淺談建筑的巖土工程勘察

吳凱 殷博

摘 要：隨著改革開放的不斷深入，我國建筑行業(yè)的發(fā)展日益蓬勃。尤其具有典型喀斯特地貌發(fā)育區(qū)的貴州省，巖溶發(fā)育，持力層對建筑尤為重要。因此，結(jié)合工程實(shí)例探討建筑的勘察，所得結(jié)論對相關(guān)工程實(shí)踐中貴州地區(qū)建筑的巖土工程勘察具有借鑒和參考意義。

關(guān)鍵詞：巖溶地基;建筑;巖土工程;勘察

中圖分類號：TU195 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）18-0112-04

Abstract： With the reform and opening up， my country's construction industry has developed vigorously， especially in Guizhou， where karst landforms are developed， so the supporting layer is particularly important for the building . This article discusses the survey of houses in combination with engineering examples， and the conclusions obtained have reference and reference significance for related engineering practices and regional surveys in Guizhou.

Keywords： karst foundation;building;geotechnical engineering;survey

1 工程概況

甕安警示館由貴州省黔南布依族苗族自治州甕安縣住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局投資興建，重慶大學(xué)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院有限公司設(shè)計(jì)。項(xiàng)目勘察場地東側(cè)為原甕安縣政府舊址，南側(cè)為在建華都嘉苑樓盤和興隆東路，交通十分便利。

2 建筑特征

甕安警示館的設(shè)計(jì)標(biāo)高（±0.00）為1 070.90 m，為二層建筑;建筑西南側(cè)有一層地下室;采用鋼框架結(jié)構(gòu)形式，基礎(chǔ)形式擬采用獨(dú)立基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ);建筑對不均勻沉降敏感。擬建物特征見表1。

根據(jù)建筑工程基本特征，工程重要性等級為三級;根據(jù)場地工程地質(zhì)條件，場區(qū)巖土種類較多，分布不均勻，性質(zhì)變化較大，為中等復(fù)雜地基;不良地質(zhì)作用強(qiáng)烈發(fā)育[1]，場地等級為一級復(fù)雜場地。綜上所述，本次巖土工程勘察等級為甲級[2]。

3 勘察目的及依據(jù)

作為一個(gè)勘察工程，首先要明確勘察目的和服務(wù)對象，才能更準(zhǔn)確地為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供地質(zhì)邊界條件[3]。本次勘察主要需要查明以下內(nèi)容：場地的地質(zhì)背景和巖土構(gòu)成及特征;場地巖土的物理力學(xué)指標(biāo)，為地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供有關(guān)參數(shù);場地地下水埋藏情況及腐蝕性;場地內(nèi)及其附近有無影響工程穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用及邊坡穩(wěn)定性問題;分析評價(jià)地基基礎(chǔ)方案;分析評價(jià)場地和地基地震效應(yīng);評價(jià)場地和地基穩(wěn)定性及建筑適宜性;對設(shè)計(jì)和施工有關(guān)問題進(jìn)行評價(jià)并提出建議。

項(xiàng)目場地巖土工程勘察執(zhí)行的技術(shù)規(guī)范主要包括《巖土工程勘察規(guī)范（2009年版）》（GB 50021—2001）、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007—2011）、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（2016年版）》（GB 50011—2010）、《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50218—2014）、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94—2008）、《建筑工程地質(zhì)勘探與取樣技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 87—2012）、《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330—2013）、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012）、《建筑工程地質(zhì)勘探與取樣技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 87—2012）、《貴州省建筑巖土工程技術(shù)規(guī)范》（DB52/T046—2018）、《貴州建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ52/45—2018）、《貴州省建筑樁基設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程》（DBJ52/T088—2018）、《工程地質(zhì)手冊》（第四版）以及擬建項(xiàng)目的設(shè)計(jì)委托勘察技術(shù)要求。

4 勘察方法及完成工作量

為查明場地巖土工程問題，達(dá)到本階段的勘察目的，本次勘察工作以XY-150型鉆機(jī)鉆探為主，現(xiàn)場地表地質(zhì)調(diào)查、地表工程地質(zhì)測繪、巖土樣試驗(yàn)、資料收集以及工程地質(zhì)類比等方式為輔，結(jié)合現(xiàn)場巖土鑒定與鄰近場地的勘察經(jīng)驗(yàn)等，綜合分析、研究場地巖土工程的地質(zhì)條件。

