工程勘察中的常見工程風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對措施建議

魏 寧 于鴻坤

(北京市勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100038)

1 概述

我國的巖土工程勘察隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也逐漸取得了新的進(jìn)步[1]。巖土工程勘察的對象為隱蔽在地面之下的地質(zhì)體，無法直接觀察，并且大部分巖土體都是非均質(zhì)、受力情況復(fù)雜的[2]。針對不同的自然條件和設(shè)計(jì)條件，巖土工程勘察過程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，這些問題通常會(huì)對后期建筑施工的安全性和經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生直接影響[3-6]。為了規(guī)避這些問題帶來的風(fēng)險(xiǎn)，勘察成果中除了提供相關(guān)地質(zhì)資料、技術(shù)參數(shù)和數(shù)據(jù)指標(biāo)外，還應(yīng)針對工程風(fēng)險(xiǎn)提出相應(yīng)的處理建議[7]。本文從場地條件、地層條件、地下水條件、后期施工4個(gè)方面總結(jié)了在工程勘察過程中常見的工程風(fēng)險(xiǎn)及處理建議，對后期進(jìn)行合理、準(zhǔn)確的建筑設(shè)計(jì)，安全、經(jīng)濟(jì)的工程施工具有重要意義[8]。

2 場地條件

2.1 相鄰基坑

相鄰基坑造成的工程風(fēng)險(xiǎn)有兩種情況，分別為支護(hù)結(jié)構(gòu)之間的不利影響和深淺基坑對側(cè)壁穩(wěn)定性的影響。當(dāng)擬建場地周邊分布有現(xiàn)狀建筑物時(shí)，原有基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)對擬建工程基坑設(shè)計(jì)施工有直接影響，如圖1所示，應(yīng)詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)狀建筑物基坑支護(hù)設(shè)計(jì)施工資料，并針對性編制擬建建筑基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工方案。另外，當(dāng)不同基礎(chǔ)埋深的擬建物距離較近時(shí)，需要考慮較深基坑開挖對較淺地基穩(wěn)定性造成的擾動(dòng)等不利影響。建議統(tǒng)籌考慮相鄰部位基坑設(shè)計(jì)、施工及開挖順序，避免增加后期處理難度及成本。

2.2 現(xiàn)狀地物

勘察中經(jīng)常遇到擬建場地內(nèi)分布有堆土、樹木等。若擬建場地內(nèi)分布有堆土(如圖2，圖3所示)，堆土將增大基坑邊坡坡頂荷載，對基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性造成不利影響，建議在施工前宜整體清除或進(jìn)行針對性的側(cè)壁支護(hù)設(shè)計(jì)。若基坑邊坡坡頂附近分布有樹木，樹木受風(fēng)形成的荷載對基坑支護(hù)設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性將造成不利影響。建議基坑側(cè)壁設(shè)計(jì)考慮額外的荷載，并對樹干進(jìn)行預(yù)加固(斜撐)或者移栽。

2.3 地面沉降

對于位于沉降中心區(qū)的擬建場地，當(dāng)勘察時(shí)段與設(shè)計(jì)、施工的時(shí)間間隔很長，導(dǎo)致工程滯后或周期持續(xù)較長時(shí)，場地地面標(biāo)高及地層分界標(biāo)高將隨區(qū)域地面沉降產(chǎn)生變化。例如，長線路工程施工圖設(shè)計(jì)完成數(shù)年后進(jìn)行施工，可能會(huì)出現(xiàn)施工的路面標(biāo)高與交叉的道路標(biāo)高產(chǎn)生明顯的高差。對于深基坑支護(hù)工程，護(hù)坡樁的樁頭可能會(huì)因?yàn)榈孛娉两刀黠@高出地面，這顯然是不合理的。

為避免上述情況的發(fā)生，在施工前應(yīng)對地形圖進(jìn)行復(fù)核，然后根據(jù)實(shí)際標(biāo)高進(jìn)一步完善相應(yīng)的設(shè)計(jì)文件，以消除地面沉降對豎向標(biāo)高設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)砌置標(biāo)高選擇的影響。

2.4 地形地貌

山區(qū)工程中，擬建場地的地貌特征是造成工程風(fēng)險(xiǎn)的重要因素。對于如圖4所示的場地位置，在強(qiáng)降雨條件下易形成山洪泥石流，直接危害場地安全。建議對兩側(cè)泥石流溝進(jìn)行專項(xiàng)防治的同時(shí)，擬建場地周邊修筑防護(hù)擋墻類構(gòu)筑物，避免水流沖刷影響場地地基穩(wěn)定。

同時(shí)，在進(jìn)行地下水控制設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮地表水對場地地下水的補(bǔ)給作用，做好溝谷地表水的疏排工作，制定相應(yīng)防洪、防汛應(yīng)急預(yù)案，防止對施工安全造成不利影響。

