深基坑工程巖土工程勘察的重點探析

周子煜

(浙江科技學院，浙江 杭州 310023)

0 引 言

深基坑巖土工程地質(zhì)勘察作為建筑工程施工中的一個重要組成部分，是保證整個工程順利進行的基礎(chǔ)和核心環(huán)節(jié)，直接影響著整個工程項目施工質(zhì)量的高低。只有保證好深基坑巖土工程勘察工作的質(zhì)量及安全，才能夠為工程建設(shè)提供良好的保障。隨著社會經(jīng)濟水平的不斷提升，建筑行業(yè)得到快速發(fā)展，建筑工程建設(shè)環(huán)境和施工條件日益復(fù)雜，深基坑巖土工程勘察工作得到重視的同時，得到進一步推廣應(yīng)用，有助于提高深基坑工程的建設(shè)質(zhì)量。

1 巖土工程勘察的重要性

1.1 質(zhì)量保障

巖土工程勘察是工程建設(shè)質(zhì)量的保障。由于各個工程所在地區(qū)的地質(zhì)條件存在較大的差異，而工程項目的質(zhì)量與工程建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境情況有著密切的關(guān)系，所以為了確保工程建設(shè)施工質(zhì)量和成效，工程人員需要以科學的方法對工程建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)情況進行嚴密的勘察工作，采取合理的施工方案。

1.2 安全保障

巖土工程勘察是工程施工安全性的保障。許多干擾因素存在于深基坑施工的過程中，如果在工程施工前未做好仔細、準確且規(guī)范的巖土工程勘察工作，就會潛在各種安全隱患。因此，科學合理的巖土工程勘察工作有利于減少安全隱患，在詳細的勘察工作后制定應(yīng)急預(yù)案，有效減少安全事故的發(fā)生。

1.3 經(jīng)濟效益保障

巖土工程勘察是工程建設(shè)經(jīng)濟效益的保障。工程建設(shè)的過程中，設(shè)計上的不合理以及可能的安全事故造成的工程延期會給工程的經(jīng)濟效益帶來不同程度的損失。而巖土工程勘察所得到的勘察數(shù)據(jù)和結(jié)果是工程建設(shè)中人員、機械設(shè)備、材料以及施工等各方面安排的重要依據(jù)，因此準確、高質(zhì)量的勘察所引導(dǎo)的各個項目的投資是工程經(jīng)濟效益的保障。

2 巖土工程勘察的重點

2.1 勘察要求

深基坑工程巖土工程勘察過程中，需充分了解基坑開挖深度，坑底標高，基坑平面尺寸和可能采取的基坑支護類型等情況，并了解現(xiàn)場和鄰近環(huán)境條件，從而合理選取勘察點，確保后續(xù)作業(yè)的連續(xù)進行。通過實例分析了工程地質(zhì)情況和水文地質(zhì)情況與勘察方案之間的關(guān)系。在實際施工過程中，應(yīng)根據(jù)不同的情況選取合適的深基坑工程勘探點以滿足以下要求：1～2 m深的基坑應(yīng)位于軟土內(nèi)；勘探點與基坑之間距離不宜過大，一般應(yīng)控制在地層復(fù)雜程度為20～30 m為宜；勘察孔深度不得小于基坑開挖深度2～2.5倍，既要滿足支護結(jié)構(gòu)承載能力又要滿足整體穩(wěn)定性驗算。

2.2 勘察目的

在對深基坑工程進行施工的過程中，巖土工程勘察應(yīng)采用多種勘察手段與技術(shù)方法相結(jié)合，切實查明建筑場地工程地質(zhì)條件并對可能存在的巖土工程問題進行分析與評估，評估場地地基穩(wěn)定性與適宜性，從而為工程建設(shè)規(guī)劃，設(shè)計，施工及正常使用等提供可靠地質(zhì)依據(jù)，并充分利用良好自然地質(zhì)條件以規(guī)避或轉(zhuǎn)化不良地質(zhì)因素以確保工程建筑物安全，環(huán)保和技術(shù)經(jīng)濟。在勘察工作中，工作人員必須對工程項目所在地區(qū)及其周邊環(huán)境的地質(zhì)條件、地質(zhì)特性進行深入且細致的調(diào)查，并以此為前提進行科學合理的工程設(shè)計，避免設(shè)計問題造成對安全性的影響。

2.3 綱要編制

在深基坑工程巖土工程勘察過程中，一份合適的勘察綱要是必不可少的，是勘察工作順利的具有指導(dǎo)性的保證。編制勘察綱要時，應(yīng)考慮深基坑工程的設(shè)計、施工的特點與內(nèi)容，以工程地質(zhì)勘察任務(wù)書為依據(jù)，收集場地范圍和周圍環(huán)境現(xiàn)有地質(zhì)，水文，氣象和本地建筑經(jīng)驗資料編制。

