溫州地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)常見巖土工程問題及其與勘察工作的關(guān)系

周振付 陳世明

溫州地處我國東南沿海，特殊的地理環(huán)境和地質(zhì)構(gòu)造背景決定了溫州地基土地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性質(zhì)多變的特點(diǎn)。在工程建設(shè)特別是地基基礎(chǔ)施工中，經(jīng)常性地遇到由于地基土性質(zhì)差異性和特殊性引起的巖土工程地質(zhì)問題。如何合理、正確地解決上述問題，使勘察工作更具專業(yè)性、針對(duì)性，是我們巖土人所面臨的現(xiàn)實(shí)課題和嚴(yán)峻技術(shù)挑戰(zhàn)。本文通過基礎(chǔ)施工中典型的工程案例收集分析，總結(jié)基礎(chǔ)工程中的巖土、工程地質(zhì)問題，進(jìn)而指導(dǎo)本地區(qū)工程勘察重點(diǎn)和要點(diǎn)的確立，更好地服務(wù)于工程建設(shè)。

一、臨江、瀕海地區(qū)深基坑涌水問題

1、工程概況

場(chǎng)地位于溫州沿江路，北側(cè)臨近甌江。擬建物地上21層，地下1層，框架樁基礎(chǔ)?；硬捎妹芘陪@孔灌注樁+內(nèi)支撐支護(hù)，地下水控制采用懸掛式水泥土墻帷幕和排樁支護(hù)體系組合。

2、場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

3、工程事故原因分析和工程地質(zhì)問題

本工程基坑采用密排鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐支護(hù)，地下水控制采用懸掛式水泥土墻帷幕和排樁支護(hù)體系組合。基坑開挖深度4.8-5.5m，分層分塊開挖，坑內(nèi)集水明排。當(dāng)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高附近時(shí)，坑底多處出現(xiàn)地下水上涌現(xiàn)象，并發(fā)生明顯的滲流破壞，根據(jù)出水位置可確認(rèn)其與勘察孔重合。經(jīng)過多方調(diào)查、分析，造成坑底涌水原因主要有以下幾點(diǎn)：

①由于勘探孔施工，揭穿了②1含細(xì)砂淤泥層，并成為②2含淤泥細(xì)砂中微承壓水排泄通道（見示意圖）。

②當(dāng)鉆探結(jié)束一定時(shí)間后，下部淤泥類軟土因應(yīng)力較高發(fā)生縮徑而使孔管堵塞，阻止了②2含淤泥細(xì)砂中微承壓水向下部卵礫石層排泄。

③當(dāng)截水帷幕中局部水泥土墻搭接寬度不足，效果不佳，或存在較嚴(yán)重的施工構(gòu)造縫隙時(shí)，②2含淤泥細(xì)砂得到側(cè)向地層特別是附近甌江水體的充分補(bǔ)給。在微承壓水頭作用下，地下水向基坑內(nèi)排泄，造成坑底涌水和滲流破壞。

4、巖土工程勘察工作

國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程地質(zhì)勘探與取樣技術(shù)規(guī)程》第13章規(guī)定，“勘察施工的鉆孔、探井、探槽等，應(yīng)在勘探工作結(jié)束后，根據(jù)工程要求選用適宜的材料回填。對(duì)隔水有特殊要求時(shí)，可用水泥漿或4：1水泥、膨潤(rùn)土漿液，通過泵送由孔底向上回灌充填”。

本工程深基坑施工時(shí)，②2含淤泥細(xì)砂微承壓水及其補(bǔ)給來源是不可忽視的水文地質(zhì)問題，屬于“對(duì)隔水有特殊要求”的建設(shè)工程。在實(shí)際勘察工作中，往往只注重地層結(jié)構(gòu)的查明和地基基礎(chǔ)參數(shù)的確定，而忽視了地下水的作用。本次勘察結(jié)束后，未按要求進(jìn)行鉆孔回填，在下部軟土縮徑致鉆孔閉塞和截水結(jié)構(gòu)有缺陷等因素的共同影響下，最終引發(fā)②2含淤泥細(xì)砂中微承壓水上涌并向基坑內(nèi)排泄，造成一定的滲流破壞。

二、濱海軟土地區(qū)大面積管樁施工中樁體上涌、斜歪和斷樁

1、工程概況

溫州濱海某工地，地上7層，地下1層，框架結(jié)構(gòu)，采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)（有效）45-48m，樁徑600-650mm?；硬捎妹芘陪@孔灌注樁+內(nèi)支撐支護(hù)，地下水控制采用懸掛式水泥土墻帷幕和排樁支護(hù)體系組合。場(chǎng)地周邊新建有廠房、公寓等，相距35-200m，其基礎(chǔ)均采用預(yù)應(yīng)力管樁，且基礎(chǔ)完成時(shí)間14-150天不等。

