探討巖土工程勘察方法在建設工程中的應用

李林威

摘要：本文以武夷新區(qū)某地下車庫為例，將巖土工程地質(zhì)勘察技術(shù)應用于工程建設，系統(tǒng)分析了工程地質(zhì)特征及地下水情況、地基的穩(wěn)定性及均勻性，查清可能影響工程建設穩(wěn)定性的不良地質(zhì)情況，可能對工程不利的埋設物，判明對工程建設危害程度并提出防治措施，為工程建設提供可行的建議。

關鍵詞：地質(zhì)特征；巖土工程；勘察技術(shù)；工程建設

1.項目概況

本工程基坑深度為設計地坪標高下8.4m，現(xiàn)地面狀態(tài)下實際開挖深度約5.0m～8.0m（地下室底板厚度按約0.5m考慮），場地地質(zhì)、水文條件較復雜，破壞后果一般。據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（DBJ13-84-2006）表5.4.1劃分，基坑工程安全等級為二級。項目位于建陽市童游街道南林村，隸屬于武夷新區(qū)開發(fā)建設的南林片區(qū)。場地原始地貌類型跨越剝蝕低丘及丘間谷地兩種地貌單元，后因片區(qū)規(guī)劃建設需要，經(jīng)人工挖、填整平成現(xiàn)狀?，F(xiàn)地面較平坦、開闊，并大致由北向南微傾斜?？辈熘饕康募熬唧w任務包括：（1）查明場地巖土層的類型、深度、分布、均勻性、物理力學性質(zhì)、工程特點和變化情況，分析地基的穩(wěn)定性及均勻性。（2）查清可能影響工程建設穩(wěn)定性的不良地質(zhì)情況，可能對工程不利的埋設物（如地下洞穴、河浜、涵洞、孤石等），判明其對工程建設危害程度并提出防治措施。（3）查明地下水、土的情況、類型和變化情況及規(guī)律，判定水和土是否腐蝕建設材料，論證地下水、土可能對工程環(huán)境的影響，提出防水和抗浮設計水位建議。

2.勘查方法和工作量

依據(jù)擬建設構(gòu)筑物性質(zhì)，工程的地質(zhì)條件、勘察任務要求及擬采用基礎類型進行勘察工作布置，開展工程勘察?？辈旆绞街饕捎勉@探、現(xiàn)場標準貫入試驗、重型動力觸探試驗、抽水試驗。

2.1勘探方法及測試

鉆探設備采用3臺XY-1型液壓工程鉆，鉆探方法采用套管或泥漿護壁，重錘擊進或回轉(zhuǎn)鉆進全孔取芯的施工方法。一般土層及強風化巖采用合金鉆頭，填石及中風化巖采用金剛石鉆頭。技術(shù)孔終孔孔徑110mm，一般終孔孔徑≥89mm。鉆探操作、回次進尺和巖土編錄等工作均嚴格按《建筑工程地質(zhì)勘探與取樣技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T87-2012）的要求執(zhí)行。鉆探觀測和測試工作完成后，勘探孔采用原土回填和擊實處理。

2.2勘查工作

本工程勘探點據(jù)擬建物的平面位置，按其周邊、角點和內(nèi)部采用網(wǎng)格狀布置。另在地下室基坑外圍約1～2倍基坑深度的范圍內(nèi)還布置部分基坑支護勘探孔。本工程共布置鉆孔39個，總進尺1077.1m，其中專門布置取樣孔20個（占鉆孔總數(shù)約1/2），取樣孔孔數(shù)、取樣或原位測試的數(shù)量和間距均符合規(guī)范要求，具體情況詳見表1。

