建筑工程中巖土勘察和地基處理技術(shù)分析

毛建

（蘇州市建筑勘察院有限責(zé)任公司，江蘇蘇州215002）

0 引言

巖土勘察在建筑工程建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的關(guān)鍵作用。本文結(jié)合蘇州市某建筑工程勘察案例，對(duì)巖土勘察方法、勘探點(diǎn)布置、巖土性質(zhì)評(píng)價(jià)、地質(zhì)條件的潛在風(fēng)險(xiǎn)等進(jìn)行分析，基于此提出建議的地基基礎(chǔ)和基坑工程方案。

1 勘察方法及勘探點(diǎn)的施放

本工程勘察方法為原位取樣+室內(nèi)試驗(yàn)和靜力觸探原位測(cè)試相結(jié)合。

（1）機(jī)鉆取土：鉆探及取樣使用SH-30型鉆機(jī)，采用提土器回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的方法鉆探，每回次鉆進(jìn)1～2m，一般粘性土采用敞口活閥取土器采用重錘少擊法采取原狀土樣，砂土采用取砂器錘擊法采取。為減少勘探對(duì)場(chǎng)地的影響，勘察鉆探工作全部結(jié)束后，應(yīng)封閉鉆孔，并盡量采用原土回填。

（2）靜力觸探現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試：靜力觸探采用15T貫入設(shè)備，以地錨產(chǎn)生反力，使用雙橋靜力觸探探頭貫入，貫入過(guò)程中采用江蘇溧陽(yáng)LMC-D310記錄儀自動(dòng)記錄孔深、靜力觸探錐尖阻力qc、側(cè)摩擦力fs值等指標(biāo)數(shù)據(jù)。

（3）剪切波速測(cè)試：波速測(cè)試在機(jī)鉆孔中進(jìn)行，拾振裝置采用LC0154A加速度傳感器和LXC-5型井下三分量測(cè)量探頭，記錄儀采用RS1616K基樁動(dòng)測(cè)儀及筆記本電腦，檢測(cè)時(shí)三分量測(cè)量探頭由深至淺每隔1.0m進(jìn)行采樣直至地面下1.0m止。

（4）地下水位測(cè)量：潛水穩(wěn)定水位系采用鉆機(jī)不加水干鉆進(jìn)入粘性土層1.0m隔24h后測(cè)定的；微承壓水是采用φ146套管擊入粘性土層1.0m，再鉆入微承壓含水層，隔8d后測(cè)定的。采集潛水樣做了水化學(xué)分析。

（5）勘探點(diǎn)位置：勘探點(diǎn)應(yīng)布置在建筑角點(diǎn)和建筑周邊線上，勘探線、高層住宅勘探點(diǎn)間距均<30m、多層建筑及地下室勘探點(diǎn)間距均25m，其中高層建筑物控制性鉆、機(jī)鉆取土孔數(shù)量≥1/3?？刂瓶碧近c(diǎn)的探測(cè)孔深應(yīng)參照規(guī)范確定，取勘探孔深度應(yīng)取持力層厚度、地基變形計(jì)算深度、剪切波探測(cè)深度三者最大值。其他勘探點(diǎn)孔深可取樁長(zhǎng)加4m。

2 場(chǎng)地條件分析

2.1 不良地質(zhì)作用、場(chǎng)地穩(wěn)定性、建筑適宜性評(píng)價(jià)

本工程地處蘇州市吳中區(qū)，屬長(zhǎng)江三角洲沖積平原，地形平緩。由于數(shù)期歷史地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，蘇州處于東西向、北東向、及北西向三組斷裂的交匯地帶，多條構(gòu)造線相互疊加影響，導(dǎo)致巖體整體性明顯降低，剛度和強(qiáng)度不足，且地層塊體之間有多個(gè)接觸點(diǎn)，受力分散。因此本地區(qū)地層累積能量少，能量釋放多為中小型地震形式，與本地區(qū)迄今可查的地震歷史記錄相符。本地區(qū)總體地質(zhì)條件比較穩(wěn)定、地震活動(dòng)少、能量小且不存在引發(fā)場(chǎng)地嚴(yán)重失穩(wěn)、破壞的條件，也不存在其他的不穩(wěn)定因素及不良地質(zhì)作用（如巖溶、斷裂帶）等，故判定本場(chǎng)地穩(wěn)定，適宜進(jìn)行建筑。

2.2 特殊性巖土評(píng)價(jià)

本場(chǎng)地分布的特殊性巖土主要有素填土。素填土層主要為粘性土，含水率較高，呈軟塑狀態(tài)，且?jiàn)A雜植物纖維、碎石等，土質(zhì)不均勻、欠固結(jié)。該層土抗剪強(qiáng)度低、壓縮性高，在地基基礎(chǔ)施工工程中易出現(xiàn)承載力不足，變形過(guò)大等情況；且由于該層土抗剪強(qiáng)度低，對(duì)基坑施工有較大影響，建議加強(qiáng)基坑圍護(hù)和排水措施配合施工。

