巖土工程勘察對基坑支護施工的影響

吳士龍WU Shi-long；雷穎LEI Ying；劉啟航LIU Qi-hang

（中國建筑技術(shù)集團有限公司，北京 100013）

0 引言

深基坑作為建筑工程的重要組成部分，在實際施工過程中具有一定的復雜性和可變性，需要相關(guān)工作人員予以重視，能夠從巖土工程勘察工作著手，為深基坑工程的實際施工處理提供重要依據(jù)，從而確保深基坑工程在實際施工處理過程中可行且穩(wěn)定，為后續(xù)建筑施工提供保障。

1 深基坑工程中巖土勘察的重要性

①提供質(zhì)量保證。工程師用科學的方法組織巖土工程勘察后，可以對現(xiàn)場的地質(zhì)情況形成準確的認識,采取相適應的處理措施，制定完善的施工方案，使各項工作順利開展，保證深基坑的施工質(zhì)量，為后續(xù)工程建設(shè)工作的開展夯實基礎(chǔ)。

②提供安全保障。深基坑施工中存在諸多干擾因素，若未在前期采取控制措施，易埋下安全隱患。做好巖土勘察工作后，應根據(jù)所掌握的現(xiàn)場情況提前處理，基于實際情況制定應急預案，一旦出現(xiàn)問題可及時響應，以免出現(xiàn)安全事故。

2 巖土工程勘察對基坑支護施工造成的影響

2.1 基坑土層

地質(zhì)調(diào)查、勘探和取土是巖土工程勘察的重要內(nèi)容。通過測試對工程地質(zhì)條件進行定性和定量分析，查明工程現(xiàn)場地質(zhì)條件，判斷是否存在崩塌、軟基、巖溶等不良地質(zhì)現(xiàn)象，準確評估不良地質(zhì)問題對工程場地穩(wěn)定性造成的危害。由于巖土工程勘察工作不到位以及基坑支護工程的區(qū)域性特征，工程勘察活動對建設(shè)場地的地質(zhì)環(huán)境造成不同程度的影響，導致原有地質(zhì)條件產(chǎn)生變化，如采集土樣時破壞了原有土層結(jié)構(gòu)。地質(zhì)調(diào)查工作較為粗放，沒有發(fā)現(xiàn)全部的不良地質(zhì)問題，基坑支護施工前仍存在部分不良地質(zhì)問題未解決，如工程現(xiàn)場分布軟土層，搭設(shè)基坑支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性較差，易出現(xiàn)支護結(jié)構(gòu)變形失穩(wěn)現(xiàn)象，無法發(fā)揮應有的支護效用。

2.2 水文地質(zhì)條件

目前，在大多數(shù)巖土工程中，地下水分布在場地的土層中，地下水位不斷波動，如果地下水位過高或水位變化幅度過大，將對基坑支護效果造成影響，出現(xiàn)基坑突涌水等一系列問題，存在施工安全隱患。開展巖土工程勘察工作，可以全面掌握工程現(xiàn)場的水文地質(zhì)條件，如確定含水層埋深值、水流方向、測量水流速度等信息，在其基礎(chǔ)上制定基坑地下水處理方案，將地下水位控制在安全范圍內(nèi)。巖土工程勘察工作直接決定了基坑地下水處理方案的可行性。

2.3 邊坡穩(wěn)定性評價

深基坑施工的成功主要取決于基坑側(cè)壁的穩(wěn)定性。借助巖土工程勘察和實測數(shù)據(jù)，對深基坑工程邊坡穩(wěn)定性等級進行科學評價。①對深基坑工程中巖土的分布情況進行科學調(diào)查和詳細分析，需要測試施工區(qū)域內(nèi)基坑側(cè)壁巖土層的抗剪強度、重度等指標，通過分析區(qū)域內(nèi)不同地層土質(zhì)的結(jié)構(gòu)和特點，對深基坑工程邊坡進行綜合、科學評價。②調(diào)查深基坑工程施工區(qū)域周邊的地下水、地表水、建筑物等，分析評價施工時可能引發(fā)的邊坡失穩(wěn)的要素，在最大限度保證邊坡穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，為深基坑支護工程的設(shè)計和后續(xù)的施工奠定基礎(chǔ)。

