建筑工程中巖土勘察及地基處理分析

王國金

（福建省閩東工程勘察院，福建 寧德 352000）

巖土勘察工程研究是土木工程的重要組成部分，在發(fā)達(dá)國家已有50多年的歷史。我國的技術(shù)勘測系統(tǒng)以建國之初前蘇聯(lián)的知識為基礎(chǔ)，包括地形勘測、技術(shù)地質(zhì)和水文地質(zhì)。隨著國民經(jīng)濟(jì)快速增長,各類項(xiàng)目的土建施工迅速發(fā)展,國內(nèi)市場快速增長，帶動了工程研究。從20世紀(jì)80年代末開始，工程地質(zhì)研究逐漸轉(zhuǎn)向巖土工程研究。為了保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，要在施工前對施工現(xiàn)場進(jìn)行地面調(diào)查，了解基礎(chǔ)實(shí)際情況，為基礎(chǔ)的選擇提供依據(jù)。在地基處理方面，必須根據(jù)巖土工程數(shù)據(jù)選擇相應(yīng)技術(shù)，以保證地基處理的有效性和施工的順利進(jìn)行。

1 建筑工程巖土勘察現(xiàn)狀

1.1 勘測人員技能水平欠缺

巖土工程較為復(fù)雜，實(shí)施技術(shù)難度較大，因此，要求有關(guān)人員具備相應(yīng)理論知識和勘探能力。但是，很多巖土勘探部門沒有對此給予足夠重視，沒有為建設(shè)專業(yè)技術(shù)人員隊(duì)伍提供足夠的資金，而吸納業(yè)務(wù)能力欠缺的人員并不能保證巖土工程勘察工作的效果。雖然我國巖土工程培訓(xùn)日益增多，但許多大學(xué)畢業(yè)生缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)是制約測量技術(shù)迅速發(fā)展的一個(gè)主要障礙。

1.2 勘察報(bào)告過于形式化，脫離實(shí)際

勘測報(bào)告是設(shè)計(jì)和施工不可或缺的內(nèi)容。近年來，報(bào)告越來越長，有很多重復(fù)且不必要的內(nèi)容，做表面文章而流于形式。在部門的評價(jià)和調(diào)查報(bào)告中，欠缺從事實(shí)中尋找真相的科學(xué)態(tài)度，沒有在特定工程條件中進(jìn)行研究和分析，缺乏理論基礎(chǔ)知識和邏輯思考能力。

1.3 體制不健全

現(xiàn)階段存在“重視設(shè)計(jì)、忽視研究”的現(xiàn)象，這與我國研究產(chǎn)業(yè)體系不健全、研究市場競爭激烈有關(guān)。應(yīng)從改善市場準(zhǔn)入制度、加強(qiáng)行業(yè)自律和抑制機(jī)制等方面解決地基勘探行業(yè)的弊端,從根本上樹立巖土勘測正確的價(jià)值觀。

2 建筑工程巖土勘察要素

2.1 明晰巖土勘察內(nèi)容

（1）對建筑物所在地現(xiàn)有地質(zhì)、水文和特定條件的現(xiàn)場調(diào)查。

（2）對所擁有的勘測數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，分析、評估巖土條件，研究、判斷巖土勘察對建筑物的影響。

（3）確定建筑物所在區(qū)域的劣質(zhì)場地，制定處理計(jì)劃，防止劣質(zhì)場地對建筑物的質(zhì)量和安全性產(chǎn)生影響。

（4）根據(jù)獲得的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，分析水文地質(zhì)對建筑施工的影響，采取預(yù)防措施以防止地基坍塌事故的發(fā)生。

（5）調(diào)查周圍建筑物，分析項(xiàng)目建設(shè)是否會影響周圍建筑物和周圍環(huán)境。

（6）調(diào)查之后，必須及時(shí)撤回設(shè)備，并根據(jù)獲得的信息制定高質(zhì)量的調(diào)查計(jì)劃。

2.2 全面解析巖土工程勘探材料

（1）地質(zhì)分析。根據(jù)調(diào)查中確定的建設(shè)地點(diǎn)和環(huán)境數(shù)據(jù)，剖析地質(zhì)條件，分析該地區(qū)地貌和地形特征，為優(yōu)化施工計(jì)劃和選擇施工技術(shù)提供可靠依據(jù)。

（2）基礎(chǔ)巖土分析。著重于在項(xiàng)目基礎(chǔ)上對巖土數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和分析，分析巖土特征，并基于現(xiàn)場調(diào)查和分析結(jié)果優(yōu)化和調(diào)整施工計(jì)劃。

