城市建筑工程的巖土勘探及地基處理技術(shù)分析

文／饒建平 江西省中環(huán)巖土工程勘察院 江西南昌 330001

引言：

目前，我國社會經(jīng)濟始終處于飛速發(fā)展階段，經(jīng)濟的發(fā)展中，建筑工程產(chǎn)業(yè)做出了巨大貢獻。城市建筑工程，其建設(shè)目的為滿足人們生活、工作對于建筑物的需要，并促進城市化建設(shè)進程進一步深入。目前，城市土地面積十分稀缺，大量建筑工程往往需要在相對偏遠區(qū)域選址，而基于地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性，必須依靠有效的巖土勘探技術(shù)掌握地質(zhì)實際情況，并結(jié)合行之有效的地基處理技術(shù)，保證建筑物施工、使用階段的穩(wěn)定性與安全性。因此，面向城市建筑，從事巖土勘探以及地基處理技術(shù)的分析，可促進我國建筑工程質(zhì)量的全面提升。

1、城市建筑工程巖土勘探及地基處理技術(shù)的重要性

1.1 城市建筑工程巖土勘探重要性

所謂建筑工程巖土勘探，即在對城市建筑工程項目與實際需求綜合考量背景下，基于工程地質(zhì)學(xué)理論、方法、技術(shù)手段，針對施工場地的環(huán)境特征、地質(zhì)情況、巖土工程等級進行數(shù)據(jù)勘察、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)評價，最終將勘察結(jié)果，以報告形式提供于建設(shè)單位、施工單位[1]。

作為城市建筑工程項目不可或缺的建設(shè)實施環(huán)節(jié)，在城市建筑工程項目設(shè)計、施工之前，施工單位，需要委托巖土勘察專業(yè)單位，嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范要求開展巖土勘察工作，從而為后續(xù)城市建筑工程項目的規(guī)劃、設(shè)計、施工環(huán)節(jié)提供準(zhǔn)確依據(jù)、有效指導(dǎo)，確保城市建筑工程項目充分理由有利條件，規(guī)避不利條件，結(jié)合實際巖土情況，因地制宜選擇施工技術(shù)，保障城市建筑工程施工的順利性。綜合分析，城市建筑工程建設(shè)期間，巖土勘探，是整個巖土工程的“基石”內(nèi)容，倘若缺少高質(zhì)量的巖土勘探，即便建筑物外部結(jié)構(gòu)質(zhì)量再好，一旦暴露不良地質(zhì)問題，建筑物乃至周邊環(huán)境都將受到嚴(yán)重影像。如某城市工廠建設(shè)階段，因施工選址周邊工程地質(zhì)十分理想，非地震區(qū)域且?guī)r體高度穩(wěn)定、巖層較厚，工程地質(zhì)圖內(nèi)幾乎不存在不良地質(zhì)現(xiàn)象，故該工廠建筑建設(shè)單位，在未開展徹底的巖土勘察背景下便開始施工。然而該工廠所在城市為濱海城市，為地質(zhì)構(gòu)造十分發(fā)育地段。場地平整階段、基坑開發(fā)階段，出現(xiàn)巖體暴露、傾角陡峻且走向錯綜問題，同時展現(xiàn)出節(jié)理發(fā)育且碎裂嚴(yán)重的接觸斷裂帶輪廓，故建設(shè)單位只能將施工場地向北部移動，造成大量經(jīng)濟成本與時間成本的損失，嚴(yán)重延誤項目工期?？梢姡瑤r土勘察對于保障城市建筑工程建設(shè)的順利性，具有至關(guān)重要之價值[2]。

1.2 城市建筑工程地基處理技術(shù)的重要性

一切建筑物荷載，最終都需要向工程地基傳輸，工程建筑物地上結(jié)構(gòu)、材料均有著極高的強度，但工程地基土則有著較低的強度以及巨大壓縮性比，因此建筑物的建設(shè)，極易導(dǎo)致工程地基變形問題。為確保城市建筑工程建筑物在施工、后期應(yīng)用期間的安全性、耐久度、穩(wěn)定性，施工單位必須采取科學(xué)、合理的措施對地基進行處理。建筑工程地基處理，包括巖土加固、基礎(chǔ)工程兩種措施，建筑工程施工階段，部分工程無法對地基基礎(chǔ)工程性質(zhì)加以改變，需要采取基礎(chǔ)工程，同時部分建筑物，需同時針對地基巖石、地基土進行加固處理，該處理的目的在于改善巖土工程性質(zhì)。