①地表地質(zhì)調(diào)查。以場地為中心，在1 km2范圍內(nèi)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，查明場地地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性以及巖層產(chǎn)狀等。

②鉆探。根據(jù)建設(shè)單位簽發(fā)的建筑柱位圖，進(jìn)行每柱一孔的鉆探勘察?？碧缴疃雀鶕?jù)建筑物特征和巖體基本質(zhì)量等級，按《貴州省建筑巖土工程技術(shù)規(guī)范》（DB52/T046—2018）的表6.2.4-1、表6.2.4-2、表6.2.4-3以及第7.2.3條確定，按5倍預(yù)估基礎(chǔ)樁徑且保證不小于7 m。

③巖樣試驗(yàn)。本次勘察對現(xiàn)場的石灰?guī)r取樣12件進(jìn)行室內(nèi)單軸飽和抗壓試驗(yàn)。

④土樣試驗(yàn)。本次勘察對現(xiàn)場的紅黏土取樣12件進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。

⑤簡易水文觀測。為了解地下水動(dòng)態(tài)的基本特征和地下水埋藏的基本條件，根據(jù)規(guī)范和技術(shù)要求，全部鉆孔施工結(jié)束24 h后觀測鉆孔內(nèi)的水位，總計(jì)52次。

⑥測量放孔。建設(shè)單位提供的1954年北京坐標(biāo)系規(guī)劃控制點(diǎn)編號及坐標(biāo)分別為：控制點(diǎn)GP24，[X]=2 995 812.791，[Y]=447 444.038，[H]=1 094.326;控制點(diǎn)GP27，[X]=2 994 587.628，[Y]=447 683.834，[H]=1 084.700;控制點(diǎn)GP29，[X]=2994 301.298，[Y]=447 568.384，[H]=1 095.181。

需要注意，上述3個(gè)控制點(diǎn)均在總圖之外。

⑦本次勘察工作完成的主要工作量，如表2所示。

5 場地工程地質(zhì)條件

5.1 氣候、氣象條件

《貴州省建筑氣象標(biāo)準(zhǔn)》（黔DBJ22-01-87）資料顯示，工程區(qū)所在地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，春遲夏短，秋早冬長，熱量充足，水熱同季，年降水量1 148.2 mm，年平均溫度13.6 ℃，最冷月1月平均溫度2.9 ℃，最熱月7月平均溫度23.1 ℃，相差20.2 ℃，自然環(huán)境較為復(fù)雜。

5.2 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)周邊區(qū)域地質(zhì)資料和現(xiàn)場周邊出露地層的踏勘成果，項(xiàng)目場區(qū)位于甕安縣近南北向狹窄向斜近軸部的東翼，東翼產(chǎn)狀為280°∠55°，無斷層通過。場地上覆土層為素填土、紅黏土，下伏基巖為三疊系茅草鋪組（Tm）石灰?guī)r，場地受向斜構(gòu)造的影響，造成巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體完整程度為較破碎。

實(shí)測東側(cè)2組節(jié)理裂隙發(fā)育情況如下。

Jl1：產(chǎn)狀180°∠70°，連續(xù)性較好，寬度不等，一般為1～5 mm，多呈閉合狀，為鈣質(zhì)膠結(jié)，延伸長度一般不超過0.7 m。

Jl2：產(chǎn)狀310°∠75°，連續(xù)性較好，寬度不等，一般為1～3 mm，多呈閉合狀，為鈣質(zhì)膠結(jié)，延伸長度一般不超過0.3 m。

5.3 地形地貌

項(xiàng)目場區(qū)位于甕安縣主城區(qū)，為舊城改造項(xiàng)目。場區(qū)地勢相對平坦，為山間溶蝕盆地，場區(qū)鉆孔標(biāo)高為1 070.320～1 081.036 m，相對高差10.716 m。

場區(qū)東側(cè)為原甕安縣縣政府舊址，在東北角有一棟2層房屋;南側(cè)為在建甕安縣華都嘉苑E地塊22號、23號商住樓;西側(cè)住宅樓已拆遷，擬修建一條市政道路，路面標(biāo)高為1 069～1 070 m;北側(cè)為已拆遷民宅。場區(qū)工程環(huán)境較簡單。

