基坑支護工程勘察實例分析

黃以光

【摘 要】本文結(jié)合工程實例，在對某房地產(chǎn)建筑施工項目進行巖土工程勘察過程中，查明了工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征，為該項目基礎(chǔ)的設(shè)計和施工提供了詳細的地質(zhì)資料，并對基礎(chǔ)型式和深基坑開挖與支護提出了有效的設(shè)計和施工的建議。

【關(guān)鍵詞】工程地質(zhì)；水文地質(zhì)；基坑開挖；基坑支護；地層結(jié)構(gòu)

0.前言

基坑支護工程勘察的目的是了解清楚工程項目范圍的地質(zhì)情況，為合理進行基坑支護工程的設(shè)計、施工、監(jiān)理、監(jiān)測等提供地質(zhì)依據(jù)。一般情況下，勘察范圍為沿基坑周邊；條件許可時，可在基坑開挖深度1～2倍的基坑外圍補充必要勘察點。勘察點間距為15～30m；當(dāng)相鄰鉆孔間地質(zhì)變化較大時，可適當(dāng)加密勘察點間距?？辈禳c的鉆孔深度必須大于基坑深度，至于鉆孔深度的終孔標準是以入巖多少米，或基坑深度幾倍，或穿過透水層甚至軟土層等等，應(yīng)根據(jù)具體地質(zhì)情況、周邊環(huán)境情況及基坑設(shè)計單位要求確定。本文結(jié)合工程實例，在對某房地產(chǎn)建筑施工項目進行巖土工程勘察過程中，查明了工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特征，為該項目建筑基礎(chǔ)的設(shè)計和施工提供了詳細的地質(zhì)資料，對基礎(chǔ)型式和深基坑開挖與支護提出了有效的設(shè)計和施工的建議，并已被設(shè)計單位采納和使用。

1.工程概況

該項目樓群長224.673m，寬35.4～44.9m，總面積11179m2。在場地內(nèi)擬建16～29層高樓，裙樓為4層商場，設(shè)地下車庫3層。地面設(shè)計標高為3.00m（±0.00），地下室底板深度15m，標高為-12.0m。本工程擬采用樁基礎(chǔ)，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，地下車庫采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。

2.工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

2.1地層結(jié)構(gòu)

（1）第四系人工填土層（Qml）素填土①：厚度0.90～3.30m，頂板標高為1.17～2.13m。以素填土為主，局部為雜填土，由灰褐色砂土和粘性土組成，含少量碎石、磚塊，稍壓實。

（2）第四系三角洲海陸交互相沖淤積層（Qmc）淤泥質(zhì)土②： 局部分布。厚度0.60～7.00m，頂板標高-1.76～0.75m?；疑?、深灰色，流塑，含少量粉砂，含腐殖質(zhì)，味臭，屬高壓縮性軟弱土層，鉆探施工中具縮孔現(xiàn)象。

粉質(zhì)粘土③：厚度1.50～11.10m，頂板標高-6.80～0.43m?；尹S色、淺灰色，軟塑～可塑，具強粘性。

粉砂、細砂④：分布廣泛，是場地內(nèi)第四系中主要的砂土層，厚度5.6～18.9m，頂板標高-11.84～-4.16m。褐黃色、灰黃色，以粉砂為主，細砂次之，分選性較好，中密，局部稍密，飽和。

中砂、粗砂⑤：層位不穩(wěn)定，呈透鏡狀，橫向上可迅速尖滅。厚度1.3～9.6m，頂板標高-23.03～-14.76m。褐黃色、灰黃色、淺灰色，密實，飽和，分選性差。

（3）第四系殘積土層（Qel）殘積土⑥：場地內(nèi)該層不發(fā)育，僅部分鉆孔揭露到該層，厚度0.8～4.3m，頂板標高-26.37～-21.49m。由泥巖、粉砂質(zhì)泥巖風(fēng)化成粉質(zhì)粘土。磚紅色、灰黃色，硬塑，略具粘性。

（4）下第三系古新統(tǒng)～始新統(tǒng)布心組（E1-2b）、白堊系上統(tǒng)大塱山組（K2d）強風(fēng)化基巖（W3）⑦：分布全區(qū)，風(fēng)化帶結(jié)構(gòu)變化復(fù)雜。厚0.80～15.90m，頂板標高-41.75～-22.15m。巖性種類較多，有泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、長石砂巖、基性火山凝灰?guī)r及含鈣質(zhì)泥巖。褐紅色、紫紅色、青灰色、灰色，半巖半土狀，巖質(zhì)軟，巖芯土柱狀，易折斷，可捏碎，下部常夾中風(fēng)化巖塊。