2.4 深基坑工程巖土工程勘察現(xiàn)代化程度不高

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，在深基坑工程的巖土工程勘察過程中，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)已成為工作的關(guān)鍵，但就目前深基坑工程巖土工程勘察工作開展情況而言，我國深基坑工程巖土工程勘察現(xiàn)代化程度并不夠，諸多先進技術(shù)并沒有得到有效運用。比如GIS 技術(shù)，該技術(shù)屬于一種地理信息技術(shù)，將其運用在深基坑工程巖土工程勘察工作中，能夠有效提升勘察結(jié)果的準確性，但是很多勘察單位并沒有給予該技術(shù)一定重視，即使有勘察單位購進了該設(shè)備，以及引進了該技術(shù)，卻缺少專業(yè)的技術(shù)人員。

3 深基坑支護技術(shù)在巖土工程施工中的應用

3.1 錨桿支護施工技術(shù)

在深基坑錨桿支護技術(shù)的應用過程中，錨桿是該技術(shù)的重要工具。主要體現(xiàn)在：①通過錨桿另一側(cè)銜接支護結(jié)構(gòu)，有助于支護水平的提高；②錨桿另一側(cè)插入結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的巖土體中。通過當前工作的有效開展，可以保證深基坑支護的效果。針對深基坑支護技術(shù)的應用研究發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)原理是通過錨桿對底層深處潛能進行受拉力調(diào)動，從而對工程起到穩(wěn)固的作用。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，錨桿支護技術(shù)有著諸多優(yōu)勢，不但操作流程較少，而且操作難度不高。這些優(yōu)勢的存在，使得深基坑支護技術(shù)得到了關(guān)注和重視。在實際的應用過程中，如果將該技術(shù)與其他技術(shù)進行有機結(jié)合，可以更好地實現(xiàn)支護施工目標。

3.2 深層攪拌樁支護技術(shù)

針對深層攪拌樁支護技術(shù)，其技術(shù)原理是通過石灰、水泥等物質(zhì)的固化特性，并通過攪拌設(shè)備的有效應用，能夠?qū)袒瘎┖蛙浲吝M行混合攪拌，通過固化反應于地下形成樁體，這樣才能夠保證軟土地基強度得到提升。在實際的作業(yè)過程中，針對深度小于7m 的二級或三級基坑而言，如果需要對坑邊到紅線位置的間隔進行重組，深層攪拌樁技術(shù)將會發(fā)揮著重要的作用，能夠最大程度地發(fā)揮出水泥的不透水性，并且有著較廣的適用范圍。與其他支護技術(shù)相比，深層攪拌樁支護技術(shù)有著顯著的優(yōu)勢。①在原地基土的基礎(chǔ)上，能夠與固化劑做到充分攪拌，無須與土體進行換填。②在實際的攪拌操作過程中，所處的深度較大，并不會引發(fā)土體的側(cè)向擠壓效應，并不會影響現(xiàn)有建筑的基礎(chǔ)。③通過合理選擇固化劑，能夠確保施工效果得到提升，在很大程度上減少了對環(huán)境的污染。當在居民區(qū)進行作業(yè)時，也不會對居民生活造成較大的影響。④通過對土體進行加固處理，將會改變土體本身的重度，合理抑制了基礎(chǔ)沉降問題。

3.3 地下連續(xù)墻施工技術(shù)

對于軟土地層中的基坑開挖，如果其深度超過10m，且周邊鄰近建筑物或地下管線對沉降和位移要求較高，地下連續(xù)墻為基坑的支護結(jié)構(gòu)。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，地下連續(xù)墻具有諸多有點，在深基坑支護施工中占據(jù)重要的位置。具體主要體現(xiàn)在：①由于墻體具有整體性好、剛度大等特點，這就決定著其結(jié)構(gòu)與地基不會出現(xiàn)較大的變形情況，致使其在超深支護結(jié)構(gòu)中得到了很好的體現(xiàn)。②用于各種地質(zhì)條件，尤其遇到砂石地層或要求進入風化巖層時，鋼板樁難以在施工中得到很好的應用，此時，可采用連續(xù)墻支護。③雖然能夠減少施工所帶來的影響，但是卻有著相對較高的造價，難以及時對廢漿進行處理?？偠灾?，該技術(shù)在基坑支護中有著快捷簡便、經(jīng)濟可靠特點，得到了廣泛的運用。

