試論建筑工程巖土勘察的技術(shù)應(yīng)用

吳吉

（貴州省建筑工程勘察院，貴州 貴陽 550000）

引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，許多工民建筑不斷崛起，而巖土工程勘察是工程建設(shè)中必不可少的環(huán)節(jié)，其主要目的為如實(shí)弄清擬建場(chǎng)區(qū)水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件,提供準(zhǔn)確的巖土工程特性指標(biāo)和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行穩(wěn)定性和適宜性評(píng)價(jià)，并提出經(jīng)濟(jì)合理的巖土利用、整治、改造的建議和方案。所以，筆者結(jié)合實(shí)際工作對(duì)巖土工程勘察存在的問題進(jìn)行了以下分析，希望能給予相關(guān)專業(yè)人士給予借鑒。

1 工程概況

某建筑工程為一棟8層建筑物，呈矩形，長(zhǎng)約43.6m，寬約28.8m，總建筑面積10224.03m2，有一層地下室，框架結(jié)構(gòu)。

2 巖土工程勘察關(guān)鍵技術(shù)措施

2.1 勘察方案部署及勘察手段

勘探孔深度及間距根據(jù)基礎(chǔ)形式及結(jié)構(gòu)形式的不同，勘探深度也會(huì)不同。由于地基復(fù)雜程度不同，勘探點(diǎn)間距不同。在勘探時(shí)遇復(fù)雜地基情況，應(yīng)按規(guī)范要求加密勘探點(diǎn)，不能局限于經(jīng)濟(jì)或時(shí)間等因素而堅(jiān)持原勘探方案不變，事畢難以查明場(chǎng)地工程地質(zhì)情況，埋下工程隱患。對(duì)于高層建筑，勘探孔間距要比一般建筑的小，且比安全等級(jí)高的要更小。實(shí)際上鉆孔間距主要取決于場(chǎng)地的復(fù)雜程度，即場(chǎng)地是否存在暗溝、塘等異常帶，保證鉆探所揭露地層能準(zhǔn)確反映水平和垂直方向土質(zhì)情況及地下水賦存形態(tài)等，而不是建筑物安全等級(jí)決定孔距，當(dāng)然布孔位置也要考慮到擬建建筑物的條件，如在主體建筑角上、荷載和建筑體形變異較大處應(yīng)有勘探點(diǎn)進(jìn)行控制；另外對(duì)于不同地貌交界處也應(yīng)加密勘探?？碧娇咨疃瓤偨Y(jié)如下：天然地基。控制孔深(m)=基礎(chǔ)埋深+地基壓縮層厚度；一般孔深(m)=基礎(chǔ)埋深+0.7倍的基礎(chǔ)寬度(并應(yīng)小于2/3壓縮層厚度)。樁基。控制孔深(m)=基礎(chǔ)埋深+預(yù)計(jì)樁長(zhǎng)+樁端平面下壓縮層厚度一般孔深(m)=基礎(chǔ)埋深+預(yù)計(jì)樁長(zhǎng)+5m。另外，當(dāng)場(chǎng)地或場(chǎng)地附近沒有可信資料時(shí)，至少要有一個(gè)鉆孔滿足地震場(chǎng)地劃分對(duì)覆蓋層厚度的要求。

本次勘察主要采取鉆探、標(biāo)貫試驗(yàn)和室內(nèi)土工試驗(yàn)相結(jié)合的方法，共完成鉆孔14個(gè)。其中建筑物部分鉆孔6個(gè)，控制性鉆孔4個(gè)，孔距22.00m～29.0m，孔深30.10m～30.20m，一般孔2個(gè)，孔深25.10m～25.20m;基坑部分鉆孔8個(gè)，控制性鉆孔4個(gè)，孔距22.50m～32.00m，孔深20.1m～20.30m，一般孔4個(gè)，孔深 15.00m～15.20m。現(xiàn)場(chǎng)鉆探采用XY-1型液壓鉆機(jī)，原位測(cè)試為標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn);室內(nèi)土工試驗(yàn)主要是常規(guī)土工試驗(yàn)和快剪試驗(yàn)，以及對(duì)地下水樣和地下水位以上的土樣進(jìn)行室內(nèi)水質(zhì)、土質(zhì)的簡(jiǎn)易化學(xué)分析試驗(yàn)?？碧娇椎臏y(cè)放采用南方RTK衛(wèi)星實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)(1+1)，依據(jù)海南?？讵?dú)立坐標(biāo)系和秀英高程系確定。

