巖土工程勘察場地基礎(chǔ)選型分析與探討

翟志海

（廣西壯族自治區(qū)第四地質(zhì)隊(duì)，廣西 南寧 530031）

工作人員對巖土工程進(jìn)行勘察主要是為了了解建筑工程中巖土層的分布、深度以及類型，與工程實(shí)際特性相結(jié)合，參照建筑實(shí)際規(guī)模、功能和性質(zhì)等特點(diǎn)，進(jìn)而為工程設(shè)計(jì)與施工等環(huán)節(jié)提供科學(xué)的基礎(chǔ)性方案。在淺基礎(chǔ)不能滿足建筑設(shè)計(jì)的需求時，樁基礎(chǔ)應(yīng)用的范圍也愈發(fā)廣泛，那么技術(shù)人員如何根據(jù)實(shí)際建筑工程，選擇那些科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)又可以滿足設(shè)計(jì)需求的樁型，就需要和地層狀況相結(jié)合，分析工程施工特點(diǎn)，對現(xiàn)有施工技術(shù)等進(jìn)行了解，經(jīng)過綜合比較后決定，所以對工程場地的地質(zhì)狀況進(jìn)行勘察，然后按照設(shè)計(jì)需求選擇合適的基礎(chǔ)類型就是勘察所需關(guān)注的重點(diǎn)。而且對不同基礎(chǔ)類型來說，巖土工程分析評價(jià)也有不同的側(cè)重點(diǎn)，需注意問題也有一定差異，下面進(jìn)行具體分析。

1 建筑工程基礎(chǔ)選型特征

1.1 選型方案較多且復(fù)雜

對建筑工程來說，基礎(chǔ)選型是非常重要的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，如果基礎(chǔ)選型不合理，不僅帶來很大的浪費(fèi)現(xiàn)象，還會留下嚴(yán)重的安全隱患。比如某縣城一條大道的兩側(cè)，其上部土是砂礫土，厚度超過30m，整體比較均勻，這一區(qū)域內(nèi)規(guī)劃建設(shè)大部分是多層建筑，屬于適合淺基礎(chǔ)方案的地域。但是，現(xiàn)實(shí)施工時大部分勘察報(bào)告并沒有開展土層實(shí)驗(yàn)，大部分施工單位使用樁基礎(chǔ)方案，雖然工程的安全性得到有效提高，但工程工期以及造價(jià)等也都有顯著增加，這就屬于保守浪費(fèi)現(xiàn)象。在當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的情況下，國內(nèi)建筑工程行業(yè)有了飛速發(fā)展，各種新型方法、技術(shù)、工藝等都有廣泛應(yīng)用，這也是選擇基礎(chǔ)選型的方法，與后續(xù)的處理方式等都有了更大發(fā)展。從當(dāng)前實(shí)際情況來看，建筑工程設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)人員使用新型方法和工藝的情況也不斷增加，進(jìn)而使得工程基礎(chǔ)選型方案更加復(fù)雜和多樣化，需要結(jié)合具體情況、具體選擇。

1.2 工程信息化程度相對較高

當(dāng)前，隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，社會信息化程度也在持續(xù)增加，建筑行業(yè)獲取信息的重要性也愈發(fā)突顯，特別是在城市化快速發(fā)展的背景下，各種建筑工程的數(shù)量、規(guī)模也在不斷增加，工程內(nèi)涉及到的技術(shù)和投資等情況也愈發(fā)復(fù)雜，這就需要工程各單元能夠及時了解和掌握相關(guān)技術(shù)信息的變化，及時了解市場相關(guān)動態(tài)，然后對多方信息進(jìn)行綜合分析，以此為基礎(chǔ)，選擇最有效的信息開展基礎(chǔ)選擇，進(jìn)而確保基礎(chǔ)選型環(huán)節(jié)朝著信息化方向發(fā)展。