城市建筑工程建設(shè)階段，施工單位因地制宜采用合理的地基處理技術(shù)，（1）能夠改善地基的剪切破壞特性，避免因地基承載力不足導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，亦或是土方開發(fā)階段邊坡失穩(wěn)。（2）地基處理，可改善地基的壓縮特性，避免因地基高壓縮性導(dǎo)致建筑物沉降、差異沉降問題。（3）地基處理有助于改善地基透水性，避免出現(xiàn)地基滲漏，亦或是基坑開完作業(yè)時出現(xiàn)流沙、管涌問題。城市建筑工程的地基處于地下，特別是高層建筑，地基深度較大，經(jīng)常會遭到地下水對地基帶來的侵蝕作用，這一問題主要源自于特殊的地理環(huán)境。倘若地基被地下水侵蝕，則建筑物的安全性將受到嚴(yán)重威脅。開展有效的地基處理，可讓建筑物地基有效抵御地下水侵襲，不僅可提升地基、建筑物安全性，穩(wěn)定性，且可實現(xiàn)地下水壓力的有效緩解。（4）地基處理可實現(xiàn)地基動力特性的改善，避免地基液化，且提升地基的抗震性能。（5）地基處理可對特殊土質(zhì)的不良地基特性加以改善，提升建筑物施工、使用期間整體的穩(wěn)定性，規(guī)避不良地基特性帶來的諸多安全性影像[3]。

2、城市建筑工程巖土勘探內(nèi)容與工作要點

2.1 城市建筑工程巖土勘探內(nèi)容與方法

城市建筑工程巖土勘探內(nèi)容如下：

（1）地質(zhì)形態(tài)勘察。城市建筑工程設(shè)計、施工之前，需依靠專業(yè)勘察單位開展有效的地質(zhì)形態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)條件勘察，不僅需要勘察施工場地，且對于建筑選址附近區(qū)域亦需進行詳細勘察。同時，巖土勘察技術(shù)人員，需針對施工現(xiàn)場空洞現(xiàn)象、不明物體開展勘測，最終面向城市建筑工程建設(shè)、施工單位提供勘察報告。

（2）確認巖土參數(shù)。巖土地質(zhì)勘探作業(yè)階段，若要針對巖土工程實現(xiàn)全方位了解，需針對巖土參數(shù)充分掌握。盡管巖土勘察工程有較大難度，且工序十分復(fù)雜，但實際勘察階段，技術(shù)人員仍需要針對巖土具體參數(shù)進行詳細勘察、記錄，如巖土顆粒度情況、巖土風(fēng)化情況等。

（3）劃分巖土界面。巖土勘探期間，施工場地內(nèi)部巖土工程，需嚴(yán)格按照不同土層進行詳細劃分，以便以后續(xù)城市建筑工程施工單位，可對施工現(xiàn)場情況充分了解，快速找到不同位置巖土差異。此外，巖土勘察技術(shù)人員，還需對不良地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型加以明示，為建筑施工奠定基礎(chǔ)。

（4）技術(shù)檢驗與交流。就巖土勘探技術(shù)人員角度而言，其不僅必須全面掌握地質(zhì)勘察相關(guān)技術(shù)、專業(yè)知識、設(shè)備操作方法，還需具備高度豐富的實戰(zhàn)經(jīng)驗。實際技術(shù)檢驗階段，技術(shù)人員需采用足夠嚴(yán)格的檢驗方法，而人員之間的交流、溝通便是技術(shù)檢驗關(guān)鍵手段。交流階段，巖土勘察技術(shù)人員，可快找到自身缺陷、不足以及面對城市建筑工程項目開展巖土勘探期間存在的問題，采取科學(xué)方法加以改善、彌補，確保面向城市建筑工程項目巖土勘察的精準(zhǔn)性、真實性。