（3）水文地質(zhì)分析。根據(jù)直接獲得的水文地質(zhì)資料編制水文地質(zhì)報(bào)告，指出地下徑流情況，分析水文地質(zhì)條件對施工安全的影響。

3 地基處置技術(shù)

地基處理是工程項(xiàng)目建設(shè)工作中非常重要的一部分，必須充分了解地基處理的目的和功能，并采用科學(xué)的施工方法來提高巖土層的穩(wěn)定性和抗剪力，防止因工程結(jié)構(gòu)變形或倒塌而引發(fā)安全事故。表面處理技術(shù)方法包括以下幾種。

3.1 高壓旋噴樁法

高壓噴漿樁是一種高壓旋轉(zhuǎn)噴嘴，可噴灑水泥漿或空氣和水的混合物以切割土壤，直到被噴灑的土壤層與土壤混合形成連續(xù)的實(shí)驗(yàn)室水泥和固體，硬化后形成樁（見圖1）。該方法具有建筑面積小、振動弱、噪聲低等特點(diǎn)，但容易對環(huán)境造成負(fù)面影響，成本較高。高壓旋噴打樁處理方法一般用于砂土、泥土、填充土和粘性土的基礎(chǔ)處理。常用于高層建筑的深基坑支護(hù)項(xiàng)目中的防水幕布，由單個(gè)噴射注漿樁與支撐樁合并而成。高壓旋噴樁法在軟土地基或可塌陷的巖石基礎(chǔ)的加固以及高速公路上的軟土基礎(chǔ)的加固方面也有不錯(cuò)的效果，其對坑底、高層建筑及地下工程具有明顯成效，但該方法不適用于相對特殊的情況。高壓噴射注漿樁的技術(shù)要求有以下幾點(diǎn)：

圖1 高壓旋噴樁示意圖

（1）高壓噴射注漿基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)和施工應(yīng)因地制宜，要考慮基礎(chǔ)類型、特點(diǎn)和地下水條件。上層建筑的形狀、荷載大小、工地環(huán)境、施工設(shè)備的性能等因素確保了地基處置技術(shù)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和合理性。

（2）高壓噴射灌漿法的灌漿形式分為旋轉(zhuǎn)噴射灌漿、擺噴射灌漿和固定噴射灌漿三種。根據(jù)工程需要和設(shè)備條件，可以分別使用單管法、雙管法和三管法。

（3）高壓噴射灌漿的固定噴涂適用于粒徑20mm或以下的松散結(jié)構(gòu)，擺動噴涂適用于粒徑60mm或以下的松散結(jié)構(gòu)，大角度噴涂適用于粒徑小于或等于100mm的疏松地層，旋轉(zhuǎn)噴涂適用于礫石地層和基巖殘余坡度堆積層。

（4）制定高壓噴射灌漿計(jì)劃時(shí)，應(yīng)熟悉現(xiàn)場的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。對于現(xiàn)有建筑物，有必要收集相關(guān)歷史、當(dāng)前信息以及周圍的建筑物和墓葬。

（5）確定高壓噴射灌漿方案后，應(yīng)根據(jù)工程條件進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)施工，確定施工參數(shù)和工藝。

（6）應(yīng)在代表整個(gè)工程的部分選擇高壓噴射灌漿試驗(yàn)場，該試驗(yàn)可以反映出高壓噴射灌漿對基礎(chǔ)處理項(xiàng)目的加固效果或防滲效果。

3.2 替換土壤墊層技術(shù)

在建筑工程的基礎(chǔ)處理過程中，土壤置換緩沖法是一個(gè)普遍應(yīng)用的舉措，處理效果相對理想，但這種方法會產(chǎn)生很多額外工作。土壤置換法的工作原理是用具有較強(qiáng)承載力和一定程度穩(wěn)定性的土壤代替原始地基，以防止原始原生土層對建設(shè)項(xiàng)目產(chǎn)生不利影響。但是，值得注意的是，使用土壤替代層的處置方法處理脆弱的土壤基礎(chǔ)常常會導(dǎo)致更嚴(yán)重的能源消耗問題。如果沒有適當(dāng)?shù)毓芾砟茉聪?，成本損耗將急劇增長。此時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)在全面了解項(xiàng)目實(shí)際情況的基礎(chǔ)上分析和更換材料，并盡可能使用綠色節(jié)能材料，以達(dá)到降低經(jīng)濟(jì)成本、保護(hù)環(huán)境的作用。采用這種方式挖掘的土方工程必須集中整合，以免對施工現(xiàn)場造成污染。另外，回填材料必須嚴(yán)格控制質(zhì)量，尤其是避免堆積大量有機(jī)雜質(zhì)。