1.3 性能要求增加

建筑工程在開展基礎(chǔ)選型時，其選擇的系統(tǒng)必須確保能夠有效滿足各種指標(biāo)和性能的需求，而且要能夠?qū)Ω鞣N性能的目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。不僅如此，除了要實(shí)現(xiàn)既定的目標(biāo)外，還要保證建筑上部的結(jié)構(gòu)、基坑的支護(hù)工程、工程周邊地質(zhì)環(huán)境和性能指標(biāo)相互匹配適應(yīng)。所以在對性能目標(biāo)進(jìn)行選擇時，存在很多矛盾性和非線性，就要根據(jù)性能需求，做好各種優(yōu)化處理措施。

2 工程概況

某市一擬建工程場地，位于開發(fā)區(qū)，該工程主要有六層住宅建筑，局部有一層地下室，地上建筑的總面積大約是三萬平方米，地下建筑的總面積大概是九千四百平方米。工程整體結(jié)構(gòu)采用框架結(jié)構(gòu)，建筑的高度大約是20m，一層地下室的埋深是3.5m。

場地概況：該工程場地南北長是260m，東西長為220m，場地范圍地面的高差起伏相對較大，地面的標(biāo)高在223.56m～233.72m范圍中。地勢北面較高南面低，最大的高差是10.16m，整體是低山丘陵地貌。該區(qū)域夏季多雨、天氣炎熱，冬季干燥、比較寒冷。

3 場地主要地層分布

3.1 地層分布狀況

場地現(xiàn)場勘察所揭示的巖土特性由上至下敘述如下：

第①層為雜填土，顏色為比較雜亂，由各種生活與建筑垃圾、粘性土以及碎石等回填，局部位置是素填土，整體結(jié)構(gòu)比較松散，密度也不均勻，而且場地南面部分是耕土，其內(nèi)含有不少植物的根莖，受到人為因素的影響較大。第一層的厚度有較大變化，分布也不均勻，層厚在0.5m～2.1m之間。

第②層是粉質(zhì)黏土，顏色為褐色、褐黃色，局部存在夾硬的塑薄層，該層厚度在0m～2.6m范圍內(nèi)，局部存在缺失現(xiàn)象，孔隙比e=0.783，壓縮系數(shù)平均值a1-2=0.15Mpa-1，屬于中等壓縮性土，承載力推薦值大約在180kpa～200kpa范圍內(nèi)。

第②-1層是粉質(zhì)黏土混砂，顏色是灰黃色、褐色，可塑狀態(tài)，該層厚度在2.0m～3.7m范圍內(nèi)，含砂量也不均勻，孔隙比e=0.743，壓縮系數(shù)平均值a1-2=0.23Mpa-1，屬于中等壓縮性土，承載力推薦值大約在170kpa～190kpa范圍內(nèi)。

第③層是有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)黏土，顏色是灰色、灰黑色，狀態(tài)大部分是可塑，局部是軟塑狀態(tài)，飽和，該層厚度在4.0m～8.8m范圍內(nèi)，有機(jī)質(zhì)的含量是3.9%～8.7%，平均含量是5.7%，用手觸摸會有光滑的感覺，會聞到臭味，孔隙比e=0.83，壓縮系數(shù)平均值a1-2=0.33Mpa-1，屬于中等壓縮性土，承載力推薦值大約在130kpa～150kpa范圍內(nèi)。

第③-1層，屬于弱泥炭質(zhì)土，顏色是灰黑色，軟塑狀態(tài)，該層厚度在0m～2.9m之間，部分存在缺失，飽和，有機(jī)質(zhì)的含量是9.7%～12.1%，平均含量是10.8%，孔隙比e=1.432，壓縮系數(shù)平均值a1-2=0.55Mpa-1，屬于高壓縮性土，承載力推薦值大約在60kpa～80kpa范圍內(nèi)。

第③-2層是有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)黏土，顏色是灰色或灰黑色，頂部位置部分還存在褐色的粉質(zhì)黏土混粉細(xì)砂，但是薄厚程度卻不一致，分布狀況也不均勻，這一層整體呈現(xiàn)出可塑～軟塑狀態(tài)，飽和，該層能厚度在3.0m～6.3m之間，有機(jī)質(zhì)的含量是3.1%～7.8%，平均含量是5.5%，孔隙比e=0.878，壓縮系數(shù)平均值a1-2=0.53Mpa-1，屬于高壓縮性土，承載力推薦是大約在90kpa～110kpa范圍內(nèi)。這一層相對特殊，只可以在Ⅱ區(qū)范圍內(nèi)見到。