中風(fēng)化基巖（W2）⑧：大部分鉆孔揭露到該層，巖層結(jié)構(gòu)變化復(fù)雜，厚度變化大，約0.5～22.8m，頂板標高-39.79～-24.18m。巖性有白堊系上統(tǒng)大塱山組（K2d）褐紅色、紫紅色中～厚層狀泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾基巖火山凝灰?guī)r；有下第三系古新統(tǒng)～始新統(tǒng)布心組（E1-2b）灰色薄層狀含鈣質(zhì)泥巖，巖芯呈碎塊狀、短柱狀，取芯率比較低，在斷裂破碎帶附近，中風(fēng)化帶基巖常與強風(fēng)化帶基巖交互出現(xiàn)，也常夾微風(fēng)化巖塊。

微風(fēng)化帶基巖（W1）⑨：場地西部大部分鉆孔揭露該層，場地東部部分鉆孔揭露深度達50m尚未鉆遇該層。厚度1.1～11.74m，頂板標高-47.17～-24.68m。巖石或多或少都含鈣質(zhì)，滴酸微弱起泡，巖芯柱狀、短柱狀，局部碎塊狀，取芯率較好，其上部偶夾中風(fēng)化或強風(fēng)化巖層（鉆孔柱狀圖上有寫明層位），確定鉆（沖）孔灌注樁持力層時，需做超前鉆為宜。

2.2場地的水文地質(zhì)

勘察工作進行期間，正逢夏季，炎熱潮濕，雨量充沛，其穩(wěn)定水位深度變化在地面下0.00～0.90m之間。地下水類型可分為人工填土層中之潛水、第四系砂土層中之微承壓孔隙水和基巖中之微承壓裂隙水。地下水補給來自大氣降水和附近溝渠水滲透補給；排泄方式為旱季蒸發(fā)及向下滲透。地下水位受季節(jié)、天氣影響而變化。地下水對鋼筋混凝土的腐蝕性分析：場地環(huán)境類別為Ⅱ類，受環(huán)境類型影響或受地層滲透性影響，場地內(nèi)的地下水對砼結(jié)構(gòu)無腐蝕性，地下水對砼結(jié)構(gòu)中的鋼筋亦無腐蝕性，但對外露鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。

3.基礎(chǔ)型式的分析及評價

場地內(nèi)建筑物宜采用鉆（沖）孔灌注樁基礎(chǔ)，建議以下幾點：

（1）場地西部25F高樓的微風(fēng)化基巖完整性較好，強度較高，可選用微風(fēng)化基巖為樁端持力層，建議按公式Ra=qpaAp+up∑qsiali計算單樁豎向承載力特征值。估算單樁承載力的參數(shù)詳見表1。

表1 巖土層物理力學(xué)數(shù)據(jù)表

（2）場地中部微風(fēng)化基巖不但埋藏深，而且強、中、微風(fēng)化帶基巖變化復(fù)雜，軟硬交替出現(xiàn)，樁的位置建議做超前鉆進一步探明樁端基巖的完整性及強度。

（3）場地東部鉆孔深度達52.1m，尚未遇到穩(wěn)定的微風(fēng)化基巖，可采用摩擦型樁基礎(chǔ)，但建議樓房設(shè)計時從建筑物結(jié)構(gòu)形式上采用有效的措施。

（4）本期鉆探為雨季施工，連降大雨、暴雨，地面大面積積水，填土層中之潛水與地面積水相通，建議基坑抗浮的地下水位可按現(xiàn)地面以下0.5m設(shè)計，并采用有效的抗拔樁。

（5）場地內(nèi)設(shè)3層地下車庫，地下室底板埋深15m，即標高-12.0m，屬深基坑，其長度225m，寬35.4～44.9m，基坑規(guī)模較大，建議采用?1.0m鉆孔樁做基坑圍護擋土樁，樁長應(yīng)穿透第四系土層，樁端進入基巖約0.5～1.0m為宜；在擋土樁的外圍采用2～3層旋噴樁做為截水樁，樁長必須穿透砂土層，樁端進入殘積土層或基巖一定的深度；基坑圍護結(jié)構(gòu)采用內(nèi)撐式支護。

（6）基坑內(nèi)外采用井點式降水，基坑內(nèi)按10～15m距離布井，基坑外圍應(yīng)適當(dāng)布設(shè)一定數(shù)量的降水井，盡量減小基坑內(nèi)外的水頭壓力差。