5.4 巖土構(gòu)成

場地鉆探揭露，項(xiàng)目場地巖土主要由新近平場回填的素填土、可塑紅黏土以及下伏三疊系茅草鋪組（Tm）石灰?guī)r組成。地表調(diào)查和鉆探揭露，項(xiàng)目場地巖土主要由第四系覆蓋層及下伏基巖組成。通過鉆探揭露，巖土特征自上而下分述如下。

素填土（Qml4）：灰色、黃色，主要由碎石、塊石及黏土構(gòu)成，碎石含量約為60%，結(jié)構(gòu)松散，場區(qū)均有分布。

可塑紅黏土（Qel+dl）：褐黃色，主要由殘積物組成，切面光滑，土質(zhì)均勻，呈可塑狀，干強(qiáng)度高，厚度為3.2～16.8 m，平均厚度為10 m，場區(qū)均有分布。

強(qiáng)風(fēng)化石灰?guī)r（Tm）：灰色、灰黃色，巖芯破碎，呈砂狀;鉆進(jìn)較快，局部存在，鉆探僅有6個(gè)鉆孔有揭示。

中風(fēng)化石灰?guī)r（Tm）：灰色、灰白色，中厚層狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育;表面有方解石脈，巖芯較破碎，呈碎塊狀、短柱狀、柱狀，巖芯采取率65%～80%;巖體物理力學(xué)性質(zhì)一般、承載力較高，中風(fēng)化石灰?guī)r巖體飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為64.755 MPa，巖體為堅(jiān)硬巖，巖體較破碎;根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范（2009年版）》（GB5 0021—2001）表3.2.2-2和《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50218—2014）表4.1.1，確定巖體基本質(zhì)量級別為Ⅲ級。

5.5 地表水

場區(qū)東高西低，地表水由東向西排泄。場地主要受大氣降雨的影響，降雨后雨水經(jīng)地表面匯集后向場地附近較低處的地下排水管道排放。雨季施工對基礎(chǔ)施工影響較大，建議在場地周邊做好相應(yīng)的排水措施。

5.6 地下水

通過地表地質(zhì)調(diào)查及鉆探探查可知，項(xiàng)目場地地下水類型主要為土層中的上層滯水，賦存于表層第四系相對松散的土體中，主要分布于場區(qū)內(nèi)耕植土空隙。地下水主要來源于大氣降雨，水位、水量均具有明顯的季節(jié)性特征。豐枯季差異較大，分布范圍小且不均勻，水位埋深大多較淺，儲水能力弱，透水性較好，富水性弱，對工程影響較小。經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)測實(shí)量，勘察完成后24 h，在鉆探深度范圍內(nèi)未見到地下水。部分孔底有少量水，為鉆孔殘留水。鉆孔最深處標(biāo)高為1 047.80 m，未見地下水。場地地下水埋藏較深，建議基礎(chǔ)施工時(shí)采取有效措施，防止地表水下滲，使地下室底板形成隔水層。基礎(chǔ)可不考慮抗浮設(shè)防。

6 場區(qū)勘察問題

項(xiàng)目場地位于山間溶蝕盆地位置，下伏基巖為石灰?guī)r，屬可溶性碳酸類巖。場地內(nèi)的巖溶為碳酸鹽類巖溶，其發(fā)育主要受巖性和構(gòu)造控制。水文情況對巖溶的發(fā)育有重要影響?，F(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該場地巖溶洞隙、節(jié)理、裂隙較發(fā)育，場地巖溶地貌特征明顯[4]。

根據(jù)地表測繪，場區(qū)表層溶蝕帶內(nèi)溶溝、溶槽及豎向溶蝕裂隙較為發(fā)育。場區(qū)巖溶統(tǒng)計(jì)詳見表3。

勘察顯示，建筑（甕安警示館）勘探鉆孔遇溶率為37.5%，基巖面相對高差小于5 m（局部溶溝溶槽發(fā)育，基巖面高差較大），由此判定項(xiàng)目場區(qū)屬巖溶強(qiáng)發(fā)育，主要受巖性及構(gòu)造兩因素影響。場區(qū)內(nèi)出露地層為三疊系茅草鋪組（Tm）灰色中厚層石灰?guī)r，為巖溶發(fā)育提供了必要的巖性條件。工程區(qū)呈無斷層發(fā)育，但裂隙較發(fā)育。發(fā)育標(biāo)高在1 056.6～1 072.0 m，主要發(fā)育標(biāo)高為1 059.0～1 066.0 m，多為設(shè)計(jì)標(biāo)高以下。裂隙多陡傾，微張，延伸較長。受裂隙切割影響，表層巖體完整性差，為場地、地表以及地下水活動(dòng)提供了必要的運(yùn)移、貯存空間。