2.2 地基土的工程性能

2.2.1 地形地貌。工程場(chǎng)地原地勢(shì)較低，九十年代初經(jīng)人工填海改造，高程為2.81m～2.38m，地勢(shì)寬闊平坦，局部有小水坑，原始地貌屬于濱海灘涂濕地。

2.2.2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景。擬建場(chǎng)地位于瓊北新生代斷陷盆地北翼，盆地內(nèi)部受近東西向的馬裊-鋪前斷裂和北西向的海口-云龍斷裂、長(zhǎng)流-仙溝斷裂切割，這三條斷裂為海口市的主要基底斷裂。

其中近東西向的斷裂控制著盆地的形成與發(fā)展，北西向斷裂控制著內(nèi)部次級(jí)構(gòu)造的形成與發(fā)展，據(jù)海南省區(qū)域地質(zhì)資料記載該斷裂已超出與本工程場(chǎng)地的安全避讓距離。

2.3 地下水測(cè)定

實(shí)際位量測(cè)存在以下幾個(gè)問題：

2.3.1 應(yīng)同時(shí)觀測(cè)地下水位，量測(cè)時(shí)間須在最后一個(gè)鉆孔施工24h后。

2.3.2 地下水位觀測(cè)應(yīng)考慮周圍地下水開采情況的影響，若量測(cè)時(shí)間正好處于附近抽水井抽水下降漏斗時(shí)，所量測(cè)到的地下水位肯定偏深。

2.3.3 水位量測(cè)應(yīng)與鉆孔坐標(biāo)、標(biāo)高回測(cè)相結(jié)合。我們知道勘探孔口周圍地面實(shí)際不是一個(gè)水平面，水位量測(cè)參照孔口位置不同，水位埋深也不一樣，因此而產(chǎn)生的誤差幾厘米是難以避免的，這根本無法滿足按規(guī)范要求地下水位量測(cè)精度為±2cm的要求，也更無法測(cè)定地下水的正確流向。解決方法是孔口坐標(biāo)、標(biāo)高回測(cè)，同時(shí)以標(biāo)高回測(cè)時(shí)的孔口位置為準(zhǔn)向下量測(cè)地下水位深度。

2.3.4 要分析近年地下水的變化幅度以及歷史最高水位、最低水位。

2.3.5 鉆孔深度范圍內(nèi)有2個(gè)以上含水層時(shí)，應(yīng)分層量測(cè)水位，在鉆穿第一含水層(到下一含水層之前)并進(jìn)行靜止水位觀測(cè)之后，采用套管隔水，抽出孔內(nèi)存水，變徑鉆進(jìn)，再對(duì)下一含水層進(jìn)行水位觀測(cè)。這樣量測(cè)到的水位才是含水層分層水位。

本次勘察所揭露主要的含水層有兩層，第一層賦存于①層雜填土、②層含粘性土細(xì)砂中，第二層賦存于⑤層中砂中。第一層地下水屬第四系松散沉積地層孔隙潛水，其補(bǔ)給來源是大氣降水和河、海水，排泄途徑主要是地表蒸發(fā)或排入河、海中;第二層地下水屬第四系松散地層孔隙潛水，補(bǔ)給來源主要是大氣降水和層間越流補(bǔ)給，排泄途徑為側(cè)向逕流和人工開采。本次勘察期間測(cè)得地下水穩(wěn)定水位埋深為0.20m～1.10m。由于擬建場(chǎng)地近臨海甸溪入?？?，因此場(chǎng)地第一層地下水主要受海水潮汐和季節(jié)性變化之影響，根據(jù)地區(qū)水文地質(zhì)資料，地下水的年變化幅度為0.80m左右。

