巖土勘察技術(shù)在深基坑施工中的應(yīng)用

鄭堅(jiān)持

（福建省閩東南地質(zhì)大隊(duì)，福建 泉州 362000）

0 引言

大多數(shù)工程都包含深基坑工程。深基坑開挖深度較深，并且施工復(fù)雜，在實(shí)際的施工中，通常面臨各種施工方面的危險(xiǎn)。為保證施工安全，提高施工質(zhì)量，在深基坑工程建設(shè)中可以使用巖土勘察技術(shù)，對(duì)深基坑及其周邊的地質(zhì)條件進(jìn)行探測(cè)，根據(jù)獲取的地質(zhì)信息指導(dǎo)深基坑施工，確保整個(gè)施工過程有序進(jìn)行。本文就巖土勘察技術(shù)在深基坑施工中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 深基坑工程中巖土勘察的作用

在深基坑工程中，工程所在地的地質(zhì)條件是進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工的重要基礎(chǔ)信息，若不加以重視，可能影響施工質(zhì)量和施工安全。利用巖土勘察技術(shù)，可以獲取工程所在地的地質(zhì)信息，并根據(jù)不利于工程建設(shè)的地質(zhì)信息，給出適合該工程的施工方案，從而避免各種安全問題和質(zhì)量隱患[1]。在根據(jù)地質(zhì)信息確定施工方案時(shí)，需要了解施工地的巖土層類型及分布、地下水情況，以及地下埋藏的河道、墓穴、巖石等埋藏物，根據(jù)地下的巖土和地下水確定其對(duì)建筑材料的腐蝕性，并對(duì)地基沉降和建筑物變形等進(jìn)行預(yù)測(cè)，提供場(chǎng)地卓越周期、平均剪切波速值等抗震設(shè)計(jì)所需要的信息；根據(jù)地下埋藏物的信息確定深基坑位置是否合理，若存在墓穴等埋藏物，需要解決埋藏物問題后再進(jìn)行深基坑的施工。以上各種地質(zhì)信息均可通過巖土勘察技術(shù)獲取，利用巖土勘察技術(shù)使深基坑工程的施工更加安全，并在一定程度上提高工程建設(shè)的質(zhì)量，使深基坑工程的建設(shè)更符合工程建設(shè)要求。

2 深基坑工程巖土勘察要點(diǎn)

（1）在進(jìn)行勘察時(shí)應(yīng)根據(jù)巖土地質(zhì)，合理設(shè)計(jì)勘察方案。在勘察時(shí)常接觸軟質(zhì)巖土層，此種地層中的土質(zhì)較軟，在深基坑施工時(shí)可能導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，或者側(cè)壁坍塌，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以上因素。在勘察方案設(shè)計(jì)時(shí)從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)獲取到的當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)信息檔案和相關(guān)資料，根據(jù)場(chǎng)地條件和深基坑設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)勘察方案[2]。

（2）深基坑工程施工中通常會(huì)面對(duì)各種復(fù)雜、多變的環(huán)境，在實(shí)際的巖土勘察工作中，可能獲得不同的勘察結(jié)果。為避免勘察結(jié)果誤差對(duì)工程施工的影響，在進(jìn)行巖土采樣時(shí)，應(yīng)利用專業(yè)設(shè)備進(jìn)行鉆探和獲取樣土，并結(jié)合該地區(qū)的地質(zhì)資料和周邊環(huán)境，盡可能地減小勘察結(jié)果的誤差。

3 工程案例

3.1 工程概況

為研究巖土勘察技術(shù)在深基坑工程中的應(yīng)用，本文以某深基坑工程為例進(jìn)行分析該工程所屬項(xiàng)目為住宅樓建筑工程，所勘察的內(nèi)容為項(xiàng)目中所有住宅樓建筑的深基坑及其周邊區(qū)域的巖土情況。經(jīng)分析，該項(xiàng)目的保密性為二級(jí)，根據(jù)對(duì)工程安全、場(chǎng)地情況、地基情況的等級(jí)判斷，確定本次工程的勘察等級(jí)為乙級(jí)。