3.工程地質(zhì)條件

3.1地形地貌及周邊環(huán)境

工程項目地面較平坦、開闊，并大致由北向南微傾斜。勘探期間，各孔口地面標高為160.22m～163.67m，相對最大高差約3.5m。

場地周邊環(huán)境：擬建場地處于擬建“南平市武夷新區(qū)博物館和文化中心工程”的中間，現(xiàn)均未建設，四周（≤70m內(nèi)）均為空地。

另據(jù)調(diào)查，除場地中部有一臨時架空線呈東西走向穿過外，無其他建（構(gòu)）筑物分布，也無地下管線通過。

3.2巖土體分布及其特征

據(jù)鉆探揭露，擬建場地地基土自上而下分布如下：

（1）素填土（含碎石）（Qm）l：場地內(nèi)大部分地段有分布，分布厚度約0.9m～17.3m。呈褐黃、灰褐、紫紅等雜色，松散狀，成分主要由粘性土和強、中風化片巖、砂巖等碎、塊石混合回填而成。（2）素填土（Qml）：分布厚度約1.8m～16.5m。呈褐灰、褐黃色，松散狀，巖性主要由粉質(zhì)黏土或耕植土等棄土回填而成，局部含有少量碎、塊石等。（3）粉質(zhì)黏土（Q4al-pl）2a：沖洪積成因。主要揭露于原丘間谷地鉆孔，層厚0.60m～3.0m，頂板埋深8.60m～16.70m，頂板標高為144.67m～152.58m。（4）粉質(zhì)黏土（Q4al- pl）2b：沖洪積成因。主要揭露于原丘間谷地部分鉆孔，層厚1.20m～3.90m，頂板埋深為7.90m～16.10m，頂板標高為145.19m～153.19m。（5）粉質(zhì)黏土（Qdl）③：坡積成因。層厚1.10m～3.90m，頂板埋深為4.40m～12.80m，頂板標高為148.80m～159.05m。褐黃色，可～硬塑，成分主要由粉、粘粒組成，含砂約10%～15%。（6）泥質(zhì)粉砂巖殘積粘性土（Qel）④：層厚1.60m～5.40m，頂板埋深為6.30m～15.20m，頂板高程為145.02m～157.16m。（7）土狀強風化泥質(zhì)粉砂巖（J3dl1a）⑤：揭露厚度0.80m～15.00m（部分基坑外圍孔未揭穿），頂板埋深為7.40m～18.90m，頂板高程為142.62m～155.81m。（8）碎塊狀強風化泥質(zhì)粉砂巖（J3dl1a）⑥：揭露厚度1.20m～19.90m（部分基坑外圍孔未揭穿），頂板埋深為13.20m～20.10m，頂板高程為140.77m～150.13m。（9）中風化泥質(zhì)粉砂巖（J3dl1a）⑦：揭露厚度為2.30m～10.40m（未揭穿），頂板埋深16.70m～38.60m，頂板標高122.03m～146.49m。

上述各風化泥質(zhì)粉砂巖（J3dl1a）受內(nèi)外地質(zhì)應力和不均勻風化的影響和作用，局部殘留有相對軟弱或堅硬夾層（見表2），且不排除鉆孔之間尚有類似夾層存在。

4.水文地質(zhì)條件及評價

4.1地下水類型及埋藏情況

工程項目地下水主要存在和運移于素填土①的孔隙、殘積土④和土狀強風化巖⑤的孔隙、網(wǎng)狀裂隙和碎塊狀強風化巖⑥、中風化巖⑦的裂隙中。地下水類型在上部填土①為潛水；在下部殘積土④和各風化基巖（如中風化巖⑦）為潛水或微承壓水。地下水主要為大氣降水下滲和相鄰含水層的側(cè)向滲透補給，并總體隨剝蝕低丘向丘間谷地滲流排泄。其中素填土①屬中等透水性，但水位和水量受季節(jié)變化影響較大；碎塊狀強風化巖⑥、中風化巖⑦裂隙大多呈閉合狀態(tài)，導水性和富水性總體較差，但不排除部分基巖破碎帶有較大水量的可能；其余各巖土層屬弱透水、弱含水層或相對隔水層（②、③層），富水性差，受項目現(xiàn)場地形、地貌和降水影響，地下水位埋深變化較大。

4.2地下水腐蝕性評價

結(jié)合水質(zhì)分析情況和項目環(huán)境條件，依國標《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）（2009年版）的有關標準評價：現(xiàn)場地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對鋼筋混凝土中鋼筋在長期浸水狀態(tài)和干濕交替下，亦具微腐蝕性。另據(jù)省標《巖土工程勘察規(guī)范》（DBJ13-84-2006）表12.8.6評價，地下水對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

地下水位以上地基土（素填土①）對建設材料的腐蝕性，采用“南平市武夷新區(qū)博物館和文化中心”勘察成果，地下水位以上地基土對混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性；土對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性（電阻率在50Ω·m～100Ω·m之間）。