（7）基坑外圍邊緣附近禁止載重車輛通行，禁止堆放砂土及建筑材料，支護結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮周邊公路活載荷的影響。

（8）基坑外圍設(shè)置監(jiān)測點，監(jiān)視觀測地面路面的變形、開裂情況，以便及時采用有效的應(yīng)急措施。

4.基坑開挖與支護分析評價

場地內(nèi)地面設(shè)計±0.00標高為3.00m，設(shè)三層地下車庫，底板深度15m，即車庫底板標高為-12.0m，屬深基坑?；娱L225m，寬35.4～44.9m，基坑規(guī)模較大。

場地內(nèi)第四系厚度21.0～25.7m，由人工填土層、淤泥、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土及粉細砂、中粗砂組成，場地土類型為中軟土，場地類別為Ⅱ類。場地內(nèi)含水層主要為第4層粉細砂（厚度5.6～18.9m）和第5層中粗砂（厚度1.3～9.6m）。這些砂層屬三角洲海陸交互相側(cè)向加積層，其分布范圍廣、厚度大，孔隙度高，含水量十分豐富。

綜合上述巖土層地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、基坑開挖深度及規(guī)模和基坑周圍地下管線的復(fù)雜程度，場地內(nèi)基坑劃分為復(fù)雜等級，安全等級為一級。

（1）采用?1.0m鉆孔樁做為擋土樁，樁長必須穿過第四系土層，樁端進入基巖0.5～1.0m深度。

（2）在擋土樁的外圍采用2～3層旋噴樁做為截水樁，樁長必須穿透砂層，樁端進入殘積層或基巖一定的深度，旋噴樁必須搭接良好，截水嚴密，力求基坑降水、開挖時不漏水，不漏砂。

（3）基坑圍護結(jié)構(gòu)采用內(nèi)撐式支護。

（4）基坑內(nèi)采用井點式降水，按10～15m距離布井，基坑外圍應(yīng)適當(dāng)布置一定數(shù)量的降水井，盡量減小基坑內(nèi)外的水頭壓力差。

（5）選擇具有資質(zhì)和施工經(jīng)驗的單位承擔(dān)本項目建設(shè)任務(wù)，確保施工質(zhì)量和施工安全。

（6）場地周邊公路交通繁忙，超重超流量的汽車行駛將或多或少地影響基坑的穩(wěn)定性，場地周圍應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的監(jiān)測點，密切監(jiān)視觀測地面的變形，開裂情況，及時采用有效的應(yīng)急措施。

（7）根據(jù)現(xiàn)場勘察結(jié)果和室內(nèi)土工試驗結(jié)果，結(jié)合地方基坑施工經(jīng)驗，綜合列出基坑支護設(shè)計參數(shù)如表2，供參考；也可采用地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，但經(jīng)濟成本較高，供參考。

表2 基坑支護設(shè)計參數(shù)表

5.結(jié)論及建議

（1）場地內(nèi)第四系土層類型稍多，主要由三角洲海陸交互相沖淤積的淤泥、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、粉細砂及中粗砂組成，土層橫向變化比較穩(wěn)定，場地土類型為中軟土，場地類別為Ⅱ類。

（2）場地內(nèi)擬建16～29層高樓，設(shè)3層地下車庫，工程重要性等級為二級工程（一般工程）；場地等級為一級場地（復(fù)雜場地），地基等級為一級地基（復(fù)雜地基），巖土工程勘察等級為甲級。

（3）場地內(nèi)水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度中等，經(jīng)化學(xué)分析結(jié)果該場地地下水對鋼筋混凝土無腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

（4）經(jīng)砂土液化判別分析，場地內(nèi)第4層粉細砂呈中密狀，強震時大部分砂土不易產(chǎn)生液化，僅局部呈稍密的粉砂易產(chǎn)生液化，液化等級輕微。

（5）場地屬抗震設(shè)防烈度7度區(qū)，設(shè)計地震加速度值為0.10g，設(shè)計地震分組為第一組。

（6）場地東部部分鉆孔揭露深度達50m尚未鉆遇巖層，確定鉆（沖）孔灌注樁持力層時，建議補充超前鉆。 [科]

【參考文獻】

[1]GB50021-2001.巖土工程勘察規(guī)范[S].

[2]佛山南海里水項目（A、B、C地塊）巖土工程勘察報告（2007.8）.廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院.