（5）資料管理。完成城市建筑工程項目巖土勘探作業(yè)后，技術(shù)人員需針對勘察資料、數(shù)據(jù)加以整理、分析。資料、數(shù)據(jù)的整理與分析具有較高的難度與工作量，故巖土勘探單位需指定工作人員完成該項工作。資料管理期間，同時還需對勘察結(jié)果進行復(fù)審，確保及時發(fā)現(xiàn)初步審核階段因人為因素所導(dǎo)致的誤差問題，在發(fā)現(xiàn)問題后技術(shù)糾正、解決或是重新開展勘察工作，全面提升城市建筑工程項目巖土勘察準(zhǔn)確性。

此外，新時期下，城市化建設(shè)中的建筑物，以多層建筑、高層建筑為主，同以往建筑工程相比，高層建筑具有更高的施工難度，因此巖土勘探，在建筑工程項目中的地位日益提升。而開展城市建筑工程項目巖土勘察期間，除了完成上述工作內(nèi)容，技術(shù)人員還需合理控制勘察階段的噪聲，且充分考量氣候條件、環(huán)境因素，以地基具體要求合理選擇勘察、分析技術(shù)手段[4]。

2.2 城市建筑工程巖土勘探工作要點

城市建筑工程巖土勘探工作要點有三，其一為良好確定勘察依據(jù)，其二為合理整理、編錄資料，其三為合理選擇勘察測試方法。

2.2.1 良好確定勘探依據(jù)

關(guān)于良好確定勘探依據(jù)，（1）技術(shù)人員需要制定好足夠合理的勘察綱要。所謂勘察綱要，為指導(dǎo)巖土勘察每一項具體工作的綱領(lǐng)。同時，相關(guān)建筑市場部門，應(yīng)加強對巖土勘察市場的管理與監(jiān)督，加強勘察單位勘察綱領(lǐng)文件的監(jiān)督、審查，避免出現(xiàn)越級勘察、盲目勘察。同時，加強對勘察報告的審查，針對報告內(nèi)的勘察質(zhì)量、工作量、資料數(shù)據(jù)開展深度分析，并逐一排查，特別是針對場地穩(wěn)定性評價結(jié)果、基礎(chǔ)選型的論證必須重點把關(guān)。

（2）嚴(yán)格確認施工場地地層的工程地質(zhì)性質(zhì)。當(dāng)工程地質(zhì)性質(zhì)良好，厚度達、埋藏淺，可適當(dāng)降低勘探孔深度，并合理放寬勘探間距。倘若地層的工程性質(zhì)較差，則應(yīng)合理加深勘探孔深度，并加密勘探的間距。

（3）劃分野外地層期間，必須足夠詳細，嚴(yán)格遵循顏色、狀態(tài)、適度進行劃分，必要情況下考慮鉆進難易度，巖心采取率，從而為室內(nèi)資料提供真實、詳細的地質(zhì)材料。與此同時，若施工單位采取多鉆機共同作業(yè)，必須率先集中技術(shù)人員進行一至兩個勘探孔的探測，采取統(tǒng)一的編錄形式，確保野外地質(zhì)的分層、描述、定性高度統(tǒng)一。

2.2.2 合理整理、編錄資料

整理城市建筑工程巖土勘探資料，（1）必須安排現(xiàn)場技術(shù)人員參與，避免外部作業(yè)人員完成勘探作業(yè)后，直接將現(xiàn)場編錄、原始班報交付報告編寫部門后甩手不管，繼而導(dǎo)致二者脫節(jié)。（2）嚴(yán)格開展編錄資料、現(xiàn)場測試結(jié)果、化驗結(jié)果、拍照結(jié)果的對比，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況必須及時查明原因，保證資料的準(zhǔn)確性、真實性。在勘探技術(shù)要求背景下，報告編錄入員，必須以規(guī)范與當(dāng)?shù)赝ǔ８袷綖橐罁?jù)加強不同類型資料的整理，整理結(jié)果在自檢基礎(chǔ)上，勘探單位應(yīng)安排專門人員進行復(fù)檢，確保不存在任何紕漏，最終基于資料整理成果形成勘察報告。（3）城市建筑工程巖土勘察場地，其巖土的特征、建筑物類型、勘察的要求均有所差異，故勘察報告的編寫不可直接借鑒以往形式生搬硬套，應(yīng)加強對重點內(nèi)容的突出，且勘探報告整體必須具備針對性，特別是針對場地穩(wěn)定性、地基變形、地基承載力、地下水的評價必須充分突出。