5.巖土工程分析與評價

5.1地基穩(wěn)定性與適用性評價

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，擬建項目及其附近無全新活動性斷裂通過，不必考慮活動性斷裂的影響。場地基底為侏羅系兜嶺群下段泥砂巖（J3dl1a），場地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有明顯疏松的斷裂破碎帶、溶洞等不良地質(zhì)作用。場地已回填整平，現(xiàn)狀較平坦開闊，無滑坡、崩塌、泥石流的不良地質(zhì)現(xiàn)象，也未見有地面塌陷、地裂縫的地質(zhì)災害。另據(jù)鉆探揭示，擬建場地除上部松軟土層（①～）較厚，另在個別地段因風化不均而殘留有相對軟、硬夾層外，勘探過程未發(fā)現(xiàn)有隱伏溝濱、古河道、地下洞穴、臨空面等對工程施工不利的地下埋藏物或構(gòu)筑物，也不必考慮砂土液化和軟土震陷的危害。

綜上所述，本項目基底無活動性斷裂、滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂縫、隱伏溝濱、古河道、地下洞穴等影響場地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用與地質(zhì)災害或不利埋藏物，也不必考慮砂土液化或軟土震陷的危害。經(jīng)對場地上部松軟土層（①～2a）采取相應的處理措施后（如采用樁基）現(xiàn)場與地基可以穩(wěn)定，較適宜擬建項目的建設。

5.2地基均勻性評價

擬建項目原地貌主要為剝蝕低丘及丘間谷地，受內(nèi)、外應力的地質(zhì)作用，各巖土層的分布、埋深、厚度和性能變化較大。主要表現(xiàn)為：素填土①為新近回填，且未經(jīng)專門壓實處理，均勻性差；粉質(zhì)黏土②、粉質(zhì)黏土③、殘積土④、土狀強風化巖⑤層位不夠穩(wěn)定，厚度或埋深變化較大，且④、⑤層為特殊性巖土，受風化差異影響，標貫擊數(shù)變化較大，均勻性較差；下伏碎塊狀強～中風化基巖（⑥～⑦）層位總體較穩(wěn)定，但巖面起伏較大（局部地段巖面坡度≥30%），且各風化基巖自身的力學性質(zhì)也因風化或破碎程度不同而有所差異，均勻性偏差。

根據(jù)上述各巖土層的分析，持力層層面坡度，以及同一建筑各處地基土壓縮性的相似性和差異性，綜合考慮本項目屬不均勻型地基。但場地中、下部各巖土層屬中、低壓縮性，通過采取適宜的基礎類型和合適的持力層等施工或結(jié)構(gòu)上的處理措施后，一般可滿足擬建物設計的變形要求。

5.3地震效應

據(jù)國標《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）附錄A，擬建項目位于南平地區(qū)建陽市，屬抗震設防烈度6度區(qū)，設計基本地震加速度為0.05g，設計地震分組屬第一組。

擬建場地內(nèi)雖局部分布有軟塑狀粉質(zhì)黏土2a，但場地位于抗震設防6度區(qū)，不必考慮軟土震陷的問題。另項目內(nèi)無飽和砂土或粉土分布，也不必考慮砂土或粉土液化問題。

項目原地貌為剝蝕低丘及丘間谷地，后因片區(qū)開發(fā)需要而進行大面積挖填場平。現(xiàn)場場地較平坦開闊，但大多地段上部松軟土層（①～2a）的綜合厚度較大（大多>5m）。依《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）有關標準和相關條文說明進行區(qū)分，總體屬對建筑抗震不利地段。

5.4地基變形特征預測

本工程屬框架結(jié)構(gòu)，地基變形特征主要由相鄰柱基的沉降差和沉降量控制。另擬建項目的地基基礎設計等級為乙級，需進行地基變形驗算，并滿足其變形要求。

當擬建物采用沖、鉆孔灌注樁，以中風化巖⑦（局部以碎塊狀強風化巖⑥）為樁端持力層時，因各風化巖（⑥、⑦）的壓縮性低或很低，樁基沉降量?。〒?jù)施工經(jīng)驗，樁基沉降量一般≤30mm），在采取措施確保成樁質(zhì)量的條件下，一般可滿足其變形要求。另對于鉆、沖孔樁而言，樁基沉降量在很大程度上主要取決于孔底沉渣的控制，建議必要時可采取在孔底預埋高壓注漿管進行高壓注漿加固處理。