2.3 場(chǎng)地地質(zhì)條件可能造成的工程風(fēng)險(xiǎn)

（1）場(chǎng)地表層的素填土含水率較高、固結(jié)時(shí)間短，為欠固結(jié)軟塑土，對(duì)地基承載力和變形均有不利影響，沉樁施工時(shí)較難滿足沉樁設(shè)備的承載力要求，建議必要時(shí)可鋪設(shè)一定厚度的建筑垃圾，確保樁基施工設(shè)備正常運(yùn)行。

（2）擬建場(chǎng)地原為拆遷場(chǎng)地，局部區(qū)域淺部存在尚未清除的建筑物基礎(chǔ)等地下障礙物，但無(wú)法查明原基礎(chǔ)的具體分布形態(tài)。建議建設(shè)單位在地基基礎(chǔ)施工前，收集擬建場(chǎng)地原建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料，必要時(shí)進(jìn)行專門地下障礙物調(diào)查或委托專業(yè)單位查明地下障礙物的分布，進(jìn)一步對(duì)擬建場(chǎng)地地下障礙物進(jìn)行摸排。

（3）本工程場(chǎng)地周邊均為道路、場(chǎng)地北側(cè)為南湖路高架，高層建筑物與高架最小距離約61m，可忽略本工程對(duì)高架基礎(chǔ)的影響。但軟塑土中進(jìn)行沉樁施工會(huì)有明顯的擠土效應(yīng)，應(yīng)在施工設(shè)計(jì)組織時(shí)采取必要措施，如控制沉樁施工速度，按間隔對(duì)稱安排施工順序，設(shè)置一定數(shù)量泄壓孔等，減少沉樁施工對(duì)道路、管線及已沉基樁產(chǎn)生危害。

（4）本工程基坑安全等級(jí)為二級(jí)，基坑周壁土層工程性能較差，且地下水位高，設(shè)計(jì)開挖深度大，應(yīng)對(duì)基坑施工進(jìn)行組織設(shè)計(jì)。

（5）工程開挖范圍較大，且開挖深度分布不均勻，對(duì)局部開挖較深部位，應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行基坑施工設(shè)計(jì)論證?；娱_挖過(guò)程中應(yīng)遵循均衡對(duì)稱卸載的原則，基坑周邊堆載應(yīng)嚴(yán)格控制，不得超過(guò)設(shè)計(jì)值；開挖時(shí)應(yīng)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)措施，減少施工中碰撞的不利影響。開挖過(guò)程中嚴(yán)禁超挖，坑底達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后應(yīng)盡快封閉，不得出現(xiàn)水浸或暴露等情況。地下結(jié)構(gòu)施工應(yīng)盡快進(jìn)行。基坑內(nèi)土方開挖邊坡穩(wěn)定性或支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對(duì)周圍環(huán)境的影響；基坑開挖對(duì)樁基礎(chǔ)可能造成的偏移、斷樁等影響。

（6）場(chǎng)地局部微承壓水埋藏較淺，微承壓水的滲流會(huì)嚴(yán)重影響基坑穩(wěn)定性，因此需驗(yàn)算基坑的抗?jié)B流穩(wěn)定性，并采取有效降水措施配合施工，將施工期間微承壓水位控制在基底下0.5～1.5m，以確?；影踩┕ぁ?/p>

2.4 場(chǎng)地地震效應(yīng)評(píng)價(jià)

（1）基本參數(shù)：場(chǎng)地設(shè)防烈度、設(shè)計(jì)基本加速度、建筑設(shè)防類別均可查閱《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2010）。

（2）位置判斷：本場(chǎng)地地形地貌條件單一，無(wú)不良地質(zhì)作用。擬建場(chǎng)地局部填土厚度較大，根據(jù)調(diào)查及勘察資料：場(chǎng)地局部填土較大是由于近期對(duì)原有廠房基礎(chǔ)挖除時(shí)人為導(dǎo)致，其分布范圍較小且不連續(xù)，結(jié)合本工程滿場(chǎng)地設(shè)置一層地下室（局部二層），淺部填土基本已挖除，局部填土對(duì)本工程影響不大，因此本場(chǎng)地應(yīng)屬可進(jìn)行建設(shè)的抗震一般地段。

（3）場(chǎng)地特征周期：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)共32個(gè)鉆孔采用檢層法進(jìn)行剪切波速測(cè)試，在地面以下20m深度范圍內(nèi)，各土層剪切波速范圍為148～170m/s，根據(jù)剪切波傳播時(shí)間不變的原則，計(jì)算平均值為160.5m/s，查閱區(qū)域地質(zhì)資料，結(jié)合本次勘察結(jié)果，判定場(chǎng)地類別為III類，查規(guī)范得Tg=0.45s。但場(chǎng)地特征在III類和IV類分界線附近，分別確定兩者對(duì)應(yīng)的場(chǎng)地特征周期，并用插值法計(jì)算，最終確定場(chǎng)地特征周期為0.54s。

