巖土工程中基坑勘察技術(shù)綜述

從 偉

（中國建筑材料地質(zhì)勘查中心安徽總隊(duì)，安徽 合肥 230000）

巖土工程已經(jīng)成為土木工程重要組成部分，是工程項(xiàng)目施工順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。但在實(shí)際上，巖土工程自身具有一定的復(fù)雜性，整體施工難度大，尤其是在基坑勘察階段容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，最終成為影響工程施工質(zhì)量的重要因素。因此為了能有效避免質(zhì)量問題發(fā)生，需要掌握基坑勘察的常見技術(shù)，這也是本文研究的目的所在。

1 巖土工程中基坑勘察研究

在土木工程中，基坑勘察技術(shù)主要具有以下特征：1）基坑勘察具有事故突發(fā)性與高風(fēng)險(xiǎn)特征，施工期間可能出現(xiàn)安全隱患；2）因?yàn)椴煌貐^(qū)之間存在氣候等方面差異，因此在基坑勘察期間要分析氣候特征、水文條件等因素影響，正確認(rèn)識基坑勘察中的區(qū)域性特征［1］；3）每個(gè)地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境有明顯差異，導(dǎo)致基坑的條件存在差異。所以在選擇基坑勘察技術(shù)是也應(yīng)該做到因地制宜，選擇理想的勘察技術(shù)；4）不同地區(qū)的地質(zhì)條件會造成地形地貌出現(xiàn)差異，所以基坑勘察工程還需要臨時(shí)變更。

對于巖土工程而言，基坑勘察已經(jīng)成為整個(gè)工程項(xiàng)目中的重要組成部分，這是因?yàn)樯罨釉趲r土工程中十分常見，若在深基坑開挖施工中，若沒有進(jìn)行基坑勘察，而盲目的施工有可能破壞地層，最終影響工程項(xiàng)目的施工效果［2］。

2 在巖土工程基坑勘察中注意規(guī)避的問題

2.1 重視地形因素對勘察結(jié)果的影響

目前在巖土工程的地質(zhì)勘察中，很多技術(shù)人員都不重視項(xiàng)目周圍地形因素影響影響，造成基坑勘察結(jié)果不理想。例如在大型滑坡項(xiàng)目中，若工作人員沒有觀察四周的地貌特征，盲目勘察，只會將其作為一般的場地規(guī)劃，未發(fā)現(xiàn)滑坡體，這種情況會嚴(yán)重影響工程項(xiàng)目的施工效果，甚至?xí)茐幕咏Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2.2 勘察技術(shù)有限，勘察設(shè)備落后

雖然現(xiàn)階段勘察技術(shù)已經(jīng)得到長遠(yuǎn)發(fā)展，但是結(jié)合當(dāng)前巖土工程的實(shí)際情況可以發(fā)現(xiàn)，很多勘察技術(shù)沒有得到有效應(yīng)用，大部分情況下在基坑勘察中主要采用工程地質(zhì)勘察技術(shù)，而鉆探取樣技術(shù)、勘探孔勘察技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用效果不理想［3］。除此之外，相關(guān)單位勘察設(shè)備的更新?lián)Q代速度慢，已經(jīng)無法滿足未來巖土工程基坑勘察要求。

3 巖土工程中基坑勘察技術(shù)研究

3.1 工程地質(zhì)勘察技術(shù)

工程地質(zhì)勘察是一種常見的技術(shù)，常被應(yīng)用在普通地質(zhì)的巖土工程中，以地區(qū)的原始數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ)，整個(gè)技術(shù)的實(shí)施要點(diǎn)包括：1）勘察前先進(jìn)行初步勘察，對巖土工程場地內(nèi)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析；2）按照《巖土工程勘察規(guī)范》的相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合巖土工程本身的特征，分析巖土工程問題所產(chǎn)生的不良后果，對擬建建筑物的安全等級進(jìn)行分析，最終確定工程地質(zhì)勘察等級；3）提供單體建筑物或者建筑群的詳細(xì)勘察數(shù)據(jù)，了解巖土工程勘察資料以及巖土工程中巖土參數(shù)；針對建筑地基做單體評價(jià)，確定基坑類型、基礎(chǔ)形式以及基坑支護(hù)情況等，針對工程施工期間的降水等情況提出針對性應(yīng)對措施；4）了解建筑物范圍以及地層結(jié)構(gòu)情況，判斷巖土層的物理性質(zhì)；5）確定基坑范圍內(nèi)是否存在不良地質(zhì)現(xiàn)象，判斷不良地質(zhì)出現(xiàn)的原因以及分布范圍等，結(jié)合關(guān)鍵數(shù)據(jù)變化判斷不良地質(zhì)的危害程度；6）評估基坑地基土的地震效應(yīng)，確定基坑場地類型，判斷砂土、飽和土的類別等。

