巖土勘察技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用分析

李 明

(中建材西南勘測設(shè)計有限公司，四川 成都 610051)

0 引 言

在建筑工程實施階段，巖土勘察是工程設(shè)計與施工的重要前期工作。對于大型建筑工程項目而言，建筑所在場地地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，要綜合采用地質(zhì)調(diào)查、測放鉆孔、鉆探取樣、原位測試、物探試驗、室內(nèi)試驗等多種巖土勘察技術(shù)，全面掌握巖土技術(shù)資料，對場地地質(zhì)條件進行客觀準(zhǔn)確評價，為工程設(shè)計提供資料支撐[1]。隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，建筑工程規(guī)模越來越大，要求越來原稿，務(wù)必高度重視巖土勘察工作，采用先進勘察技術(shù)方法，獲取準(zhǔn)確可靠的地質(zhì)資料，從而保障工程建設(shè)順利實施。

1 工程概況

某大型建筑工程包括3棟高層建筑和2個地下車庫，建筑用地面積為14 752.14 m2，總建筑面積為60 147.52 m2。擬建建筑工程位于膠東半島西南沿海區(qū)域，年平均降水量為798.3 mm，地下水環(huán)境為Ⅱ類，地形較為平緩，不存在斷裂構(gòu)造、褶皺構(gòu)造。擬建建筑工程的重要性等級為一級，場地復(fù)雜程度為二級，地基設(shè)計等級為二級，巖土工程勘察為甲級。擬建建筑工程的具體情況見表1。

表1 建筑工程建設(shè)指標(biāo)一覽表

本工程巖土勘察工作布置如下：

(1)共布置74個勘探點，其中高層建筑中布置43個，地下車庫中布置31個；高層建筑勘探點的點間距在24 m以內(nèi)，地下車庫采用方格網(wǎng)布置勘探點，點間距在30 m以內(nèi)。

(2)布置9個取土孔、1個取土主動探孔、12個標(biāo)貫孔、5個動探孔、10個波速測試孔。

(3)高層建筑中布置16個控制性孔，勘探點深度為樁端平面以下3～5倍樁徑，控制孔進入中風(fēng)化基巖深度不小于8 m；地下車庫中布置控制孔21個，勘探點深度為基坑開挖深度2倍以上，控制性鉆孔進入中風(fēng)化基巖深度不小于7 m。

2 某大型建筑工程巖土勘查技術(shù)應(yīng)用

2.1 地質(zhì)調(diào)查

本工程地質(zhì)調(diào)查深入到工程所在區(qū)域地段，調(diào)查場地和周圍環(huán)境的不良地質(zhì)作用，查明場地和周圍地下的管線分布，掌握場地和周圍環(huán)境的地質(zhì)資料、氣象水文資料。

2.1.1 地質(zhì)調(diào)查方法

在工程場地及附近區(qū)域的巖層、地質(zhì)單元體分界線處布置地質(zhì)觀測點；采用定位目測法、儀器法、資料搜集等方法查明巖土特性、地質(zhì)構(gòu)造。

2.1.2 地質(zhì)調(diào)查情況

本工程的地質(zhì)調(diào)查結(jié)論如下：

(1)場地及附近區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育，無活動性斷裂。

(2)自第四紀(jì)以來，場地及附近區(qū)域的構(gòu)造運動以緩慢升降為主，可忽略發(fā)生斷裂危害的可能性。

(3)擬建場地構(gòu)造穩(wěn)定，地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育，未發(fā)生滑坡、巖溶、泥石流等不良地質(zhì)作用。

(4)擬建場地為建筑空地，地形平緩，無地下采空區(qū)，未發(fā)現(xiàn)不利的填挖情況，基巖穩(wěn)定性強，為抗震一般地段。

2.2 測放鉆孔

2.2.1 測放鉆孔方法

根據(jù)本建筑項目的設(shè)計總平面圖布設(shè)勘探點，制定勘察方案，明確勘察技術(shù)要求、勘察人員配置、勘察成果報告等內(nèi)容；使用GPS現(xiàn)場復(fù)核基準(zhǔn)點，復(fù)核后測放勘察點位置、高程，勘察點位置偏差控制在10 cm以內(nèi)，高程偏差控制在5 cm以內(nèi)[2]。

2.2.2 測放鉆孔結(jié)論

本工程的測放鉆孔結(jié)論如下：

(1)經(jīng)過現(xiàn)場勘察結(jié)果顯示，施工點位坐標(biāo)系與設(shè)計方案提供的高程基準(zhǔn)、坐標(biāo)系一致。

(2)現(xiàn)場校核鉆孔位置和高程后，滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求。

2.3 鉆探取樣

2.3.1 鉆探取樣方法

本工程鉆探與取樣方法如下：

(1)鉆探。鉆探施工采用干鉆法和泥漿護壁回轉(zhuǎn)鉆進法。巖石層以上的鉆進采用干鉆法，鉆機配用合金鉆頭，每次鉆進控制在1.0 m內(nèi)，孔徑大于110 mm；巖石層鉆進采用泥漿護壁回轉(zhuǎn)鉆進法，鉆機配用雙重巖芯管配合金剛石鉆頭，每次鉆進控制在2.0 m內(nèi)[3]；在鉆探完工后，回填所有鉆孔，采用分層填筑法，回填后夯實，保證回填土層的密度不小于原有巖土層密度。