3 巖土工程勘察技術(shù)存在的通病

3.1 勘察資料過于地質(zhì)化。由于部門長(zhǎng)期的條塊分割，勘察、設(shè)計(jì)分散作業(yè)，加之巖土工程規(guī)范制定和新技術(shù)、新方法應(yīng)用的滯后，以及專業(yè)設(shè)置過細(xì)，巖土工程本身的特殊性等原因，設(shè)計(jì)與勘察之間脫鉤多，使得勘察提供的巖土工程信息通常以設(shè)計(jì)人員難以理解的形式出現(xiàn)，而且勘察也較難參與設(shè)計(jì)的全過程；設(shè)計(jì)人員也因知識(shí)的局限，很難深層次理解巖土工程勘察信息，因而勘察成果在設(shè)計(jì)中的轉(zhuǎn)化率較低，造成許多不應(yīng)有的浪費(fèi)和損失。

3.2 數(shù)字化勘察技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)的完善，已經(jīng)完全可以集成以巖土工程建模、巖土工程數(shù)字化、巖土工程數(shù)據(jù)庫(kù)管理、巖土工程特性分析、巖土工程地質(zhì)解釋以及空間分析和預(yù)測(cè)、地學(xué)統(tǒng)計(jì)和圖形可視化的一體化系統(tǒng)，繼而發(fā)展成為現(xiàn)代化、信息化為一體的巖土工程勘察數(shù)字化新體系。

3.3 勘察信息數(shù)字化程度低?？辈觳块T提供的勘察信息往往以圖紙、表格、文字等形式為主，內(nèi)容上定性描述較多。這一方面造成設(shè)計(jì)人員對(duì)于勘察信息難于準(zhǔn)確理解，另一方面造成對(duì)勘察信息處理、利用上的困難。

4 地基與基礎(chǔ)方案

本場(chǎng)地所揭露的地基土除①層是必須挖除的人工填土外，第②層、③層土是承載力小于100kPa的軟弱土，質(zhì)軟易產(chǎn)生液化和震陷，對(duì)于擬建為一層地下室高度為8層的建筑物來說，是不能采用天然地基淺基礎(chǔ)的，因此根據(jù)本地區(qū)的工程經(jīng)驗(yàn)，可采用復(fù)合地基筏板基礎(chǔ)或樁筏基礎(chǔ)。

4.1 復(fù)合地基。本場(chǎng)地地基土適宜選擇干法水泥土攪拌樁，即采用粉噴樁對(duì)地基土進(jìn)行加固，加固深度須超過軟弱層的埋置深度約12.50m，以下進(jìn)入第④層不少于2.00m即可，樁徑φ=500mm，有效樁長(zhǎng)為10.0m(減去地下室深度)，采用等邊三角形布樁，樁距由設(shè)計(jì)部門根據(jù)其荷載確定，復(fù)合地基承載力可通過計(jì)算進(jìn)行估算，最終設(shè)計(jì)依據(jù)載荷試驗(yàn)結(jié)果確定，具體必須按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002)執(zhí)行。加固后形成復(fù)合體地基承載力不少于160kPa，可以滿足8層樓房上部荷載要求。

4.2 樁基礎(chǔ)

本場(chǎng)地亦可采用樁基礎(chǔ)，以⑤層中砂或以下地層作為樁端持力層，可選用高強(qiáng)度預(yù)制樁，采用靜壓法施工?；鶚吨睆揭话銥?00mm～500mm，樁端要求進(jìn)入持力層的深度為1.5d(樁徑)。預(yù)制樁設(shè)計(jì)參數(shù)和單樁豎向極限承載力估算可參考表2。單樁極限承載力估算以⑤層中砂為據(jù)，設(shè)計(jì)部門可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載大小具體確定為準(zhǔn)。估算時(shí)未考慮土層震陷和液化產(chǎn)生的負(fù)摩阻力的不利影響，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以試樁結(jié)果為依據(jù)。

總結(jié)

場(chǎng)地開闊而平坦，沒有發(fā)現(xiàn)全新世活動(dòng)斷裂、滑坡、土洞、巖溶等不良地質(zhì)作用，在強(qiáng)震時(shí)存在易產(chǎn)生震陷的軟土。因此，當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)牡鼗A(chǔ)方案才能適宜本工程建設(shè)。

[1]巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2001)[S].

[2]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50007-2002)[S].