3.2 鉆探取樣技術(shù)

鉆探取樣技術(shù)能夠直接反映出深基坑地質(zhì)特征，該技術(shù)的主要優(yōu)勢就是能夠穿越軟弱土層，一般巖土工程項(xiàng)目中，地層結(jié)構(gòu)變化大并且下方巖土層力學(xué)性質(zhì)差，可以適當(dāng)增加鉆探孔，最終達(dá)到勘察的目的。鉆探取樣技術(shù)能夠揭露地層情況并進(jìn)行科學(xué)劃分，鑒定巖土性質(zhì)以及組分。同時(shí)通過鉆探取樣技術(shù)，能夠判斷地下水的成分，了解地下水的化學(xué)性質(zhì)以及物理性質(zhì)。除此之外，通過對鉆探孔所采取的巖石樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，判斷關(guān)鍵原材料的物理性質(zhì)。

在鉆孔取樣期間，需要關(guān)注以下幾點(diǎn)：1）鉆孔取樣的三要素包括直徑、孔深以及方向等。正常情況下，地質(zhì)勘察孔的鉆孔直徑為46-150mm，鉆孔的深度0-150m，鉆孔方向分為斜孔、定向孔以及垂直孔三種類型；2）鉆探取樣的基本程序。目前在鉆進(jìn)期間普遍采用沖擊鉆進(jìn)、沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)以及回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)等方法。提取的樣本，將附著在鉆具上與鉆頭一同提出，同時(shí)通過抽筒將樣本隨著取心器等提出空外，并通過沖洗液將樣本排除到孔外。最后用沖洗液處理護(hù)壁。

以沖擊回轉(zhuǎn)技術(shù)為例，該技術(shù)是鉆孔取樣的常見技術(shù)，常被應(yīng)用在硬塑或者可塑等高硬度土層。所以在巖土工程中，針對堅(jiān)硬的黏性土層基坑勘察，一開始在切入土層時(shí)需要嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，盡量以緩慢的速度鉆進(jìn)，這樣在遇到堅(jiān)硬土層時(shí)適當(dāng)增加鉆進(jìn)壓力。在鉆進(jìn)土層內(nèi)部之后，在原有鉆進(jìn)速度基礎(chǔ)上適當(dāng)增速，利用回次進(jìn)尺方法減少鉆具鉆進(jìn)期間所遭受阻力。同時(shí)，為了避免孔底出現(xiàn)真空情況，在鉆具回拉提升期間，需要嚴(yán)格巖土工程基坑勘察把控提升速度。在可塑性較強(qiáng)的土層實(shí)施鉆孔取樣時(shí)，沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)應(yīng)該始終維持在低速水平，并且在獲取樣本是應(yīng)該將樣本的采取率自作為重要評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。例如可以采用干孔卡方法，避免提取樣本時(shí)出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。

3.3 勘探孔勘察技術(shù)