4 巖土工程勘察質(zhì)量的提升策略

4.1 確定勘察目標

在一些巖土工程中，勘察工作缺乏目的性和重點性，使得一些勘察工作和獲取的勘察資料沒有實際價值，難以對工程場地的地質(zhì)環(huán)境進行綜合評價。無法準確預測地基土層物理力學性質(zhì)在工程施工與使用期間內(nèi)產(chǎn)生的具體變化。勘察人員應結(jié)合工程情況與已知信息，初步掌握巖土工程條件，在其基礎(chǔ)上樹立清晰的勘察目標與工作思路，如確定工程勘察范圍、采集既有建筑高度等數(shù)據(jù)、考察地下設(shè)施布設(shè)情況與埋藏深度等?？辈烊藛T在掌握工程條件與相關(guān)信息的基礎(chǔ)上，明確巖土工程勘察重點，例如在工程現(xiàn)場分布大量水電管線等地下設(shè)施時，使用專業(yè)設(shè)備對地下設(shè)施的分布情況進行勘測，如確定地下管線類型、規(guī)模與埋藏深度。將地下水文勘測、土質(zhì)調(diào)查等作為巖土工程勘察重點，采集水層埋深值與各類地層厚度等重要數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)分析結(jié)果的基礎(chǔ)上編制工程勘察文件，科學制定基坑支護方案。

4.2 制定科學可行的巖土勘察方案

在巖土工程勘察中，如果暴露問題后再采取處理措施，會明顯增加處理難度，容易出現(xiàn)因資源投入增加而導致實際成果不足的情況，需要在巖土勘察前做好準備工作，基于現(xiàn)場情況進行預測，采取預防措施，提高主動性。以地質(zhì)特性以及相應數(shù)據(jù)為立足點，根據(jù)可行性要求，生成全面的勘察方案。對比分析多種勘察方案，確定最具可行性的勘察方案，由專業(yè)人員按特定的流程以科學的方法做好勘察工作?？辈旆桨笐哂休^強的指導意義，涵蓋的內(nèi)容應具有全面性，包括施工方法、質(zhì)量檢查方法、質(zhì)量評價標準等相關(guān)內(nèi)容。

4.3 合理設(shè)置坑避形式

深基坑支護施工前，應做好以下幾個方面：根據(jù)深基坑支護施工要求，針對坑壁后果，需要對其加強綜合方面的考慮，并且要合理設(shè)置坑壁等級；根據(jù)水文地質(zhì)條件、開挖參數(shù)、周邊環(huán)境等因素，有針對性地選擇坑壁形式。從基坑的角度來講，如果其上部沒有重要的建筑物，則需要將其深度嚴格控制在8m 以內(nèi)，如果符合放坡條件的情況下，此時可選用坡率方法。在該方法的具體應用過程中，如果在坡率允許值范圍內(nèi)，根據(jù)具體施工的要求，可以結(jié)合工程的類比選擇以及穩(wěn)定邊坡的坡率值進行考慮。