2、場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

3、工程事故原因分析

在預(yù)應(yīng)力管樁施工前，施工單位提交了相應(yīng)的施工方案，該方案經(jīng)審核基本符合有關(guān)規(guī)范要求。

場(chǎng)地周邊地塊均采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，且施工完成時(shí)間間隔較短，特別是場(chǎng)地北側(cè)公寓樓，距離僅30余米，基礎(chǔ)完成時(shí)間不足半月。由此產(chǎn)生的擠土效應(yīng)造成了地應(yīng)力急劇增大。按照設(shè)計(jì)要求，樁長(zhǎng)以標(biāo)高控制為主，貫入度為輔，實(shí)際施打過程中，由于地應(yīng)力增大，在樁長(zhǎng)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高前約8-10m時(shí)，貫入度逐漸變小，跳錘高度增加，并在施工后期階段尤為明顯。試樁總數(shù)3根，其動(dòng)測(cè)曲線反映，有2根樁上部約4.2-4.5m處出現(xiàn)較為明顯的斷裂反射現(xiàn)象，另1根完整性較好，前2根樁靜載荷試驗(yàn)時(shí)均出現(xiàn)不同程度的陡降現(xiàn)象，而后漸趨穩(wěn)定，單樁豎向抗壓極限值承載力僅為設(shè)計(jì)值的65-85%，不能滿足設(shè)計(jì)要求?；娱_挖后，發(fā)現(xiàn)有近20%基樁樁身不同程度發(fā)生同向偏移和傾斜。

根據(jù)上述工程施工環(huán)境和基樁檢測(cè)結(jié)果分析，場(chǎng)地處于高應(yīng)力環(huán)境，特別是北側(cè)公寓樓樁基礎(chǔ)完工不足半月，錘擊沉樁（特別是深部）貫入度明顯比空曠場(chǎng)地的大。由于樁身對(duì)地基土的不均勻擠密作用，導(dǎo)致樁身豎向受拉、水平向擠壓，部分樁頂水平位移明顯，樁體上涌量較大，部分管樁接頭脫落而使承載力等不能滿足設(shè)計(jì)要求。

4、巖土工程勘察工作

本項(xiàng)目建設(shè)方要求勘察工期很短，從勘察結(jié)束到樁基礎(chǔ)施工間隔約30余天?？辈炱陂g，場(chǎng)地周邊工地正在進(jìn)行樁基施工，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和機(jī)組施工人員已經(jīng)明顯察覺地下應(yīng)力場(chǎng)的異常現(xiàn)象，如鉆孔縮口迅速、孔隙水壓力增高等。由于種種原因，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員未將這一重要的巖土工程現(xiàn)象詳細(xì)記錄，亦未向項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和技術(shù)主管部門匯報(bào)，導(dǎo)致勘察成果中對(duì)場(chǎng)地高應(yīng)力環(huán)境無任何描述和評(píng)價(jià)。

通過對(duì)本工程勘察工作的分析，可總結(jié)以下2點(diǎn)：

a、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)善于抓住勘察要點(diǎn)，對(duì)個(gè)別特殊、異?，F(xiàn)象除了如實(shí)記錄外，還應(yīng)向項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及時(shí)匯報(bào)。

b、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)經(jīng)常深入工地現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)勘察施工，及時(shí)掌握施工揭示的異常工程地質(zhì)現(xiàn)象，并在成果中建議相關(guān)施工注意事項(xiàng)。

三、地下天然氣對(duì)基礎(chǔ)施工的影響

1、工程概況

浙江平陽某交通樞紐工程，位于海積平原區(qū)，擬建高架橋基礎(chǔ)采用大直徑樁，樁長(zhǎng)約65m。

2、場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地地基土以海積軟土為主。上部約41m為淤泥類軟土，中部為海相、湖泊相粘土、粉質(zhì)粘土，間夾薄層細(xì)砂、貝殼，下部為河流相卵礫石層。軟土中貝殼、半碳化植物碎屑較多見，卵石層頂面多為粉細(xì)砂混貝殼薄層，局部見碳化植物碎屑富集成層。這些生物腐植物化石分布不均勻，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，其產(chǎn)狀多呈薄層、透鏡體狀，部分為混合狀，連續(xù)性一般較差。主要發(fā)育于海相軟土、湖泊相粘性土界面處，湖泊相粘性土、河流相卵礫石層界面處，此外，海積軟土中貝殼、植物殘屑零星狀分布，分布不均勻。

