室底板形成隔水層。基礎可不考慮抗浮設防。

6 場區勘察問題

項目場地位于山間溶蝕盆地位置，下伏基巖為石灰巖，屬可溶性碳酸類巖。場地內的巖溶為碳酸鹽類巖溶，其發育主要受巖性和構造控制。水文情況對巖溶的發育有重要影響。現場地質調查發現，該場地巖溶洞隙、節理、裂隙較發育，場地巖溶地貌特征明顯[4]。

根據地表測繪，場區表層溶蝕帶內溶溝、溶槽及豎向溶蝕裂隙較為發育。場區巖溶統計詳見表3。

勘察顯示，建筑（甕安警示館）勘探鉆孔遇溶率為37.5%，基巖面相對高差小于5 m（局部溶溝溶槽發育，基巖面高差較大），由此判定項目場區屬巖溶強發育，主要受巖性及構造兩因素影響。場區內出露地層為三疊系茅草鋪組（Tm）灰色中厚層石灰巖，為巖溶發育提供了必要的巖性條件。工程區呈無斷層發育，但裂隙較發育。發育標高在1 056.6～1 072.0 m，主要發育標高為1 059.0～1 066.0 m，多為設計標高以下。裂隙多陡傾，微張，延伸較長。受裂隙切割影響，表層巖體完整性差，為場地、地表以及地下水活動提供了必要的運移、貯存空間。

場區內無活動斷層、地裂縫、滑坡以及泥石流等不良地質現象，穩定性較好，所以本場地主要的問題為巖溶問題。調查清楚巖溶的發育情況，有助于我們更好地把握建筑的持力層，為建筑提供更加穩定可靠的基礎形式及深度[5]。

7 結語

根據建筑設計結構及荷載特征，結合場地巖土工程條件，對地基持力層及基礎方案進行評價：通過對場地地基巖土的分析，場地內可作為建筑地基持力層的巖土單元為中風化石灰巖;中風化石灰巖強度較高，地基穩定;對勘察揭露巖溶發育的地段，基礎應穿越溶洞底板，進入穩定基巖內0.5 m;連續的中風化石灰巖埋深較大，采用樁基礎，基礎形式為樁基。

地基巖層中淺埋巖溶洞隙的發育，其頂板巖體及基本質量特征、頂板厚度以及基礎荷載大小等直接影響樁基穩定性。溶溝、溶槽的發育，使巖面起伏不平。溶溝、溶槽多有分布，巖體節理裂隙較發育。樁端置于巖層面隆起或斜面處時，有導致滑移的可能。在樁底應力擴散范圍內有淺埋巖溶洞隙，必須進行地基基礎處理，確保樁底巖體的穩定性。中風化巖分布較連續，厚度較大，巖石地基承載力特征值較高，對樁基的穩定性有利。

場地內覆蓋層主要為素填土和可塑紅黏土。部分區域土層厚度較大，開挖過程中容易出現孔樁側壁垮塌情況，且場地內成孔條件一般，可采用間隔開挖、排樁跳挖以及多節護壁等施工措施，保證孔深、孔徑、垂直度以及孔底殘渣清理。場地孔樁施工可采用人工挖孔樁，也可采用機械成孔。人工挖孔樁在貴州地區應用較為普遍，施工工藝成熟[6]，但成孔鑿巖進行爆破會造成地表震動，對周邊建筑及居民生活有一定影響。機械成孔噪聲較大，對土體擾動較大，但施工效率較高。若采用機械成孔，由于巖溶強發育，機械成孔較難校驗，建議施工時補充勘察。

澆筑前必須清孔。清孔時，混凝土鋼筋籠及澆筑設備等必須準備到位，清孔后立即澆筑，不宜長時間停留。施工過程中應嚴格遵循安全技術規范和專項方案規定，嚴密組織，落實責任，確保施工安全。

在貴州喀斯特區域進行建筑勘察時，對基礎持力層要求較高的建筑，應特別注意巖溶問題。查明場區的巖溶發育特征，能夠為建筑基礎找到合理準確的持力層，從而提出合理的基礎形式，為建設提供更加合理的勘察建議。

參考文獻：

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[3]李勇.地基設計和巖土工程勘察過程中常見問題及對策[J].建材與裝飾，2016（10）：253-254.

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[5]石洪寶.巖土工程勘察技術探析[J].科技創新與應用，2017（21）：147-148.

[6]李本嵐.淺析工程勘察的技術問題[J].中國新技術新產品，2010（23）：95.