3.3 地基土體硬化技術(shù)

通過化學(xué)和物理反應(yīng)的影響，使用化學(xué)溶液、水泥結(jié)構(gòu)和其他材料來加固軟土地基，對提高地基強(qiáng)度非常有效。例如，經(jīng)常在固化領(lǐng)域中使用的水泥、水玻璃等常見建筑材料，可以科學(xué)填充土壤孔隙，大大提高土壤和地基的致密性、耐壓縮性和透水性。在地基處理方面，要結(jié)合各種巖土工程的不同要求和施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，科學(xué)選擇壓力灌漿、旋轉(zhuǎn)灌漿或深層攪拌技術(shù)加固軟土地基，提高工程質(zhì)量。

3.4 水泥軟土強(qiáng)行攪和技術(shù)

水泥軟土強(qiáng)行攪和技術(shù)是將水泥和軟土強(qiáng)行混合的一種較為特殊的地基處理技術(shù)，其原理是等待水泥硬化后緊密接觸地面，以產(chǎn)生和改善混合地基基礎(chǔ)的支持性和穩(wěn)定性（見圖2）。在實(shí)際應(yīng)用中，水泥土攪拌樁的加固原理是基于攪拌時(shí)水泥與土層之間的物理、化學(xué)反應(yīng)，通常添加15%以內(nèi)的水泥即可。如果水泥本身和粘土未完全結(jié)合，粘土的活性越大水泥土的硬化效率越低，難以達(dá)到所需要的成效，導(dǎo)致過程更加復(fù)雜。另外，相關(guān)技術(shù)人員必須進(jìn)行全面深入的分析，以確保提高地基基礎(chǔ)處置的有效性。

圖2 水泥攪拌樁示意圖

3.5 搗實(shí)處理技術(shù)

考慮到軟土主要由碎石、淤泥和其他低飽和度物質(zhì)組成的特性，在基礎(chǔ)處理階段采用了夯實(shí)工藝。夯實(shí)促使土壤變硬，使軟土密度在合理范圍內(nèi)。在正常情況下，夯實(shí)法可確保土壤在地基1.3m的范圍內(nèi)保持牢固。動態(tài)壓實(shí)法是通過重錘的自由下落在巨大的沖擊力作用下反復(fù)壓實(shí)地基土并在壓實(shí)表面下方一定深度處、通過壓實(shí)地面來提高地基抵抗力的方法。由于其強(qiáng)大的沖擊能力和較大的加固深度，在加固普通和軟土地基方面具有良好的效果。

4 建筑工程地質(zhì)巖土勘測與地基處置舉措

（1）要加強(qiáng)地面調(diào)查和對地基處理的關(guān)注度，并事先做好準(zhǔn)備。不可單純?yōu)榱私档褪┕こ杀?，而忽略預(yù)先的地面調(diào)查和地基處理。一是要加強(qiáng)地質(zhì)勘查管理和基礎(chǔ)處理技術(shù)的創(chuàng)新，充分了解地質(zhì)勘查和基礎(chǔ)處理技術(shù)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。二是要完善地質(zhì)工程勘察施工人員基本管理制度，加強(qiáng)綜合素質(zhì)教育。同時(shí)，建設(shè)單位可以按照已經(jīng)確定的勘探和處理標(biāo)準(zhǔn)完善監(jiān)督體系，為提高技術(shù)人員的地面勘察和基本處置能力創(chuàng)造良好環(huán)境。

（2）通過實(shí)踐建立課堂教學(xué)，傳授實(shí)踐方法，加強(qiáng)對建筑工人的教育力度，提高建筑工人基本維護(hù)意識，促進(jìn)地質(zhì)調(diào)查和地基處理技術(shù)的創(chuàng)新。另外，建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)理可以在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)初期，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)維護(hù)的重要性，以培養(yǎng)建筑工人的基本維護(hù)和管理意識。

5 結(jié)語

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和各種機(jī)械設(shè)備的改進(jìn)，巖土勘測測繪設(shè)備可以解決許多巖土工程問題?？睖y是項(xiàng)目的生命，因此，在整個(gè)項(xiàng)目運(yùn)營過程中應(yīng)堅(jiān)持“先調(diào)查、再設(shè)計(jì)、后施工”的原則。要全力做好巖土工程的勘探和研究并運(yùn)用相應(yīng)的地基處理技術(shù)，為建設(shè)工程項(xiàng)目順利開展保駕護(hù)航，在保證建筑工程高質(zhì)量的情況下降低成本，為工程項(xiàng)目增加經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，提高建筑單位的市場競爭力。