貝殼、半碳化植物等有機(jī)質(zhì)的腐爛分解，產(chǎn)生以甲烷為主的地下天然氣，主要儲(chǔ)存于薄層粉細(xì)砂和卵石層孔隙中，并在上覆土層自重壓力下達(dá)到應(yīng)力平衡。由于鉆探揭露，釋放了上覆土壓力，改變了其儲(chǔ)藏空間的應(yīng)力環(huán)境，從而造成天然氣的噴逸現(xiàn)象。在該場(chǎng)地勘察施工中，4孔有地下天然氣突逸現(xiàn)象，3孔見零星氣泡冒出，約占勘探孔總量15%。其最大噴出高度約10m，歷時(shí)12-96小時(shí)不等。由于水氣噴發(fā)，對(duì)孔壁造成極大的破壞，多數(shù)鉆孔孔口破損變大（直徑由原來十幾厘米擴(kuò)大為0.5-1.0米），最大可達(dá)1.5米，據(jù)此推算的氣水壓力值可達(dá)0.60Mp以上。

3、工程事故原因分析

該交通樞紐工程基礎(chǔ)施工中，多處發(fā)生天然氣噴涌現(xiàn)象，但規(guī)模遠(yuǎn)較勘察施工階段小，以冒泡涌氣為主，一般不會(huì)造成噴發(fā)現(xiàn)象。這是因?yàn)榛A(chǔ)施工樁徑較大，加之經(jīng)過勘探孔的泄壓釋放，氣壓有所下降。盡管如此，鉆孔灌注樁施工時(shí)仍發(fā)生翻漿現(xiàn)象，造成了樁身混凝土流失、離析、膠結(jié)不實(shí)以及蜂窩夾泥等現(xiàn)象，給成樁質(zhì)量帶來嚴(yán)重的不良影響。

事故發(fā)生后，各方責(zé)任主體立即啟動(dòng)相關(guān)應(yīng)急預(yù)案，經(jīng)調(diào)查研究，一致認(rèn)為在天然氣富集區(qū)，應(yīng)事先有針對(duì)性地施工泄壓放氣鉆孔，并根據(jù)氣量大小決定鉆孔數(shù)量和排放時(shí)間，在天然氣壓力減小到對(duì)樁基施工無影響時(shí)，方可進(jìn)行基礎(chǔ)施工。

4、巖土工程勘察工作

本項(xiàng)目勘察報(bào)告中未對(duì)地下天然氣進(jìn)行有關(guān)描述和評(píng)價(jià)。盡管勘察施工中屢有天然氣突逸并造成較大的破壞后果，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員卻未進(jìn)行相應(yīng)描述記錄，將地下天然氣排除在巖土工程勘察工作范圍以外。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及相關(guān)管理人員大多知曉此類事件，并多次親臨現(xiàn)場(chǎng)處理，卻在編著勘察成果時(shí)對(duì)此現(xiàn)象未予描述評(píng)價(jià)，給工程建設(shè)造成不必要的損失。

四、人工挖孔樁地下水作用下的巖面接觸沖刷問題

1、工程概況

浙江瑞安某中學(xué)教學(xué)樓，5層，框架結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)，建筑平面形態(tài)簡(jiǎn)單，無地下室。

2、場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

3、基礎(chǔ)施工中的工程地質(zhì)問題

根據(jù)勘察報(bào)告建議，基礎(chǔ)施工采用人工挖孔樁，樁長(zhǎng)要求全斷面進(jìn)入⑩3強(qiáng)-中風(fēng)化基巖1.00m以上，樁徑800mm。施工中，按照有關(guān)要求采用工程逆作法即時(shí)支?；炷磷o(hù)壁，通風(fēng)、出渣等均按規(guī)范要求進(jìn)行，但對(duì)地下水的控制僅采用孔內(nèi)集水明排，未采取相關(guān)的截水措施。

當(dāng)挖至④3礫砂層時(shí)，孔內(nèi)出現(xiàn)較大的涌水，同時(shí)產(chǎn)生一定的流砂、流土和滲流破壞（見人工挖孔樁地下水作用下的巖面接觸沖刷破壞示意圖）。當(dāng)增大水泵抽水強(qiáng)排時(shí)，場(chǎng)地附近出現(xiàn)不同程度的地面開裂、沉降，樁基施工被迫停止。經(jīng)各方責(zé)任主體調(diào)查研究，最終基礎(chǔ)方案改為鉆孔灌注樁。