目前在巖土工程基坑勘察中，勘探孔可以分為一般性孔與控制性孔兩種，而結(jié)合現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)可知，一般性孔的數(shù)量為控制性孔的兩倍。隨著相關(guān)技術(shù)發(fā)展，勘探孔勘察技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，其中的關(guān)鍵技術(shù)包括：1）勘探孔深度應(yīng)控制地基主要受力結(jié)構(gòu)，一般當(dāng)基層底面寬度小于等于5m時(shí)，勘察孔深對于條形基礎(chǔ)不應(yīng)小于基礎(chǔ)底面寬度的3倍，對于單獨(dú)柱基不應(yīng)小于1.5倍，且必須要大于等于5m；2）針對需要做變形計(jì)算的地基，控制型勘探孔深度的計(jì)算需要充分考慮地基變形情況；在變形計(jì)算期間，針對中低型壓縮土可取上覆土層有效自重壓力的20%深度；針對高壓縮性土層，取附加壓力等于上覆土層有效自重壓力的10%為最終深度；3）對于巖土工程基坑中存在地下構(gòu)筑物時(shí)，無法滿足抗浮設(shè)計(jì)要求，需設(shè)置錨桿位置，應(yīng)保證勘探孔深度應(yīng)滿足抗拔承載力評價(jià)要求。一般控制性勘探孔應(yīng)滿足穩(wěn)定性分布土層的需求，且按照土質(zhì)條件以及荷載變化情況，一般勘探深度要大于等于基底下0.8-1.0倍的基礎(chǔ)寬度；4）確定基坑場地的抗震類型，一般在鄰近無可靠的覆蓋層厚度資料時(shí)，可以按照巖土工程項(xiàng)目要求不止聲波測試孔；5）針對有大面積地面堆荷載時(shí)，需進(jìn)一步增加控制性勘探孔深度。

3.4 抽水試驗(yàn)

巖土工程的地質(zhì)勘察中一直關(guān)注地下水情況，地下水含量較高會直接影響建筑工程的穩(wěn)定性與安全性，所以通過抽水試驗(yàn)已經(jīng)成為基坑地質(zhì)勘察的重要組成部分，其作用主要集中為：1）通過抽水試驗(yàn)，能夠有效分析地下水成分，能判斷地下水的酸堿度與腐蝕性情況，并根據(jù)勘察結(jié)果確定防腐與防水工作思路；2）抽水試驗(yàn)?zāi)軌蚺袛嗟叵滤蛔兓闆r，采取針對性處理措施，避免因?yàn)榈叵滤兓l(fā)地基沉降［4］。

目前抽水試驗(yàn)的主要技術(shù)路徑包括1）鉆孔。試驗(yàn)中觀測孔與抽水孔施工可以與勘察鉆孔等結(jié)合在一起，在基坑勘察階段，通過選擇理想的試驗(yàn)位置以及孔深以及鉆井鉆孔，控制垂直度情況。正常情況下，觀測孔被布置在地下水流向的垂直方位，一般抽水孔距離需要根據(jù)含水層的影響半徑、厚度等進(jìn)行評價(jià)，正常情況下抽水孔的激勵為含水層厚度的1.8-2.0倍。一般巖土工程項(xiàng)目經(jīng)常涉及野外作業(yè)，所以為確保抽水試驗(yàn)結(jié)果，可用選用直徑為150mm的鉆頭，當(dāng)鉆孔深度達(dá)到理想埋深下，向孔內(nèi)下套管，直至含水層即可；2）試抽水。抽水之前洗井，目前常見的洗井方法分為很多種，包括活塞式洗井法、潛水泵抽水洗井方法等。在利用潛水泵洗井期間，在抽完水后打撈孔內(nèi)砂漿，再講井泵以及抽筒等設(shè)備放在井內(nèi)抽水。在正式抽水之前進(jìn)行幾次的試探性抽水，一般連續(xù)抽水的抽水量差距小于等于10%以內(nèi)是才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；3）抽水試驗(yàn)。一般巖土工程深基坑抽水試驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間為10h，在抽水期間，注意觀察動態(tài)數(shù)位變化以及涌水量曲線等，根據(jù)水量與水落程之間關(guān)系，準(zhǔn)確掌握深度。一般情況下，抽水試驗(yàn)需要三次降深，降深大小以及次數(shù)沒有具體要求，可以自由安排。在抽水前試驗(yàn)階段還需要觀察氣候變化，盡量在正常的氣候環(huán)境下進(jìn)行抽水試驗(yàn)。

4 結(jié)語

目前巖土工程基坑勘察技術(shù)已經(jīng)得到長遠(yuǎn)發(fā)展，就目前而言，基坑勘察中要注意創(chuàng)新工作方法，合理運(yùn)用各種勘察技術(shù)，有目的性的解決各種基坑施工問題，這樣才能有效避免工程施工質(zhì)量問題發(fā)生，確保巖土工程順利進(jìn)行。