2.4 勘察場地工程地質(zhì)條件

2.4.1 場地土質(zhì)勘察

在勘察過程中，要采取有效的勘察手段和特殊的判別與評價方法來勘察土質(zhì)，尤其注意濕陷性土、紅黏土、軟土、混合土、填土、多年凍土、膨脹巖土、風化巖和殘積土、污染土等具有獨特物理力學性質(zhì)和工程特征，以及特殊的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的特殊性巖土，以避免給工程建設(shè)帶來不良后果?？辈祀A段通常分為場址選擇或可行性研究、初步勘察、詳細勘察3個階段。對場地面積不大，地質(zhì)條件簡單或有建筑經(jīng)驗的地區(qū)，可簡化勘察階段，但應(yīng)符合初步勘察和詳細勘察兩個階段的要求。對工程地質(zhì)條件復(fù)雜或有特殊要求的建筑物，必要時應(yīng)進行施工工堪察或?qū)ｉT勘察。

2.4.2 水文地質(zhì)勘察

深基坑工程巖土工程勘察中，地下水的勘察工作也非常關(guān)鍵。進行水文地質(zhì)勘察工作，來進行擋墻防滲和基坑降水設(shè)計，應(yīng)查明含水層(包括上層滯水、潛水、承壓水)和隔水層的層位、埋深和分布情況，測定精致地下水位。對重要工程進行分層抽水試驗或注水試驗(對黏土)，布置水位觀測孔，以便分層提供各個含水層的滲透系數(shù)K和補給來源。另外，根據(jù)勘察所得的地下水現(xiàn)狀及水位高度，還需確定抗浮水位。抗浮水位的高低與地形、地下水類型、土質(zhì)等多種因素相關(guān)，應(yīng)綜合多種因素分析確定，不能簡單地取用勘察報告提供的勘察時的水位。地下水對工程的質(zhì)量與安全有著很大的影響，地下水位的上升與下降會對巖層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，地基可能會移動和抬升，對建筑物的安全產(chǎn)生威脅，縮短建筑物使用壽命。

2.4.3 周邊環(huán)境勘察

深基坑工程巖土工程勘察中，對建設(shè)場地周邊環(huán)境的勘察分析也非常重要。深基坑工程項目施工與基坑周邊環(huán)境的關(guān)系密切。工作人員需仔細調(diào)查工程項目周邊環(huán)境比如相鄰建筑物的高度以及周圍的地下設(shè)施，如地下管線、輸水通道、排水管道、煤氣管道、水暖管道等。對深基坑周圍環(huán)境巖土分化狀態(tài)與抗軟化能力進行分析，研究該工程所處的巖土情況，從而可以確定維護結(jié)構(gòu)，提高基坑穩(wěn)定安全系數(shù)。

3 深基坑支護技術(shù)

3.1 深基坑支護結(jié)構(gòu)

在基坑開挖過程中，由于場地條件、地質(zhì)情況及施工開挖方法不同，常采用放坡開挖或垂直開挖；場地條件較差時，宜采用垂直開挖，并應(yīng)保證基坑邊壁的穩(wěn)定性?；觽?cè)壁與鄰近建筑物之間以及基坑邊壁處都要采取一定的支護加固措施，包括圍護墻、支撐系統(tǒng)(如圍檁及防滲帷幕等)和支護結(jié)構(gòu)?；又ёo結(jié)構(gòu)具有良好的擋土、防水作用，對保護主體結(jié)構(gòu)與周邊環(huán)境影響小。

(1)排樁式支護結(jié)構(gòu)。對不能放坡開挖的基坑，開挖深度在6～10 m時，基坑支護可采用排樁支護結(jié)構(gòu)。排樁可以是鉆孔灌注樁、預(yù)制板樁或鋼板樁，排樁支護結(jié)構(gòu)的形式可分為柱列式、連續(xù)排樁、組合式排樁。排樁有鉆孔灌注樁，預(yù)制板樁和鋼板樁等，其支護結(jié)構(gòu)形式有柱列式，連續(xù)排樁和組合式等，見圖1。

圖1 排樁支護現(xiàn)場施工圖

(2)水泥土攪拌樁支護結(jié)構(gòu)。是對軟土地基進行加固處理的一種新型方式，以水泥，石灰等為固化劑，采用深層攪拌機械對軟土與固化劑進行強制混合，利用固化劑與軟土發(fā)生的物理化學作用，使軟土堅硬形成整體性強，有一定強度的樁體來實現(xiàn)地基加固。

(3)土層錨桿支護結(jié)構(gòu)。深基坑高邊坡采用土層錨桿、鋼筋網(wǎng)和噴混凝土聯(lián)合形成的支護結(jié)構(gòu)。這種采用土釘或錨網(wǎng)支護法圍護深基坑，打破了傳統(tǒng)法及其被動支擋的方法，最大限度地發(fā)揮基坑邊壁土體固有的力學強度將土體荷載作為支護結(jié)構(gòu)體系中的組成部分。