3 地層條件

3.1 潛在污染場地

根據(jù)對場地歷史的調(diào)查，場地原為化工工廠(已進(jìn)行過污染場地治理)，鉆探過程中也揭示了有異味的污染土(如圖5所示)，并詳細(xì)圈畫了污染土分布的范圍及深度。在該區(qū)域進(jìn)行基坑及地下結(jié)構(gòu)施工時(shí)，存在吸入揮發(fā)性氣體或皮膚直接接觸土體的風(fēng)險(xiǎn)，可能對工人造成人身傷害。

建議施工單位采取必要的人身防護(hù)措施，進(jìn)行土方作業(yè)時(shí)，應(yīng)密切關(guān)注氣象預(yù)報(bào)，對裸露土體進(jìn)行苫蓋防護(hù)，避免影響周邊環(huán)境。同時(shí)，施工單位應(yīng)針對場地的特殊性，編制相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

3.2 人工填土

人工填土是常見的不均勻土，按照物質(zhì)組成和堆填方式分為雜填土、素填土和沖填土。當(dāng)基底下分布有一定厚度的人工填土?xí)r，遇地表水下滲或管線滲漏影響，存在人工填土濕陷變形的可能，如圖6～圖8所示。建議對基底人工填土進(jìn)行換填或其他地基處理；當(dāng)采取部分處理時(shí)，適當(dāng)加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)剛度，并做好地面硬化、排水處理。

當(dāng)填土坑位于基坑邊，且需要進(jìn)行人工換填時(shí)，將增大基坑開挖深度、減少護(hù)坡樁嵌固深度，且存在揭露地下水的可能，對基坑穩(wěn)定性及施工安全存在較大風(fēng)險(xiǎn)，可能造成基槽邊坡設(shè)計(jì)方案的調(diào)整。建議綜合考慮各種不利情況對設(shè)計(jì)、施工的影響，提前做好安全儲(chǔ)備[9]。

3.3 地層接觸關(guān)系

當(dāng)擬建隧道需要穿越土巖結(jié)合面的情況，如圖9所示，在地下水的作用下，土層有沿土巖分界面滑塌的可能，直接影響掌子面穩(wěn)定和施工安全。建議采用臺(tái)階法等分段開挖方法，避免全斷面開挖，同時(shí)及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)、封閉成環(huán)，并及時(shí)進(jìn)行初支背后的回填注漿。

3.4 地層結(jié)構(gòu)

圖10反映的是山區(qū)工程中較為典型的地層結(jié)構(gòu)，涉及碎石土及風(fēng)化基巖，各層頂板起伏較大，首先涉及地基不均勻問題，建議結(jié)合驗(yàn)槽實(shí)際情況，對基巖采取部分破碎或者鋪設(shè)褥墊層的方式協(xié)調(diào)變形。

山區(qū)碎石土中往往分布有粒徑超過1 m的超大塊石、漂石，增大了施工難度。建議施工前選擇針對性的施工工藝，對于樁基礎(chǔ)，提前試樁，確保施工工藝可行有效。

4 地下水條件

隨著一系列生態(tài)涵養(yǎng)措施發(fā)揮效益，區(qū)域地下水在逐漸回升。對于勘察期間地下水位未超過基底標(biāo)高，但又距離較近的情況，若開槽時(shí)間距離勘探時(shí)間較長，地下水有上升至基底以上的可能，將可能危及基坑穩(wěn)定性，并增加施工成本及延長工期。例如，2019年春季永定河生態(tài)補(bǔ)水期間，北京西郊單一卵石含水層中的潛水水位明顯回升，造成多處深基坑項(xiàng)目停工，如圖11所示。

建議在施工前針對潛在含水層設(shè)置水位觀測孔(如圖12所示)，以了解屆時(shí)地下水情況，并采取針對性措施[10-12]。

5 后期施工

5.1 肥槽回填不實(shí)

當(dāng)肥槽回填不實(shí)時(shí)，易受地表降水、管線滲漏等影響，引起建筑周邊地面下沉，嚴(yán)重時(shí)影響地下管線及建筑周邊道路正常使用。建議嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范控制肥槽回填質(zhì)量，并做好地面排水，適當(dāng)加大建筑散水的寬度[13]。

5.2 挖填方作業(yè)

工程建設(shè)過程中會(huì)存在大量的挖填方作業(yè)施工，施工形成的棄土無序堆積形成的不穩(wěn)定斜坡會(huì)影響場地整體穩(wěn)定性，如圖13所示。建議對于施工形成的棄土應(yīng)及時(shí)、妥善處理，避免無序堆積。若工程涉及整體填方，在場地施工空間有限的情況下，為保證擬建建筑的整體抗滑移穩(wěn)定性和場地填方質(zhì)量，場地外圍可考慮采用排樁方式進(jìn)行防護(hù)[14,15]。

6 結(jié)語

本文從場地條件、地層條件、地下水條件、后期施工等4個(gè)方面總結(jié)歸納了工程勘察過程中常見的工程風(fēng)險(xiǎn)及處理建議，為后續(xù)類似工程的設(shè)計(jì)、施工提供更科學(xué)的參考依據(jù)，增強(qiáng)工程建筑設(shè)計(jì)的合理性與準(zhǔn)確性，提高工程的經(jīng)濟(jì)性，規(guī)避在工程施工過程中可能發(fā)生的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)。