2.2.3 合理選擇勘探測試方法

不同勘探方法，均具有其特殊的優(yōu)勢、劣勢以及適宜性，對于勘探裝備、手段以及取樣方法，勘探技術(shù)人員必須對其均充分掌握。目前，一部分巖土勘探企業(yè)為節(jié)約成本，大量布置靜探孔，甚至開展全靜探模式。沿海地區(qū)城市，湖沼相同海相沖沉積平原通常分布大量淤泥、填土、淤泥軟質(zhì)土，同時有較深的地下水位埋藏，上述條件下靜力觸探效果較好。但面對山前沖洪積地層，靜探便無法實現(xiàn)良好勘探效果，再例如河床河漫灘相沉積地層，靜探測試結(jié)果也同樣無法準(zhǔn)確獲取地層實際數(shù)據(jù)，多數(shù)情況下勘探獲取的強度變形指標(biāo)都會偏高。因此，城市建筑工程巖土勘探階段，應(yīng)結(jié)合實際的基礎(chǔ)性質(zhì)，采取針對性、適宜性較高的勘探測試手段、方法，同時可采取其他領(lǐng)域的探測技術(shù)，如物探階段內(nèi)的地質(zhì)雷達法、電法勘測或是彈性波測試等，繼而對巖土勘探精準(zhǔn)性、真實性做出保障[5]。

3、城市建筑工程地基處理技術(shù)分析

3.1 天然地基處理

在城市建筑工程中，天然地基具有十分廣泛的應(yīng)用性，其根本原因在于天然地基處理技術(shù)，其有著較強的穩(wěn)定性與強度，滿足城市建筑設(shè)計整體需求基礎(chǔ)上，亦可對天然資源重復(fù)利用。通常，天然地基主要以一般土地構(gòu)成，其經(jīng)歷長時間沉淀后，有著十分明顯的特點，且每一個層次對應(yīng)的實際強度等各種指標(biāo)均有所差異。城市建筑工程中對天然地基的應(yīng)用，需要在厚度較大、承載力最強的土體之上設(shè)置持力層，同時需計算土體下臥層具備的承載能力。自然形成的地基，必須具備超強承載力，且需要確保不會基于外力作用出現(xiàn)明顯壓縮，即便出現(xiàn)壓縮也應(yīng)呈現(xiàn)為均勻形式，必須杜絕出現(xiàn)不均勻沉降問題。只有在滿足上述條件，施工場地才可作為天然地基。

3.2 墊層換填處理技術(shù)

墊層換填處理技術(shù)，隸屬專門面向軟土地基的處理方案，其主要應(yīng)用在軟土分布在淺層的地質(zhì)區(qū)域。倘若地基土層內(nèi)，僅包含少量的固體堅硬物，該情況下主要使用碎石、泥土進行填充處理。填充階段，具體應(yīng)用的方法，主要以建筑工程實際施工情況所選取，包括人工填充、機械填充。在采用機械或是人工針對地基內(nèi)較淺涂層實現(xiàn)抽取之后，運用其他堅硬的材料加以替換，完成換填作業(yè)。

采用墊層換填處理技術(shù)期間，換填時施工單位需對填埋實際深度進行關(guān)注，一旦發(fā)現(xiàn)實際深度超出1m，該工況下需要設(shè)置土工布，以有效提升換層承載能力，促進其發(fā)揮最佳性能。運用墊層換填處理技術(shù)實現(xiàn)地基的處理，不僅可實現(xiàn)地基加固目標(biāo)，且可有效解決北方地區(qū)冬季溫度過低所引發(fā)的地基凍脹問題[6]。

3.3 振沖碎石樁技術(shù)

振沖碎石樁技術(shù)，同其他地基處理方法具有較大差異，隸屬組合式地基。城市建筑項目對振沖碎石樁技術(shù)應(yīng)用階段，主要利用施工振沖設(shè)備，來產(chǎn)生水平方向巨大作用力，且一并利用高壓水槍沖刷作業(yè)面，直至地基內(nèi)形成滿足設(shè)計深度要求的孔洞。實現(xiàn)孔洞的沖刷后，按照一定順序，先后將預(yù)先準(zhǔn)備的各種碎石等材料加入到孔洞內(nèi)，材料添加過程中緩慢將孔洞內(nèi)振沖設(shè)備抽出，以有效增強孔洞內(nèi)碎石實際密度。