3.2 巖土勘察

3.2.1 測(cè)點(diǎn)設(shè)置

由于本次工程需要勘察的范圍較大、內(nèi)容較多，因此，在實(shí)際進(jìn)行巖土勘察時(shí)，需要鉆探和試驗(yàn)結(jié)合完成勘察工作。在設(shè)置測(cè)點(diǎn)時(shí)，根據(jù)業(yè)主方提供的資料，在工程區(qū)設(shè)置25個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，并將相鄰觀測(cè)點(diǎn)的距離設(shè)置在15~30m左右，保證測(cè)點(diǎn)可以覆蓋整個(gè)區(qū)域[3]。同時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)位置的布置根據(jù)工程區(qū)的具體范圍和深基坑的設(shè)計(jì)位置確定，在測(cè)點(diǎn)布置完成后需檢查測(cè)點(diǎn)是否對(duì)施工區(qū)全覆蓋，從而提高測(cè)點(diǎn)布置的精準(zhǔn)度。

3.2.2 地質(zhì)調(diào)查及鉆探取樣

在對(duì)施工區(qū)的地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查時(shí)，需要安排勘察人員進(jìn)行實(shí)地勘察，勘察內(nèi)容包括深基坑施工位置及其周邊的巖土信息。實(shí)地勘察時(shí)需要在已設(shè)置的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行鉆探取樣，首先根據(jù)鉆探取樣的標(biāo)準(zhǔn)和要求，選擇合適的鉆探工具，本次工程選擇的是XY-150鉆孔設(shè)備；之后進(jìn)行鉆探工作，利用130mm鉆具開口，并將孔徑尺寸設(shè)置為110mm，鉆孔時(shí)在黏土層下方獲取巖土樣本。需要注意的是，在粉土層以下的區(qū)域，應(yīng)使用泥漿護(hù)壁，并配合旋轉(zhuǎn)鉆井工藝完成鉆探取樣；對(duì)于巖石類，應(yīng)從巖石的芯柱位置提取樣本。此外，還需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)資料，利用各種數(shù)據(jù)對(duì)地質(zhì)信息進(jìn)行整合、分析，進(jìn)一步提高信息的精準(zhǔn)度。

3.2.3 觸探試驗(yàn)

在進(jìn)行地質(zhì)勘察的過程中，為保證能準(zhǔn)確檢測(cè)和獲取卵石層的壓實(shí)度數(shù)據(jù)，本次工程使用重錘動(dòng)力完成觸探試驗(yàn)[4]。試驗(yàn)選擇直徑74mm、錐角60°的探頭，將質(zhì)量為62.4kg的圓錐重錘置于高度為73cm的位置，使其以自由落體的方式落下，之后記錄錘擊數(shù)。其中，錘擊數(shù)的記錄按照貫入10cm為一個(gè)單位。

3.2.4 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

本次工程使用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)測(cè)定粉土層的壓實(shí)度，通過試驗(yàn)分析粉土層的孔隙比、密實(shí)度等數(shù)據(jù)。試驗(yàn)選擇質(zhì)量為62.4kg的圓錐重錘，以自動(dòng)脫鉤的方式從高度為73cm的位置落下，試驗(yàn)記錄圓錐重錘貫入30cm距離的錘擊數(shù)。一般情況下，粉土的粒徑大于0.075mm，塑性指數(shù)≤10，在工程中，密實(shí)的粉土是良好的地基，但飽和稍密的粉土在地震時(shí)容易液化，屬于不良地基；并且，粉土具有砂土和黏性土的特征，整體性質(zhì)介于二者之間。基于此，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的實(shí)測(cè)擊數(shù)，對(duì)粉土層的密度進(jìn)行劃分（見表2）。

