淺談深基坑中巖土勘察技術(shù)要求

文/王誠東 浙江省核工業(yè)二六九大隊 浙江 金華321017

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，城市建筑物的規(guī)模也越來越大，人口密度也在增大，建筑密度也越來越大，城市不斷向空中和地下擴展。高層、超高層建筑，深基坑、超深基坑工程也不斷涌現(xiàn)。在向地下空間拓展的同時，深基坑施工安全，周邊環(huán)境保護的問題也越來越突出。一個安全、穩(wěn)定、可靠，對周邊環(huán)境影響最小的深基坑圍護方案是關(guān)鍵，制定深基坑圍護方案的前提是要對場地進行全面的勘察。

深基坑勘察工作主要是圍繞收集制定確保施工期間深基坑穩(wěn)定、周邊環(huán)境能得到有效保護的資料。其中巖土勘察的要點有以下幾點：

首先，必須認真掌握深基坑的規(guī)模、大小、深度、安全等級和用途，分析其特征來選擇勘察方法和手段；同時結(jié)合深基坑用途――主建（構(gòu)）筑物所需勘察要求，綜合考慮勘察深度，勘察范圍，測試方法等。

第二，必須全面詳細的查明深基坑場地及周邊一定深度的巖土層分布、埋藏、物理力學(xué)性質(zhì)等巖土體內(nèi)在特征，保證資料的 準確性和全面性。

第三，全面查清場地及周邊的水文地質(zhì)條件，分析其對深基坑工程的影響。

第四，仔細查明場地填土的堆填方式，物質(zhì)組成、埋深；暗溝、古河道，溶洞、土洞、防空洞等不利埋藏物的分布、埋深，分析其對深基坑工程的影響。

第五，準確全面掌握深基坑周邊環(huán)境狀況，主要包括鄰近建（構(gòu)）筑物，地下管線，周邊道路等情況，分析評價深基坑工程對其影響，為對其實施保護提供依據(jù)。

圍繞以上的勘察要點，應(yīng)如何實現(xiàn)勘察目的，需要比較具體的勘察技術(shù)手段?，F(xiàn)對其進行粗略分析。

1. 根據(jù)不同的場地，不同的深基坑安全等級，目前主要的勘察方法和步驟：

黨的十八屆三中全會要求，“將水資源管理、水環(huán)境保護、水生態(tài)修復(fù)、水價改革、水權(quán)交易等納入生態(tài)文明制度建設(shè)?！比绾芜M行農(nóng)業(yè)水資源的合理確權(quán)和交易制度的平臺設(shè)計，是此輪水資源管理改革的基礎(chǔ)性重要工作。

第一步，資料收集。深基坑自身及主建筑物的特征是必要的基礎(chǔ)資料，場地概況及周邊環(huán)境情況是必須的資料；區(qū)域地質(zhì)和水文地質(zhì)資料是必備的資料。

第二步，現(xiàn)場調(diào)查。既要對已收集到的資料進行現(xiàn)場核對，又要對資料未反映的情況進行補充；同時，有條件的區(qū)域應(yīng)進行工程地質(zhì)測繪調(diào)查。

第三步，現(xiàn)場勘察施工?，F(xiàn)場勘察施工包括鉆探、物探、原位測試、必要的巖、土、水樣的采取。

第四步，室內(nèi)試驗。室內(nèi)試驗不僅包括常規(guī)巖、土、水樣試驗，還應(yīng)注意深基坑工程中必要特殊的試驗項目，如三軸試驗、滲透試驗、砂土顆粒分析試驗等。

第五步，綜合分析，為深基坑開挖、設(shè)計提供安全、經(jīng)濟、合理的參數(shù)和勘察報告。

2. 深基坑圍護設(shè)計和施工對巖土勘察的要求有別于主體建筑，其重點部位是深基坑對圍護結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境有影響的范圍。因此，深基坑周邊圍護結(jié)構(gòu)所處位置是深基坑勘察的重點，勘察孔主要布置在深基坑周邊；對深基坑開挖或圍護有影響的深基坑周邊外2-3倍深基坑深度的范圍重點進行勘察；一般由于空間狹小、紅線范圍的限制，深基坑開挖線以外的范圍一般采取現(xiàn)場調(diào)查和資料收集整理為主。特別是大城市為了充分利用地下空間，勘察工作和圍護結(jié)構(gòu)是不允許延伸至紅線以外。為了確保周邊環(huán)境得到有效保護，周邊環(huán)境資料的收集和調(diào)查是必須認真做好，深基坑內(nèi)巖土勘察工作主要涉及開挖工作的順利進展，主要必須查清開挖深度范圍內(nèi)的巖土層的基本性狀和不利埋藏物情況，一般應(yīng)與主建（構(gòu)）筑物勘察一起進行。