(4)土釘墻支護結(jié)構(gòu)，基坑開挖時將較密排的細長桿件土釘放入土體內(nèi)，坡面噴布鋼筋網(wǎng)混凝土面層。土釘與土體之間形成一個封閉的空間，通過噴射混凝土面層將土體的重力傳遞給擋土結(jié)構(gòu)。該擋土墻具有施工速度快、工期短、造價低等優(yōu)點。另外，該文提出了一種新型的基坑排水技術(shù)—水平旋噴樁加排水板止水帷幕法。這種方案簡單易行，效果良好。為達到節(jié)省投資、降低地下水位等目的，一般采用人工降水的方法對粘性土、粉土、雜填土、非松散砂土及卵石土進行處理。在基坑周邊沒有放坡條件、地下水位低、臨近沒有重要建筑物和地下管線、基坑以外的地下空間容許土釘占據(jù)的情況下，可以使用土釘墻進行支護，見圖2。

圖2 土釘墻支護示意圖

(5)地下連續(xù)墻支護結(jié)構(gòu)，地下連續(xù)墻采用圍護+內(nèi)支撐或者土錨的形式，在施工過程中受周圍環(huán)境的影響不大，對于土層條件具有較強的適應(yīng)性，墻的抗彎剛度，防滲性能以及整體性等都比較理想，可作為主體結(jié)構(gòu)的一部分，但造價更高，施工技術(shù)要求高。

3.2 深基坑的設(shè)計

基坑工程規(guī)模不斷擴大，基坑支護工程的風險也在增加，基坑工程的設(shè)計與施工有著密不可分的關(guān)系。因此，需要正確的進行基坑工程的設(shè)計與施工，來保證基坑支護結(jié)構(gòu)以及臨近建筑的安全，推動工程建設(shè)施工的順利進行。在深基坑工程設(shè)計中，要應(yīng)用翔實的巖土勘察資料對圍護結(jié)構(gòu)，支撐系統(tǒng)，挖土方案，換撐措施，降水防水方案，地基加固，監(jiān)測方案和環(huán)境保護方案等方面進行設(shè)計。深基坑工程在設(shè)計和施工之間存在著緊密的聯(lián)系，要在充分，完整了解巖土工程勘察資料的基礎(chǔ)上，對每一種施工工況細致了解，設(shè)計出符合強度、穩(wěn)定和變形等條件的支護結(jié)構(gòu)以保證其安全。

4 邊坡穩(wěn)定性分析及加固

4.1 基坑邊坡穩(wěn)定性

基坑邊坡穩(wěn)定分析要對邊坡工程主體建筑及邊坡進行細致調(diào)查并達到邊坡調(diào)查深度及要求。在設(shè)計中應(yīng)充分考慮各種可能出現(xiàn)的問題。對于小型及一般土質(zhì)、巖質(zhì)邊坡宜采用抗滑樁加錨桿支護方案；對高陡斜坡段可考慮設(shè)置截排水系統(tǒng)；同時要加強監(jiān)測工作。對規(guī)模較大、地質(zhì)條件比較復(fù)雜的邊坡要分期進行調(diào)查，對地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜的一級邊坡工程要進行施工調(diào)查?？辈爝^程中，應(yīng)查明地形地貌，巖土的類型、成因、工程特性，巖體主要結(jié)構(gòu)面的類型、產(chǎn)狀、充填情況、力學屬性，地下水的類型、水壓、水量、補給和動態(tài)變化，地區(qū)氣象條件，并借助試驗測得軟弱結(jié)構(gòu)面抗剪強度，細致縝密地考察和分析。根據(jù)工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件對邊坡穩(wěn)定性進行評價，并提出了相應(yīng)的處理措施。

4.2 加固處理技術(shù)

為了更好的解決基坑邊坡失穩(wěn)的問題，應(yīng)制定并采取合理的加固處理技術(shù)。①傳統(tǒng)HDPE防滲膜加固技術(shù)，這項技術(shù)可以有效預(yù)防雨水或強降水、積水侵入，從而防止邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)，還能減少邊坡的裂縫問題，提高安全性；②抗滑樁支護技術(shù)，此技術(shù)在基坑內(nèi)部澆筑混凝土，通過其黏著性來控制基坑邊坡周圍出現(xiàn)不良位移，從而提高邊坡穩(wěn)定性；③排水加固技術(shù)，分為地表排水和邊坡排水。地表排水即在地表挖通道用以排水，操作簡便，適用范圍廣。邊坡排水是通過天然的溝道或挖掘的排水盲溝、排水孔等排出積水，防止積水影響基坑邊坡穩(wěn)定性；④復(fù)合型加固技術(shù)，是針對較復(fù)雜施工條件的區(qū)域，結(jié)合多種加固技術(shù)，因地制宜地有效提高基坑邊坡整體穩(wěn)定性。復(fù)合型加固技術(shù)主要有掛網(wǎng)噴混凝土與三維網(wǎng)植草。

5 結(jié) 語

綜上所述，深基坑工程具有規(guī)模大，干擾因素多、施工難度高等特點，因此要在施工開始前做好詳細的巖土工程勘察工作，制定因地制宜的施工方案，保證深基坑工程的施工質(zhì)量與安全。