表2 粉土層密實(shí)度劃分表

3.2.5 波速測(cè)試

在完成以上勘察流程后，可以獲得施工地的地質(zhì)數(shù)據(jù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析可以將場(chǎng)地進(jìn)行分類，并基于此設(shè)計(jì)建筑抗震系數(shù)。抗震系數(shù)的設(shè)計(jì)可利用以下方法：首先在已設(shè)置測(cè)點(diǎn)所在的位置進(jìn)行波速試驗(yàn)，由于本次工程覆蓋面積較大，僅選擇兩個(gè)具有代表性的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行波速試驗(yàn)，兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的代號(hào)分別是10號(hào)和18號(hào)；在進(jìn)行波速試驗(yàn)時(shí)，選擇單口速度檢測(cè)方式，并控制測(cè)點(diǎn)距離1m，測(cè)試深度為20m；在測(cè)試完畢后使用人工激振方法，利用動(dòng)測(cè)儀和探頭采集測(cè)試數(shù)據(jù)；最后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理[5]。

3.3 場(chǎng)地條件勘察

3.3.1 巖土層分布情況

利用巖土勘察技術(shù)，獲得施工地的巖土層分布情況：自上至下依次為雜填土、粉質(zhì)黏土夾粉土、粉質(zhì)黏土和粉砂層、粉細(xì)砂。其中雜填土厚度為0.8~1.9m，層底標(biāo)高為1.730~3.328m，此土層包括黏性土、磚石、建筑垃圾等；粉質(zhì)黏土夾粉土厚度為2.0~3.1m，層底標(biāo)高為-0.825m~+0.521m，此土層主要是黃褐色飽和粉質(zhì)黏土；粉質(zhì)黏土和粉砂層厚度為3.8~7.4m，層底標(biāo)高為-9.488~-6.082m，此土層主要是灰色飽和粉質(zhì)黏土；粉細(xì)砂厚度為42.9m，層底標(biāo)高為-47.451~-6.174m，此土層主要是飽和粉細(xì)砂，呈中密~密實(shí)狀態(tài)。

3.3.2 地下水埋藏情況

根據(jù)巖土勘察的結(jié)果，可知施工地的地下水埋藏情況。根據(jù)巖土層自上至下的分布，雜填土層為強(qiáng)透水層，粉質(zhì)黏土夾粉土層、粉質(zhì)黏土和粉砂層、粉細(xì)砂層為弱透水層；主要的地下水類型為孔隙潛水。通過對(duì)施工地進(jìn)行實(shí)地的勘察，可知該地的地勢(shì)相比周邊區(qū)域較低，上層帶水表現(xiàn)比較貧乏；結(jié)合施工地所在城市的水文地質(zhì)資料，本次工程所在地的年平均水位變化幅度在1.4m左右。綜合以上信息，可以確定施工地的穩(wěn)定水位在2.9~3.8m，其所在區(qū)域的地下水實(shí)際標(biāo)高為59.36~68.14m。

3.3.3 基坑周邊施工條件對(duì)施工的影響

在巖土勘察中，除對(duì)施工地的地質(zhì)條件和地下水情況進(jìn)行勘察外，還需要勘察施工地周邊的環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施。由于本次的深基坑施工屬于某居民樓建筑項(xiàng)目，因此，施工地周邊的地上設(shè)施包括各種公用建筑和公用設(shè)施，包括學(xué)校、超市、商場(chǎng)等，施工地附近的地下設(shè)施主要為各種管道，包括燃?xì)夤艿馈⒆詠硭艿赖取?jù)此分析，在實(shí)際的施工中，若不注重施工方面的管理，可能會(huì)破壞地下設(shè)施，給周邊的建筑和居民的生活和工作帶來不便。基于此，在正式施工之前，需要根據(jù)周邊各種設(shè)施的位置、類型、規(guī)模等，確定基坑的施工要求和限制，在保證不破壞周邊原有設(shè)施的情況下進(jìn)行施工。

3.4 深基坑開挖

3.4.1 施工準(zhǔn)備

（1）明確基坑設(shè)計(jì)圖紙的相關(guān)要求，包括基坑位置、基坑尺寸等；

（2）做好施工地的調(diào)查工作，結(jié)合已獲取到的巖土勘察信息，對(duì)于數(shù)據(jù)異常的位置，在實(shí)地進(jìn)行補(bǔ)充勘察，保證使用真實(shí)、可靠的數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工進(jìn)行；