3. 深基坑工程勘察孔深度是一個比較值得探討的問題。一般情況是深基坑深度的2-3倍，但必須結(jié)合主建（構(gòu)）筑物、巖土工程條件來確定。一般來說，深基坑內(nèi)主建（構(gòu)）筑物的勘察深度一般大于深基坑勘察深度，如整體地下室與上部高大主體工程為一整體，基礎(chǔ)持力層一般選擇 同一 巖土層。由于主體工程荷載大，勘察深度一般較大，而對于深基坑開挖后僅為建設(shè)帶地下室上部結(jié)構(gòu)荷載輕的低層建筑，或純地下室，對于地下水位較高的南方，必須考慮抗浮結(jié)構(gòu)的勘探深度；對北方地下水位較低，無需抗浮設(shè)計時，則以深基坑開挖和圍護結(jié)構(gòu)來考慮勘察深度。總之，深基坑勘探的深度必須與主建（構(gòu)）筑物的勘察結(jié)合在一起，既要注重深基坑的開挖圍護所需上部巖土層深基坑勘察資料的收集，又要達到主建筑持力層的要求。

4. 抗剪強度的準確性是決定深基坑圍護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性成敗的關(guān)鍵，但不同的試驗方法可能得出不同的結(jié)果。

現(xiàn)行通用的做法是采用朗肯理論為設(shè)計理論基礎(chǔ)，砂土、粉土水土分算，粘性土水土合算。主動側(cè)開挖面以下土自重壓力不變，抗剪強度一般采用以下試驗方法：

（1） 對地下水位以上的各類土，土壓力計算、土的滑動穩(wěn)定性驗算時，對粘性土、粘質(zhì)粉土，土的抗剪強度指標應(yīng)采用三軸固結(jié)不排水抗剪強度指標ccu、φcu或直剪固結(jié)快剪強度指標ccq、φcq，對砂質(zhì)粉土、砂土、碎石土，土的抗剪強度指標應(yīng)采用有效應(yīng)力強度指標c'、φ'；

（2） 對地下水位以下的粘性土、粘質(zhì)粉土，可采用土壓力、水壓力合算方法，土壓力計算、土的滑動穩(wěn)定性驗算可采用總應(yīng)力法；此時，對正常固結(jié)和超固結(jié)土，土的抗剪強度指標應(yīng)采用三軸固結(jié)不排水抗剪強度指標ccu、φcu或直剪固結(jié)快剪強度指標ccq、φcq，對欠固結(jié)土，宜采用有效自重壓力下預(yù)固結(jié)的三軸不固結(jié)不排水抗剪強度指標cuu、φuu；

（3） 對地下水位以下的砂質(zhì)粉土、砂土和碎石土，應(yīng)采用土壓力、水壓力分算方法，土壓力計算、土的滑動穩(wěn)定性驗算應(yīng)采用有效應(yīng)力法；此時，土的抗剪強度指標應(yīng)采用有效應(yīng)力強度指標c'、φ'，對砂質(zhì)粉土，缺少有效應(yīng)力強度指標時，也可采用三軸固結(jié)不排水抗剪強度指標ccu、φcu或直剪固結(jié)快剪強度指標ccq、φcq代替，對砂土和碎石土，有效應(yīng)力強度指標φ'可根據(jù)標準貫入試驗實測擊數(shù)和水下休止角等物理力學(xué)指標取值；土壓力、水壓力采用分算方法時，水壓力可按靜水壓力計算；當?shù)叵滤疂B流時，宜按滲流理論計算水壓力和土的豎向有效應(yīng)力；當存在多個含水層時，應(yīng)分別計算各含水層的水壓力；

（4） 有可靠的地方經(jīng)驗時，土的抗剪強度指標尚可根據(jù)室內(nèi)、原位試驗得到的其他物理力學(xué)指標，按經(jīng)驗方法確定。

5. 對水文地質(zhì)情況的掌握，是確保深基坑工程順利施工和圍護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要保證。在深基坑開挖過程中需要對地下水進行控制，因此，其勘察工作主要圍繞滿足降水設(shè)計需要和對環(huán)境影響評估（隔水）的需要兩個方面的目的來進行。

詳細全面掌握地下水類型、埋藏條件、水位變化、補給排泄條件、土層的滲透系數(shù)等水文地質(zhì)資料以及地表水情況，區(qū)域水文氣象資料。準確提供降水、隔水設(shè)計參數(shù)，確保方案的可行性，可靠性，解決深基坑開挖過程降水、隔水問題，同時保證圍護結(jié)構(gòu)具抗底部突涌和抗側(cè)壁管涌，防止產(chǎn)生流砂、流土、管涌等滲透破壞，減少降水對地面的沉降，控制深基坑施工對環(huán)境的影響。

6.查明深基坑周邊環(huán)境條件是深基坑勘察的重要工作。

現(xiàn)代城市，特別是大城市，真可謂寸土寸金，新建工程周邊環(huán)境一般相當復(fù)雜，為了保證深基坑工程對環(huán)境不損害，必須對深基坑周邊環(huán)境條件進行全面勘察，主要有以下內(nèi)容：

（1）采取收集資料、走訪調(diào)查的方法，查明鄰近建筑物和地下設(shè)施的結(jié)構(gòu)類型、層數(shù)、位置、基礎(chǔ)形式和尺寸、埋深、使用期限、用途等，分析、評估對開挖變形的承受能力。