（4）場(chǎng)地液化：根據(jù)抗震規(guī)范，地面以下20m范圍內(nèi)的最不利土層為砂質(zhì)粉土，根據(jù)液化判別參數(shù)，該土層不液化，無(wú)需相應(yīng)的抗液化措施。

（5）其他條件：本場(chǎng)地?zé)o滑坡、崩塌、液化和震陷等地質(zhì)災(zāi)害，場(chǎng)區(qū)巖土地震穩(wěn)定性良好。

2.5 樁基礎(chǔ)條件評(píng)價(jià)

地質(zhì)勘探的中間層土體粉砂夾粉土層為中密～密實(shí)狀態(tài)，分布范圍為所有擬建場(chǎng)地，揭露厚度1.8～12.2m，層面標(biāo)高-26.66～-22.17m，分布基本穩(wěn)定、工程性能較好，具有較好的樁端承載能力；粉質(zhì)粘土層呈軟塑～可塑狀態(tài)，分布范圍為所有擬建場(chǎng)地，揭露厚度1.0～18.8m，層面標(biāo)高-41.84～-29.17m，工程性能一般～較好，具有一定的樁端承載能力；砂質(zhì)粉土層呈密實(shí)狀態(tài)，分布范圍為局部擬建場(chǎng)地，該層在分布范圍內(nèi)揭露厚度5.9～8.3m，層面標(biāo)高-35.79～-33.42m，工程性能較好，具有較好的樁端承載力。如本工程高層住宅采用樁基礎(chǔ)，樁端持力層為粉砂夾粉土層或粉質(zhì)粘土層、砂質(zhì)粉土層，可滿足上部結(jié)構(gòu)的荷載及變形要求。結(jié)合持力層的埋深及其樁端承載能力等因素，綜合認(rèn)為本工程樁基條件較好。

3 地基基礎(chǔ)方案

本工程各擬建高層住宅荷載較大，建議采用樁基礎(chǔ)。綜合分析地質(zhì)地層特征參數(shù)、高程住宅結(jié)構(gòu)形式、高層建筑荷載特征等因素，建議敞口PHC管樁為最優(yōu)選擇，管徑取500～600mm。樁基礎(chǔ)的單樁豎向極限承載力可采用各土層qsik、qpk值可查閱相應(yīng)的樁基技術(shù)規(guī)范。

4 基坑工程

4.1 對(duì)圍護(hù)方案的建議

本工程基坑周壁土層工程性能較差，且地下水位高、開挖深度大，需對(duì)基坑施工進(jìn)行組織設(shè)計(jì)?？紤]周邊環(huán)境條件對(duì)基坑施工的限制（地下邊線靠近用地紅線，最短距離甚至少于5m），結(jié)合已有工程經(jīng)驗(yàn)：本工程1層地下室基坑一般可選用懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)，2層地下室的外側(cè)可采用灌注樁排樁的支護(hù)手段，同時(shí)應(yīng)避免在基坑周圍堆載。

4.2 對(duì)降水、排水及止水方案的建議

由于場(chǎng)地潛水水位較高，基坑開挖后將從坑壁涌入基坑，但其水量不大，可采用明排法將其排除。場(chǎng)地局部微承壓水埋藏較淺，微承壓水的滲流會(huì)嚴(yán)重影響基坑穩(wěn)定性，因此需驗(yàn)算基坑的抗?jié)B流穩(wěn)定性，并采取有效地降水措施配合施工，將施工期間微承壓水位控制在基底下0.5～1.5m，以確?；影踩┕?。因此建議在坑內(nèi)明水排水時(shí)，同時(shí)應(yīng)進(jìn)行微承壓水降水，防止在抽排明水時(shí)，基坑底部滲流失穩(wěn)。

4.3 基坑開挖

工程開挖范圍較大，且開挖深度分布不均勻，對(duì)局部開挖較深部位，應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行基坑施工設(shè)計(jì)論證?；娱_挖過(guò)程中應(yīng)遵循均衡對(duì)稱卸載的原則，基坑周邊堆載應(yīng)嚴(yán)格控制，不得超過(guò)設(shè)計(jì)值；開挖時(shí)應(yīng)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)措施，減少施工中碰撞的不利影響。開挖過(guò)程中嚴(yán)禁超挖，坑底達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后應(yīng)盡快封閉不得出現(xiàn)水浸或暴露等情況。地下結(jié)構(gòu)施工應(yīng)盡快進(jìn)行。