碎石樁的形成，高度依賴周邊巖土帶來的擁擠力，且振動施工影響下，會產(chǎn)生一定的咬合力繼而形成樁體，隨后對其擠壓密實。在地基處理領(lǐng)域，可將碎石樁作為地基的組成部分，其能夠一定程度起到支撐、固定之效果。故而，當(dāng)城市建筑項目應(yīng)用振沖碎石樁技術(shù)處理地基，則完成處理的地基隸屬“復(fù)合地基”。

3.4 添加劑法

所謂添加劑，即將一些特定添加劑加入到地基土層之內(nèi)，基于添加劑在涂層內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)，讓地基內(nèi)涂層強度顯著提升，繼而促進地基承載力提升。就軟土而言，其實際承載能力極小，無法支持施工機械作業(yè)，但在使用特定添加劑背景下，軟土的強度將大幅度提升。添加劑法不僅施工便捷，且成本較低、效果顯著，目前是在我國城市建筑領(lǐng)域中常用地基處理手段，而添加劑多數(shù)施工單位會采用水泥材料。

3.5 靜載處理技術(shù)

靜載處理技術(shù)，是在城市建筑工程地基無法達到強度要求背景下，于上方施加重物，對地基內(nèi)的軟性物質(zhì)進行壓縮，以有效增強其硬度。靜載處理下的地基，具有較高硬度，其原理在于通過對泥土施壓，排除泥土內(nèi)的水分。盡管該方具有較好的地基處理效果，但應(yīng)用階段應(yīng)加強時間的控制，在合適的時間才可使用[7]。

3.6 高壓噴射注漿技術(shù)

高壓噴射注漿技術(shù)，即在注漿法應(yīng)用基礎(chǔ)上，使用高壓噴射技術(shù)，實現(xiàn)建筑工程地基的加固。應(yīng)用高壓噴射注漿技術(shù)階段，首先需要使用鉆機鉆孔，將設(shè)置特殊噴頭的噴射管插入地基深處。其次，基于高壓脈沖泵釋放高壓，將漿液噴射到鉆孔內(nèi)，實現(xiàn)對土體的沖擊、切割，在安裝噴射流動的動壓具有較快的速度與交大能力，土粒隨之碧落，漿液會實現(xiàn)與一部分細小土料的互換，并隨之將其帶到土面之上。剩余土粒則會混合于漿液，待其凝固，土體內(nèi)形成固結(jié)體，地基得到加固。

此外，對于注漿法而言，除高壓噴射注漿技術(shù)同時，還包括劈裂注漿、電動化學(xué)注漿等注漿，不同的注漿方法，其適用范圍自然有所差異，如滲透注漿適用于中砂以上砂性土、適應(yīng)存在裂隙的巖石；破裂注漿適用于低滲透性土層；壓密注漿名主要用于中砂地基、具備合理宜排水條件的粘土地基。電化學(xué)注漿，則主要適用于 滲透系數(shù)的地基土。

3.7 加載處理技術(shù)

加載處理技術(shù)，是基于對土質(zhì)的壓縮處理加以實現(xiàn)，壓縮則來自于對土質(zhì)施壓重量，可讓土顆粒密度大幅度上升。與此同時，加載處理技術(shù)還具備較為長效的作用，即防御有害物質(zhì)的沉降以及滲透[8]。

結(jié)語：

巖土勘探與地基處理技術(shù)，均為城市建筑項目中不可或缺關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接決定這建筑物施工、后期使用階段的安全性、穩(wěn)定性以及建設(shè)單位投資效率。本文開展城市建筑工程巖土勘探及地基處理技術(shù)的分析，相關(guān)施工、建設(shè)以及巖土勘探單位，可以本文研究成果為依據(jù)，在合理開展城市建筑工程項目巖土勘探作業(yè)、地基處理作業(yè)同時，提升勘探精準(zhǔn)性與處理質(zhì)量，以全面促進我國城市建筑安全性、穩(wěn)定性提升，并于宏觀促進我國建筑工程項目在世界舞臺的競爭力。