4、巖土工程勘察工作

本工程勘察項(xiàng)目詳勘報(bào)告中，水文地質(zhì)條件描述較為簡(jiǎn)單，僅對(duì)潛水穩(wěn)定水位作出定量描述，④3礫砂層微承壓水只是概略評(píng)述，特別是基礎(chǔ)方案建議以人工挖孔樁作為首選基礎(chǔ)形式，與場(chǎng)地工程地質(zhì)條件較大不符。在施工條件論證和有關(guān)基礎(chǔ)施工注意事項(xiàng)中均未對(duì)地下水的影響進(jìn)行相關(guān)論證說明。報(bào)告中，勘察要點(diǎn)不突出，照搬常規(guī)軟土地區(qū)工作方法進(jìn)行巖土工程的評(píng)價(jià)，對(duì)本工程的特殊性缺乏有效而明確的針對(duì)性。

五、高低層（不同基礎(chǔ)形式）建筑差異性沉降問題

1、工程概況

溫州某醫(yī)院新建門診樓，場(chǎng)地位于山體坡麓地帶，地質(zhì)條件復(fù)雜。門診樓4層，框架結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)，門診樓東側(cè)敷設(shè)1層多功能大廳，采用壓密處理素填土上的柱下十字交叉鋼筋混凝土基礎(chǔ)。

2、場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

本工程場(chǎng)地位于山前過渡地帶，地質(zhì)條件復(fù)雜多變，近山地段以巖、土組合地基為主，遠(yuǎn)山地段逐漸過渡為海積軟土平原區(qū)，同時(shí)，場(chǎng)地多處分布水生植物種植地、魚池等濕地、泥沼地。

3、巖土工程地質(zhì)問題

門診樓為4層框架結(jié)構(gòu)建筑，采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，敷設(shè)的多功能廳為壓實(shí)填土地基上的柱下十字交叉基礎(chǔ)，其與主樓（門診樓）之間設(shè)置了永久性的沉降縫。場(chǎng)地回填土厚度一般1-2m，局部達(dá)到3.5m。該處原為漁塘水池，深度不大但池底淤泥極軟，局部為泥炭，其壓縮性很高，固結(jié)歷時(shí)長(zhǎng)，工程地質(zhì)性質(zhì)極差。由于工期緊迫，施工單位日夜作業(yè)，并且未對(duì)池底淤泥進(jìn)行挖除換填，邊回填邊壓實(shí)。地基處理結(jié)束后也未進(jìn)行平板載荷試驗(yàn)確定地基承載力，直接進(jìn)行了淺基礎(chǔ)施工。主體結(jié)構(gòu)完成不久便出現(xiàn)較嚴(yán)重的不均勻沉降，特別是敷設(shè)多功能廳與主樓連接處，沉降差遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)預(yù)留高度并出現(xiàn)歪斜現(xiàn)象，縱橫墻均不同程度出現(xiàn)斜裂縫，室內(nèi)地面亦出現(xiàn)波狀起伏和開裂。經(jīng)過施工方補(bǔ)強(qiáng)、修復(fù)處置，暫時(shí)緩解了不均勻沉降現(xiàn)象，但投入使用后不久，上述問題再次出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了建筑物觀感和使用安全。

4、巖土工程勘察工作

按照勘察綱要，本工程勘察工作要點(diǎn)是：查明地基土分布規(guī)律、工程性質(zhì)等工程地質(zhì)條件，以及危害場(chǎng)地安全的不良地質(zhì)作用和現(xiàn)象等。場(chǎng)地內(nèi)魚池濕地淤泥土性極差，屬典型的不良地質(zhì)現(xiàn)象。多功能廳以壓實(shí)回填土作為地基，在勘察綱要中并未著重列出?？辈靾?bào)告中建議門診樓采用樁基礎(chǔ)，敷設(shè)的多功能廳采用淺基礎(chǔ)，除了對(duì)淺基礎(chǔ)有關(guān)的一般性建議外，并無對(duì)池底淤泥換墊層處理以及壓實(shí)填土施工工法、承載力載荷試驗(yàn)等的相關(guān)建議，特別是對(duì)高低層（不同基礎(chǔ)形式）建筑差異性沉降問題，嚴(yán)重估計(jì)不足，給本工程的建設(shè)帶來一定不利影響。

建設(shè)項(xiàng)目是一個(gè)完整的系統(tǒng)工程，各方責(zé)任主體分工協(xié)作，相得益彰，任何一方出現(xiàn)問題都會(huì)影響其上、下工序的協(xié)同配合，嚴(yán)重時(shí)將直接影響工程質(zhì)量。巖土工程勘察是工程建設(shè)不可或缺的責(zé)任主體之一，如何加強(qiáng)勘察要點(diǎn)的研究，使勘察工作更具有針對(duì)性，更加符合個(gè)體工程的實(shí)際，將是巖土工程勘察工作重要發(fā)展方向之一。