第④層是粉質(zhì)黏土混砂，顏色是灰褐色，整體呈現(xiàn)出可塑～硬塑的狀態(tài)，飽和，該層厚度在0m～5.3m之間，部分存在缺失的現(xiàn)象。該層土層的上部含砂量相對較少，但下部的含砂量較多，孔隙比e=0.611，壓縮系數(shù)平均值a1-2=0.20Mpa-1，屬于中等壓縮性土，承載力推薦值大約在210kpa～230kpa范圍內(nèi)。

第⑤層是粗砂，顏色是褐色、淺黃色，整體呈現(xiàn)出中密～密實(shí)的狀態(tài)，飽和，部分位置是砂礫，砂石的含量大約在35%～40%范圍內(nèi)，大多數(shù)都是由花崗巖經(jīng)過風(fēng)化后形成，該層厚度在1.0m～4.6m之間，而且這一層是良好持力層，承載力推薦值大約在340kpa～360kpa范圍內(nèi)。

第⑥層是強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，顏色也比較多，有灰白、淺黃以及肉紅色等，花崗巖經(jīng)過風(fēng)化后變成碎塊，其礦物成分主要是長石和石英兩種，還含有比較少的云母，而且大多數(shù)結(jié)構(gòu)已經(jīng)遭到破壞，巖體也呈現(xiàn)破碎狀態(tài)，頂部位置存在全風(fēng)化的花崗巖薄層，巖芯鉆進(jìn)，標(biāo)貫擊數(shù)平均是99層，屬于良好持力層，承載力推薦值是400kpa。

3.2 場地的水文地質(zhì)狀況

這一區(qū)域的地下水類型是潛水類型，大多是由大氣中的降水進(jìn)行補(bǔ)給，地下水的水位也會隨著季節(jié)的不同而出現(xiàn)上升或下降的現(xiàn)象。地下水年變幅度通常在1.0m～2.0m左右，經(jīng)過勘察發(fā)現(xiàn)Ⅰ區(qū)并沒有見到地下水，而Ⅱ區(qū)中則有地下水，水位穩(wěn)定埋深在0.4m～4.4m范圍，標(biāo)高則在222.01m～225.34m之間。

按照這一場地的實(shí)際特點(diǎn)與環(huán)境類型，場地的周圍也沒有污染源，受到地層滲透性的影響，與本區(qū)域往常地下水的水質(zhì)結(jié)果分析，經(jīng)過綜合判斷：本區(qū)域的地下水和土質(zhì)對鋼筋混凝土具有微腐蝕性。

3.3 地下室的防水以及抗浮評價(jià)

對建筑物來說，確定抗浮防水位需要按照場地的地貌狀況、地下室的埋深、類型、變化狀況、補(bǔ)給以及底層結(jié)構(gòu)和排泄情況等綜合確定，而該工程施工場地的水位高差有較大變化，經(jīng)過綜合考慮和分析，建議該工程抗浮設(shè)防水位要按照室外地坪標(biāo)高以下0.5m進(jìn)行計(jì)算。如果基坑實(shí)際開挖的深度已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但抗浮荷載并沒有完全到位，一旦遇到暴雨天氣或者大水灌進(jìn)基坑等情況，會出現(xiàn)地下室漂浮的現(xiàn)象，所以建議該工程在施工時做好各種預(yù)案準(zhǔn)備，盡早做好各種應(yīng)急性排水措施。

4 地基基礎(chǔ)方案分析評價(jià)