4.4 做好基坑監(jiān)測

深基坑施工占地面積大。在過去的城市建設(shè)中，地下管線鋪設(shè)廣泛，類型多樣，數(shù)量豐富，在空間上形成交錯關(guān)系，易在深基坑施工的擾動作用下異常運行。在深基坑工程的巖土勘察過程中，應做好基坑監(jiān)測工作，準確掌握現(xiàn)場情況。在實際施工中，以建設(shè)單位提供的控制點為主，將其引至基坑邊，利用全站儀測量放樣。監(jiān)理單位站旁監(jiān)督，提高施工的規(guī)范性，保證各項監(jiān)測工作均能夠落實到位。經(jīng)過監(jiān)測后，視實際情況采取安全防護以及處理措施，以保證深基坑施工的安全性，提高施工質(zhì)量、縮短作業(yè)時間，達到提質(zhì)增效的效果?；娱_挖易影響支護結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)狀建筑物的穩(wěn)定性與完整性，為最大限度減小不良影響，宜采取分層開挖、先撐后挖的方法，避免在開挖過程中已經(jīng)設(shè)置到位的支護結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)有建筑物發(fā)生變形、位移等異常狀況。深基坑工程周邊的安全防護工作需要落實到位，應以掌握的現(xiàn)場情況為準，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)水平，制定監(jiān)測方案，待方案通過驗證后，由具有資質(zhì)的人員參與監(jiān)測工作，明確深基坑工程周邊的實際情況，采取控制措施，避免現(xiàn)場施工對周邊環(huán)境造成不良影響。

4.5 對工程施工現(xiàn)場的土質(zhì)進行全面勘察

在深基坑工程的巖土工程勘察過程中，還有一個比較重要的勘察環(huán)節(jié)，即土體勘察，而土質(zhì)勘察工作的開展主要是為了對實際勘察方式，以及相關(guān)支護方法的確定提供依據(jù)，因此需要相關(guān)工作人員能夠給予一定重視。首先，在進行土質(zhì)勘察的過程中，相關(guān)工作人員需要根據(jù)土質(zhì)特性選擇適當?shù)目辈旆椒?，并根?jù)相關(guān)規(guī)定開展勘察工作。需要注意，如果在實際勘察過程中遇到軟土層，那么相關(guān)工作人員就需要對設(shè)定好的勘察方案進行適當調(diào)整，進而有效提升勘察結(jié)果的準確性。其次，在基坑開挖以后，相關(guān)工作人員需要對新鮮且未擾動過的巖土進行直接觀察，并將觀察結(jié)果與對應勘察報告進行比對。另外，還需要相關(guān)工作人員能夠從不同角度進行分析，比如是否存在填土、坑穴、古墓以及古井等分布問題；實際施工是否會對土質(zhì)造成影響；施工過程中的排水是否會導致土質(zhì)軟化等。最后，在對土質(zhì)進行勘察的過程中，相關(guān)工作人員可使用袖珍貫入儀進行實際勘察。另外，如果土質(zhì)勘察情況較為特殊，相關(guān)工作人員可提取適量原狀土樣，將其帶到實驗室中進行相關(guān)實驗。

4.6 做好地下水勘查工作

為了避免地下水對實際工程建設(shè)發(fā)展的影響，在深基坑工程的巖土工程勘察過程中，還需要相關(guān)工作人員做好地下水勘查工作。首先，相關(guān)工作人員需要度對工程現(xiàn)場地下水條件進行全面了解和掌控，并對地下水可能帶來的不良威脅以及侵蝕影響進行透徹分析，主要是因為后續(xù)工程實際施工處理會涉及降水需求，因此也就需要對地下水分布狀況等基礎(chǔ)信息進行充分了解，進而制訂出相應的處理方案，確保后期用水需求得到滿足。其次，相關(guān)工作人員還需要對地下水的具體分布狀況進行多角度分析，并對承壓水以及潛水的具體分布表現(xiàn)進行充分了解和掌控，從而確保在后續(xù)深基坑施工處理過程中能夠有針對性地應對相關(guān)問題。最后，由于地下水勘查工作具有一定的動態(tài)化特點，所以需要相關(guān)工作人員能夠根據(jù)地下水季節(jié)性變化做出有效分析，并對地下水豐水期以及其他時期的表現(xiàn)進行全面把控，進而確保后期深基坑工程施工處理能夠更加穩(wěn)定，并能夠在施工過程中有效應對地下水的季節(jié)性變化。