(2)取樣。采用單動三重管回轉(zhuǎn)取土器取出孔內(nèi)粉質(zhì)黏土，取樣間距為1.0 m；采用巖心鉆頭擾動取樣砂土層，取樣間距控制在1.0～1.2 m；采用鉆探在孔內(nèi)取巖石樣，取樣后洗孔，置換孔內(nèi)泥漿，待孔內(nèi)水位穩(wěn)定后測量地下水位，并對地下水取樣[4]。

2.3.2 鉆探取樣結(jié)論

本工程巖土勘察中的鉆探取樣結(jié)論如下：

(1)驗收鉆孔深度和回填情況，均達到勘察方案要求以及相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求。

(2)初步驗收土樣、巖石樣、水樣的數(shù)量和質(zhì)量，均滿足實驗室項目試驗與分析要求。

(3)地下水位量測精度達到相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求。

2.4 原位測試

2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗方法

為評價工程所在場地內(nèi)粉質(zhì)黏土、砂土層、強風(fēng)化層的承載力、密實程度、液化性質(zhì)，在現(xiàn)場進行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，試驗方法如下：

(1)試驗前清理鉆孔底部沉渣，沉渣厚度不得超過5 cm，選用直徑為42 mm的觸探桿，在孔內(nèi)下入觸探桿，安裝試驗裝置。

(2)采用63.5 kg自動脫鉤落錘裝置，落距標(biāo)準(zhǔn)為76 cm，控制落錘錘擊速率，每分鐘錘擊20～30次[5]。

(3)試驗前預(yù)打15 cm，再打入30 cm。

2.4.2 液化判別

本工程6層為中細砂，8層為粗礫砂，均為飽和砂土，在發(fā)生地震時可能會出現(xiàn)液化現(xiàn)象，所以要對孔位進行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，判別6層與8層的液化性質(zhì)。表2列舉出8個孔位的試驗檢測結(jié)果。試驗結(jié)論顯示，6層為稍密狀態(tài)的中細砂，8層為密實狀態(tài)的粗礫砂，均為不液化。

表2 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗液化判別結(jié)果一覽表

2.4.3 重型動力觸探試驗

本工程場地內(nèi)部有硬質(zhì)顆粒、小塊體分布，為判斷填土層的強度和均勻性，采用重型動力觸探試驗估算填土層變形參數(shù)。試驗方法如下：

(1)下入套管用于穩(wěn)定孔口和導(dǎo)向裝置，牢固連接探頭、探桿，減少摩擦。

(2)探桿要微露出地面，避免試驗中出現(xiàn)較大幅度晃動[6]。

(3)準(zhǔn)確測量探桿長度和標(biāo)示刻度，清晰記錄數(shù)據(jù)。

(4)采用自動落錘裝置，落距為76 cm。

(5)連續(xù)測試，錘擊頻率為15～30擊/min。

試驗結(jié)論顯示，填土層松散，均勻性較差。

2.5 物探試驗

2.5.1 波速測試

本工程物探試驗采用綜合工程物探儀進行檢層測試，用以確定巖石的動力學(xué)彈性特性，在每個測點的板左和板右各敲一張記錄，再移動到下一測點繼續(xù)采集測試記錄。本工程的波速測試結(jié)論如下：1層為雜填土，3層為粉質(zhì)黏土，6層為中細砂，7層為中軟土，8層為粗礫砂，11層為風(fēng)化花崗巖，13層為軟質(zhì)巖石。

2.5.2 地脈動測試

本工程地脈動測試采用三分量拾振器和綜合工程測振儀對工程所在場地卓越周期進行測定，共布設(shè)4個脈動測試點。測試結(jié)論如下：本工程場地卓越周期在南北方向0.07～0.12 s，垂直方向0.07～0.13 s。

2.5.3 電阻率測試

本工程采用電阻率勘探技術(shù)測定地層電阻率，借助微機電測儀和電極自動轉(zhuǎn)換器自動獲取多個電極的信息，根據(jù)計算公式測算出測量點的電位[7]。電阻率測試結(jié)論顯示，本工程場地內(nèi)的地下水位以上部位會對建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生輕微腐蝕作用。

2.6 室內(nèi)試驗

2.6.1 室內(nèi)試驗方法

本工程室內(nèi)試驗項目為：

(1)采用環(huán)刀法測定樣本密度。

(2)采用烘干法測定樣本含水量。

(3)采用圓錐儀法測定樣本液限。

(4)采用液塑限聯(lián)合測試儀測定樣本液塑限。

(5)采用快速逐級穩(wěn)定加荷法測定樣本固結(jié)性；采用篩析法分析樣本顆粒物理性質(zhì)。

2.6.2 室內(nèi)試驗結(jié)論

本工程室內(nèi)試驗結(jié)論如下：

(1)3層為軟塑狀態(tài)高壓塑性粉質(zhì)黏土，6層為級配良好、均勻性較差的中細砂，8層為級配良好、均勻性較差的粗礫砂，13層為較軟中風(fēng)化巖。

(2)場地內(nèi)的地下水具有微腐蝕性。

3 結(jié) 論

綜上所述，對于建筑工程，尤其是大型建筑工程，開展巖土勘察工作時要綜合采用多種勘察技術(shù)方法，全面考慮多種因素對工程場地的影響，以對巖土地質(zhì)情況做出準(zhǔn)確評價。本工程的巖土分析結(jié)論為：巖土地震穩(wěn)定性影響小，場地穩(wěn)定性綜合判定良好，無明顯不良地質(zhì)構(gòu)造，地下水具有弱腐蝕性。根據(jù)巖土勘察結(jié)論，對建筑工程原地基基礎(chǔ)方案和基坑開挖支護施工方案進行調(diào)整，以保證建筑工程施工安全性，提高建筑工程質(zhì)量。