4.1 淺基礎(chǔ)方案分析

該工程在場地Ⅰ區(qū)范圍內(nèi)，上部的填土需求相對較薄，而且淺層土的承載力也可以滿足施工荷載的需求，對基坑進(jìn)行開挖期間也不需要考慮到降水等因素，所以可以采取淺基礎(chǔ)，該工程②-1、⑤、⑥層都能夠當(dāng)作基礎(chǔ)持力層，工程設(shè)計(jì)人員可以按照實(shí)際荷載的大小以及基底的標(biāo)高等對持力層進(jìn)行合理選擇。如果同一個建筑的基礎(chǔ)會坐落在基礎(chǔ)不同的持力層上時，可能出現(xiàn)不均勻沉降，設(shè)計(jì)時應(yīng)注意對基礎(chǔ)進(jìn)行科學(xué)調(diào)整。

該工程場地在Ⅱ區(qū)范圍內(nèi)時，上部的土體大多是軟土，而且薄厚程度也不均勻，其承載力不能有效滿足設(shè)計(jì)需求，所以不建議使用淺基礎(chǔ)。

4.2 樁基礎(chǔ)方案分析

因?yàn)樵摴こ挞騾^(qū)內(nèi)軟土層的薄厚程度不均勻，淺基礎(chǔ)方案不能有效滿足設(shè)計(jì)的需求，所以建議使用樁基礎(chǔ)方案。按照該地區(qū)的習(xí)慣，可以考慮鋼筋混凝土預(yù)制樁，預(yù)應(yīng)力混凝土管裝以及沉管灌注樁這三種類型。

對鋼筋混凝土預(yù)制樁來說，這一類型成樁的技術(shù)工藝已經(jīng)比較成熟，工程的質(zhì)量比較可靠，整體施工的速度也相對較快，所以施工工期也會較短，單樁也具有很高的承載力，但是因?yàn)檫@一地區(qū)的地基持力層表面有較大的起伏，對預(yù)制樁帶來一些困難，不能準(zhǔn)確的對樁長進(jìn)行確定，而且預(yù)制樁是擠土樁，還會受到周圍地質(zhì)和環(huán)境等的制約，很容易使附近的地面出現(xiàn)隆起現(xiàn)象，而且也會產(chǎn)生振動或噪音等問題，對工程周圍的地下管道、道路以及建筑等都有一定危害。

對預(yù)應(yīng)力混凝土管樁來說，這一類型成樁的工藝也相對成熟，樁身的質(zhì)量比較可靠，而且其完整性也比較好，單樁也具有較高的承載力，具有很好的耐久性，實(shí)際施工時對工程周圍的環(huán)節(jié)也沒有太大影響，產(chǎn)生的干擾因素也比較少。但由于該工程區(qū)域內(nèi)的土質(zhì)情況相對較差，上部大多是淤泥或者是填土，對樁側(cè)向位移的限制性相對較差，實(shí)際施工時也很容易導(dǎo)致樁身傾斜，或者出現(xiàn)斷樁情況，而且樁長也不容易進(jìn)行控制。

對沉管灌注樁來說，這一類型對持力層表面有較大起伏現(xiàn)場的地質(zhì)底層比較匹配，能夠按照持力層實(shí)際深度的變化而是要長度不同的樁，進(jìn)而防止出現(xiàn)接樁或者截樁的情況，而且整體造價(jià)相對較低，施工的速度也比較快。但也存在一些缺點(diǎn)，工程施工的質(zhì)量不容易得到保障，因?yàn)閷夹g(shù)以及施工團(tuán)隊(duì)經(jīng)驗(yàn)等都有要求。

所以對以上幾種樁型的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，在施工方案設(shè)計(jì)過程中與工程區(qū)域的地層地質(zhì)狀況相結(jié)合，使用沉管灌注樁較合適。

5 結(jié)語

總之，對巖土工程來說，基礎(chǔ)選型非常重要，需要引起相關(guān)人員的重視。施工人員要認(rèn)識到基礎(chǔ)選型的重要性，根據(jù)建筑工程施工場地實(shí)際情況，加大對地質(zhì)的勘察，充分了解工程周圍的水文、地質(zhì)、氣候、土層結(jié)構(gòu)等情況，結(jié)合具體情況，選擇合適的基礎(chǔ)選型，進(jìn)而為后續(xù)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，確保工程安全、穩(wěn)定。