（3）做好施工準(zhǔn)備調(diào)查，包括基坑開挖所使用到的各種機(jī)械設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)條件，場(chǎng)地的臨時(shí)用電和用水、排水條件，以及地下障礙物、地下設(shè)施的影響等；

（4）施工前與市政部門進(jìn)行溝通，避免施工過程中誤挖，導(dǎo)致水管或燃?xì)夤艿莱霈F(xiàn)損壞。

3.4.2 施工過程

在深基坑的開挖施工中，首先應(yīng)做好標(biāo)高控制，利用設(shè)備開挖至接近設(shè)計(jì)深度要求后，留有20cm的土層進(jìn)行人工開挖，從而避免設(shè)備過大導(dǎo)致的超挖現(xiàn)象。之后應(yīng)結(jié)合工程的特點(diǎn)，選擇合適的開挖施工模式，由于本次工程需要開挖的深基坑較多，應(yīng)合理安排設(shè)備和開挖順序，從而提高施工效率。同時(shí)，考慮到后續(xù)深基坑支護(hù)工作的施工質(zhì)量，應(yīng)使基坑開挖量與支護(hù)施工量相匹配，并按照深基坑支護(hù)要求，控制好作業(yè)段的長(zhǎng)度，確保施工設(shè)備不會(huì)碰撞支護(hù)結(jié)構(gòu)[6]。最后，應(yīng)做好深基坑開挖施工過程中的管理控制工作，及時(shí)清理開挖出的土方，安排專人進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)的指揮和質(zhì)量管理工作，使深基坑的開挖施工安全、有序地完成。

3.5 深基坑支護(hù)

3.5.1 施工準(zhǔn)備

深基坑支護(hù)的施工準(zhǔn)備工作主要是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和巖土勘察結(jié)果了解施工地具體地質(zhì)數(shù)據(jù)后，結(jié)合實(shí)際情況判定是否需要修改圖紙。此外，還需要對(duì)支護(hù)施工用到的各種設(shè)備和施工材料進(jìn)行檢查，從而保證支護(hù)施工的順利進(jìn)行。

3.5.2 施工過程

本次工程的深基坑施工采用土釘墻支護(hù)施工工藝，施工流程依次為測(cè)量放線、基坑開挖、邊坡修理、錨桿安裝、注漿、編網(wǎng)和噴混凝土、繼續(xù)開挖。根據(jù)已確定的施工工藝，對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，支護(hù)前做好周邊放樣工作，完成后上報(bào)檢查；將開挖與支護(hù)相結(jié)合，一邊支護(hù)一邊開挖，在保證施工質(zhì)量的前提下提高施工效率。在制作土釘中心拉桿時(shí)，采用螺紋鋼筋，使其與豎直方向呈15°傾角，同時(shí)，使用細(xì)石混凝土進(jìn)行噴施工作，保證土釘、網(wǎng)片、加強(qiáng)筋為一個(gè)整體，提高支護(hù)的穩(wěn)定性[7]。

4 結(jié)束語

綜上所述，深基坑工程應(yīng)用巖土勘察技術(shù)能通過獲取施工地的地質(zhì)信息，確定科學(xué)、合理的深基坑施工方案，從而提高深基坑施工的質(zhì)量，保證施工安全。根據(jù)本文的工程案例分析可知，在深基坑工程中應(yīng)用巖土勘察技術(shù)，首先應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)勘察工作，并使用相應(yīng)的設(shè)備和試驗(yàn)手段，減少勘察結(jié)果的誤差，使結(jié)果盡量貼近實(shí)際的地質(zhì)情況；在實(shí)際的施工中，應(yīng)以獲取到的信息為參考，做好施工中的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，之后進(jìn)行工程的施工，從而使深基坑工程的施工與巖土勘察技術(shù)有機(jī)結(jié)合，推動(dòng)深基坑工程施工的順利開展。