場區(qū)內(nèi)無活動(dòng)斷層、地裂縫、滑坡以及泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象，穩(wěn)定性較好，所以本場地主要的問題為巖溶問題。調(diào)查清楚巖溶的發(fā)育情況，有助于我們更好地把握建筑的持力層，為建筑提供更加穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)形式及深度[5]。

7 結(jié)語

根據(jù)建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及荷載特征，結(jié)合場地巖土工程條件，對地基持力層及基礎(chǔ)方案進(jìn)行評價(jià)：通過對場地地基巖土的分析，場地內(nèi)可作為建筑地基持力層的巖土單元為中風(fēng)化石灰?guī)r;中風(fēng)化石灰?guī)r強(qiáng)度較高，地基穩(wěn)定;對勘察揭露巖溶發(fā)育的地段，基礎(chǔ)應(yīng)穿越溶洞底板，進(jìn)入穩(wěn)定基巖內(nèi)0.5 m;連續(xù)的中風(fēng)化石灰?guī)r埋深較大，采用樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)形式為樁基。

地基巖層中淺埋巖溶洞隙的發(fā)育，其頂板巖體及基本質(zhì)量特征、頂板厚度以及基礎(chǔ)荷載大小等直接影響樁基穩(wěn)定性。溶溝、溶槽的發(fā)育，使巖面起伏不平。溶溝、溶槽多有分布，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育。樁端置于巖層面隆起或斜面處時(shí)，有導(dǎo)致滑移的可能。在樁底應(yīng)力擴(kuò)散范圍內(nèi)有淺埋巖溶洞隙，必須進(jìn)行地基基礎(chǔ)處理，確保樁底巖體的穩(wěn)定性。中風(fēng)化巖分布較連續(xù)，厚度較大，巖石地基承載力特征值較高，對樁基的穩(wěn)定性有利。

場地內(nèi)覆蓋層主要為素填土和可塑紅黏土。部分區(qū)域土層厚度較大，開挖過程中容易出現(xiàn)孔樁側(cè)壁垮塌情況，且場地內(nèi)成孔條件一般，可采用間隔開挖、排樁跳挖以及多節(jié)護(hù)壁等施工措施，保證孔深、孔徑、垂直度以及孔底殘?jiān)謇?。場地孔樁施工可采用人工挖孔樁，也可采用機(jī)械成孔。人工挖孔樁在貴州地區(qū)應(yīng)用較為普遍，施工工藝成熟[6]，但成孔鑿巖進(jìn)行爆破會造成地表震動(dòng)，對周邊建筑及居民生活有一定影響。機(jī)械成孔噪聲較大，對土體擾動(dòng)較大，但施工效率較高。若采用機(jī)械成孔，由于巖溶強(qiáng)發(fā)育，機(jī)械成孔較難校驗(yàn)，建議施工時(shí)補(bǔ)充勘察。

澆筑前必須清孔。清孔時(shí)，混凝土鋼筋籠及澆筑設(shè)備等必須準(zhǔn)備到位，清孔后立即澆筑，不宜長時(shí)間停留。施工過程中應(yīng)嚴(yán)格遵循安全技術(shù)規(guī)范和專項(xiàng)方案規(guī)定，嚴(yán)密組織，落實(shí)責(zé)任，確保施工安全。

在貴州喀斯特區(qū)域進(jìn)行建筑勘察時(shí)，對基礎(chǔ)持力層要求較高的建筑，應(yīng)特別注意巖溶問題。查明場區(qū)的巖溶發(fā)育特征，能夠?yàn)榻ㄖA(chǔ)找到合理準(zhǔn)確的持力層，從而提出合理的基礎(chǔ)形式，為建設(shè)提供更加合理的勘察建議。

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