鑒于碎塊狀強風化泥質(zhì)粉砂巖⑥與中風化泥質(zhì)粉砂巖⑦的強度和變形模量有一定差異，建議在設計時仍需考慮可能產(chǎn)生差異沉降的問題，并采取適當加強擬建物基礎和上部結(jié)構(gòu)剛度和整體性等處理措施，以協(xié)調(diào)其差異沉降，保證擬建物的安全使用。

5.5地下室防水、抗浮評價

擬建工程為地下1層，設計高度為4m，設計底板標高為156.1m。因地下室底板基本位于地下水位以下，且雨季時（尤其是臺風暴雨期間）地下水位還會上升，因此，地下室設計與施工應考慮地下水的滲水和浮托作用，進行抗浮穩(wěn)定性驗算，并采取相應的防水和抗浮措施，以確保地下室的安全使用。

擬建地下室屬永久性抗浮，需通過抗浮驗算，并采取相應的抗浮措施。抗浮方法建議結(jié)合擬建物基礎類型的設計，設置抗拔樁，抗拔樁的抗拔承載力應通過現(xiàn)場抗拔靜載荷試驗確定。

根據(jù)項目地形地貌特征、區(qū)域水文地質(zhì)條件、地區(qū)氣象特點、場地設計地坪及未來場地周邊的市政排水系統(tǒng)，建議地下室防水、抗浮設計的最高地下水位按設計室外地坪標高以下1m考慮。

5.6基坑評價

根據(jù)項目周邊條件，基坑側(cè)壁破壞情況，開挖深度和項目地質(zhì)、水文條件，本基坑工程安全等級為二級。

為確?；娱_挖安全和地下室正常施工，基坑施工時應采取相應的防護和地下水處理措施。據(jù)了解該工程擬先行施工，根據(jù)基坑周邊環(huán)境、場地地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，建議本基坑采用放坡（或分級放坡）開挖，臨時放坡坡率建議視開挖深度按1∶1.25～1∶1.50考慮，并對坡面采用掛網(wǎng)噴漿處理，以防雨水沖刷坡面或地下水滲流潛蝕而造成邊坡失穩(wěn)破壞。

6.結(jié)論與建議

（1）本項目無活動性斷裂、滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂縫、隱伏溝濱、古河道、地下洞穴等影響項目穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用與地質(zhì)災害或不利埋藏物，也不必考慮砂土液化或軟土震陷的問題。經(jīng)對場地上部松軟土層（①、2a）采取相應的處理措施后（如采用樁基），場地與地基可以穩(wěn)定，較適合擬建工程。（2）根據(jù)擬建項目的性質(zhì)及工程地質(zhì)條件，建議采用大直徑?jīng)_、鉆孔灌注樁，以中風化泥質(zhì)粉砂巖⑧（局部碎塊狀強風化泥質(zhì)粉砂巖⑦）為樁端持力層，并應進入持力層一定深度，保證其穩(wěn)定性。另若同一建筑物采用兩種不同持力層時（碎塊狀強風化巖⑦和中風化巖⑧），應采取適當加強擬建項目基礎和上部結(jié)構(gòu)的剛度和整體性等施工或結(jié)構(gòu)上的處理措施，以防產(chǎn)生不均勻沉降。（3）本基坑工程建議采用放坡（或分級放坡）開挖，臨時放坡坡率建議按1∶1.25～1∶1.50考慮，并對坡面采用掛網(wǎng)噴漿防護?；拥叵滤ㄗh采用集水明排的方法處理，或結(jié)合樁基施工的排、降水作業(yè)設置井點超前降水。（4）本場地位于抗震設防烈度6度區(qū)，設計基本地震加速度為0.05g，設計地震分組屬第二組。（5）擬建項目地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性；對鋼筋砼結(jié)構(gòu)中鋼筋在地下水位干濕交替和在長期浸水狀態(tài)下均具微腐蝕性。另據(jù)省標《巖土工程勘察規(guī)范》（DBJ13-84-2006）表12.8.6評價，地下水對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。地下水位以上土質(zhì)對混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋均具微腐蝕性；對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。故防止水、土對建設材料腐蝕的防護措施，應符合現(xiàn)行國家標準《工業(yè)建筑防腐蝕設計規(guī)范》（GB50046-2008）的規(guī)定。（6）建議對場地填土進行系統(tǒng)的壓實處理（如在工程樁施工前采用強夯處理），以防產(chǎn)生不均勻地面沉降或附加沉降。