4.7 提高深基坑支護設(shè)計管理水平

提高深基坑支護設(shè)計管理水平是巖土工程中深基坑支護設(shè)計的優(yōu)化策略。為了更好地保證巖土工程深基坑支護工作的順利進行，相關(guān)施工單位在施工前必須加強對施工人員的安全責任檢查，并制定符合該巖土工程實際情況、具有一定可操作性的深基坑支護設(shè)計管理機制，落實權(quán)責一致的制度，避免出現(xiàn)施工中存在問題無法追究責任等情況出現(xiàn)。而在實際施工過程中，許多施工單位挖出的基坑空間往往與支護結(jié)構(gòu)位移問題有著直接的關(guān)聯(lián)性，因此必須要保證其基坑空間的合理，也需要從深基坑支護環(huán)節(jié)進行設(shè)計，提高設(shè)計圖的科學效果。施工之前，也要提前對于巖土工程所處的地理位置，周邊的環(huán)境、氣候、土壤等進行實地考察，并全面收集數(shù)據(jù)，通過設(shè)定與落實相關(guān)制度，確保這一環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，堅持安全第一、以人為本的施工原則，更好地進行深基坑支護設(shè)計和施工。

4.8 對基坑邊坡穩(wěn)定性進行準確評價

在深基坑工程的巖土工程勘察過程中，除了上述七項重點任務(wù)外，相關(guān)工作人員還需要對基坑邊坡的穩(wěn)定性進行準確的評價，進而確保在開展深基坑邊坡施工的過程中不會出現(xiàn)滑坡、塌方等問題?；诖?，在進行勘察的過程中，相關(guān)工作人員要在開挖前對基坑土體進行全面了解，并制訂相應的預防措施，將事故發(fā)生率降到最低。另外，相關(guān)工作人員在對深基坑邊坡穩(wěn)定性進行評價的過程中，還需要對深基坑巖土工程的內(nèi)在條件及外在條件進行全面考量，進而有效提升勘察數(shù)據(jù)的科學性以及準確性。

4.9 規(guī)范巖土工程勘察流程

在現(xiàn)代巖土工程中，隨著建設(shè)規(guī)模的不斷擴大和基坑支護施工體系的不斷完善，巖土工程勘察過程呈現(xiàn)出復雜化的發(fā)展趨勢?？辈旃ぷ鲀?nèi)容涉及現(xiàn)場踏勘、編制綱要、勘探點定位、高程測量、室內(nèi)試驗等方面，如果未嚴格按照規(guī)定流程開展工程勘察活動，將對勘察數(shù)據(jù)真實性與準確性造成負面影響，無法有效查明與全面評價建設(shè)場地的地質(zhì)環(huán)境特征，出現(xiàn)違章操作等不規(guī)范行為。企業(yè)必須遵循相關(guān)技術(shù)規(guī)范與工程情況，結(jié)合以往工程的勘察經(jīng)驗，對巖土工程勘察工作流程進行明確規(guī)定，簽訂合同后，依次開展選派人員、現(xiàn)場踏勘、編制綱要、技術(shù)交底、勘探點定位、高程測量、勘探測試、室內(nèi)試驗及原始資料整理、審核評定、修改交付等工作，勘察人員不可私自篡改巖土勘察工作流程。加強巖土勘察監(jiān)管力度，在各階段勘察工作完成后，對勘察工作結(jié)果進行復核審查，確定勘察信息真實無誤與工作流程符合規(guī)定后，再開展后續(xù)工作?？辈靻挝豢蓪r土工程勘察活動劃分為可行性研究、初步勘察與詳細勘察階段，各階段的工作重心、勘察目標與采取方法手段均存在差異。以初步勘察階段為例，主要負責收集擬建工程的有關(guān)文件資料、初步查明地質(zhì)地層構(gòu)造、綜合評價場地穩(wěn)定性、初步評價基坑開挖與支護方案、確定初步勘察方法并布置點線等。

5 結(jié)束語

綜上所述，在新的時代背景下，為建設(shè)高質(zhì)量的巖土工程、保障施工安全和基坑支護提供真實準確的數(shù)據(jù)參考，建施工單位應深入研究巖土工程勘察對基坑支護施工造成的具體影響，積極落實優(yōu)化策略，推動巖土工程勘察工作的標準化、規(guī)范化、現(xiàn)代化發(fā)展。