（2）收集資料、走訪調(diào)查，查明現(xiàn)有地下管線、地下構(gòu)筑物的類型、位置、尺寸、埋深等；對現(xiàn)有供水、污水、雨水等地下輸水管線使用狀況及滲漏狀況也應(yīng)查明。

（3）收集資料、現(xiàn)場調(diào)查，查明道路的類型、位置、寬度、道路通行狀況、最大車輛荷載等。

深基坑巖土勘察除掌握以上技術(shù)要求外，還應(yīng)注意一些細節(jié)和特別的事項。

1.巖質(zhì)深基坑

巖質(zhì)深基坑相對土質(zhì)深基坑是一個更加復(fù)雜的、更難把握的勘察難題?，F(xiàn)在，深基坑工程大部分在人口和建筑密度比較大的城市中，場地多為被開挖或堆填整平，原生地貌基本被破壞，且具有一定的覆蓋層。勘察期間基巖露頭難于找到，而利用常規(guī)鉆探和物探難于準確確定巖石結(jié)構(gòu)面（層理、斷層、節(jié)理裂隙）產(chǎn)狀，結(jié)合程度、充填物狀態(tài)、充水狀況、組合特征與臨空面的關(guān)系等。準確的說，難于準確確定巖體相對臨空面的抗剪程度。

但是，巖體結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)生、發(fā)育、發(fā)展是有一定規(guī)律的。在一定區(qū)域內(nèi)，地質(zhì)歷史的演變是有一定規(guī)律的；巖體是地質(zhì)歷史演變的載體，反映在巖體中結(jié)構(gòu)面在一定區(qū)域有一定的規(guī)律。勘察時，首先要收集該區(qū)域的區(qū)域地質(zhì)資料，掌握地質(zhì)應(yīng)力演變過程，了解本區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造和地層等基本情況，掌握巖體結(jié)構(gòu)面的一般規(guī)律；其次，應(yīng)注重周邊巖露頭的調(diào)查，直觀反映區(qū)域構(gòu)造在勘察區(qū)的實際反映，如結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、結(jié)合程度等；第三，注意收集整理鄰近深基坑的資料，利用地質(zhì)類比的方法確定勘察深基坑巖體結(jié)構(gòu)面抗剪程度等；最后，在深基坑開挖期間，及時跟進地質(zhì)編錄，準確直觀掌握深基坑巖體狀況，發(fā)現(xiàn)與勘察不同情況，應(yīng)及時調(diào)整地質(zhì)參數(shù)，并調(diào)整原有設(shè)計方案，達到安全、經(jīng)濟、合理的效果。

2.特殊性巖土在深基坑勘察中有其特殊的要求。比如，有機質(zhì)土應(yīng)提供有機質(zhì)含量，以免影響水泥攪拌樁成樁質(zhì)量，降低止水效果；深基坑安全等級要求高的深基坑還需要進行十字板試驗，提供軟土的十字板強度和靈敏度；對新近填土應(yīng)全面了解其物質(zhì)成分堆填方式，堆填時間等情況，準確估算其抗剪強度。

3.在我國東南沿海地區(qū)，平均海拔低，河網(wǎng)湖泊異常發(fā)育，暗塘、暗浜（河）非常發(fā)育及沒有規(guī)律。對其勘察目前較為有效的方法是收集原始地形圖和用小螺紋孔加密鉆孔。

4.在勘察過程中，比較容易忽略的一個問題是對老舊基礎(chǔ)的調(diào)查?，F(xiàn)在城市，歷史變遷快，土地供用緊張，往往是拆舊房建新房，遺留下大量的舊基礎(chǔ)，這些老舊基礎(chǔ)對深基坑開挖、圍護結(jié)構(gòu)的施工等影響大；特別是遺留下的樁基礎(chǔ)，難于處理。因此，準確了解老舊基礎(chǔ)的型式、分布、埋深，為下一步設(shè)計施工提供依據(jù)，是保證深基坑開挖圍護結(jié)構(gòu)的順利實施和順利開挖的重要條件。

5.地方政府的特殊規(guī)定，也是勘察應(yīng)了解的情況之一。如有許多城市規(guī)定，深基坑圍護結(jié)構(gòu)或放坡范圍不允許超出用地紅線范圍。這樣有可能改變圍護方式，影響勘察孔深度等。

總之，深基坑的巖土勘察技術(shù)要求不同于普通巖土勘察工作，具有其自身獨特的技術(shù)要求，它既需要對場地工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件等內(nèi)在因素進行詳細的勘察，又需要掌握深基坑自身的特點和周邊環(huán)境情況等外在因素的情況，同時要結(jié)合主體建筑的勘察要求，綜合分析，認真施工，準確收集各方信息，科學(xué)合理的提供深基坑圍護方案所需各項參數(shù)，保證深基坑施工期間的穩(wěn)定和對周邊環(huán)境的有效保護。

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