巖土工程深基坑支護(hù)與勘察技術(shù)分析

［關(guān)鍵詞］巖土工程；深基坑；支護(hù)技術(shù)；勘察技術(shù)

隨著工程事業(yè)的發(fā)展，技術(shù)應(yīng)用水平逐步提高，在巖土工程領(lǐng)域，一系列配套的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并在工程人員的持續(xù)探索之下逐步積累了經(jīng)驗(yàn)，呈現(xiàn)出探測(cè)手段、試驗(yàn)儀器等多個(gè)方面“百花齊放”的效果。在巖土工程施工中，深基坑是重要部分，其穩(wěn)定性必須得到保證，需要合理應(yīng)用支護(hù)技術(shù)與勘察技術(shù)，以掌握的現(xiàn)場(chǎng)情況為準(zhǔn)，采取措施，保證深基坑施工的安全性，提高深基坑的施工質(zhì)量[1-2]。無(wú)論是深基坑支護(hù)技術(shù)還是勘察技術(shù)，在應(yīng)用中均有諸多技術(shù)要點(diǎn)，值得工程技術(shù)人員深入探究并掌握。

1. 巖土工程深基坑勘察目的和任務(wù)

巖土工程深基坑勘察中，需要探明勘察施工現(xiàn)場(chǎng)的地形地貌、埋藏物分布情況、地質(zhì)作用的影響、地下水埋藏情況以及周邊環(huán)境。

（1）勘察施工現(xiàn)場(chǎng)的地形地貌。準(zhǔn)確探明現(xiàn)場(chǎng)的原始性地貌，例如巖土層的分布、特性等，基于勘察數(shù)據(jù)對(duì)地基的穩(wěn)定性作出準(zhǔn)確判斷。

（2）埋藏物分布的勘察。注重對(duì)各類(lèi)埋藏物的勘察，例如暗藏的河道、防空洞、孤石等，確定內(nèi)容和分布范圍，合理協(xié)調(diào)，最大限度減少對(duì)工程施工的干擾。

（3）地質(zhì)作用的影響。不良地質(zhì)、特殊土均會(huì)對(duì)建筑物的穩(wěn)定性造成不同程度的影響，在勘察階段要掌握情況。不良地質(zhì)包含泥石流采空區(qū)沉降場(chǎng)、危巖和崩塌等，特殊土則包含多年凍土、濕陷性膨脹紅黏土等，需要確定各自的分布范圍、危害程度，在此基礎(chǔ)上采取防治措施，規(guī)避對(duì)巖土工程深基坑施工的不良影響。

（4）地下水埋藏情況的勘察。水文條件對(duì)施工的干擾作用較強(qiáng)，掌握地下水埋藏情況具有必要性，具體體現(xiàn)在埋藏類(lèi)型、補(bǔ)給條件、水位變化幅度等方面，還需考慮到地下水對(duì)建材造成的不良影響（如：腐蝕性）、水壓及浮托力的作用、發(fā)生管涌事故后的危害程度等。經(jīng)過(guò)全面的分析，提出防治措施，以可行的方法降水，提高結(jié)構(gòu)的防滲水平。

（5）深基坑周邊環(huán)境的勘察。從現(xiàn)場(chǎng)巖土參數(shù)出發(fā)，評(píng)價(jià)開(kāi)挖作業(yè)可能會(huì)對(duì)基坑邊坡造成的影響（部位、范圍和深度等），進(jìn)而確定合適的支護(hù)類(lèi)型，通過(guò)支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)置維持基坑邊坡的穩(wěn)定性。針對(duì)降水對(duì)基坑的影響也需重點(diǎn)考慮，采取有效的防控措施[1]。

2. 巖土工程深基坑支護(hù)、勘察考慮因素

巖土工程施工具有系統(tǒng)性特征，以深基坑為例，則需要著重考慮支護(hù)技術(shù)和勘察技術(shù)的應(yīng)用，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，給工程質(zhì)量提供保障。

（1）明確具體特征。從工程實(shí)際條件出發(fā)，通過(guò)與其他工程的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)其存在的特殊性。作為工程技術(shù)人員，應(yīng)準(zhǔn)確掌握地層、水文的分布特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的總體施工情況形成準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，繪制出具有可行性的施工圖紙，給施工提供引導(dǎo)。

（2）在針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境展開(kāi)分析時(shí)，除了明確施工場(chǎng)地的環(huán)境特征，還需要將目光延伸至周邊環(huán)境，綜合考慮。在環(huán)境分析環(huán)節(jié)，施工單位需要與電力、水利部門(mén)取得聯(lián)系，并勘察現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)敷設(shè)的管道、電纜線等設(shè)施，采取保護(hù)、遷移等方法加以處理，以免因工程施工導(dǎo)致既有設(shè)施無(wú)法正常使用[2]。

（3）在應(yīng)用勘察技術(shù)時(shí)，需要明確勘察點(diǎn)位，準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，于合適的部位組織勘察工作，部分地層的巖石偏軟弱，需嚴(yán)格依據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展工作。在確定勘察深度時(shí)，工作人員需要準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件和各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，基于掌握的數(shù)據(jù)客觀評(píng)估項(xiàng)目施工后具備的承載性能。

（4）勘察工作的布置應(yīng)具有可行性。工作人員明確現(xiàn)場(chǎng)的限制條件，若施工現(xiàn)場(chǎng)及其周邊不具備布置大型儀器的條件，則要結(jié)合實(shí)際環(huán)境合理優(yōu)化勘察方案。

3. 工程建設(shè)中的巖土勘察方法

3.1 布置巖土勘察點(diǎn)與鉆探取樣

在工程施工前，要采取現(xiàn)場(chǎng)取樣、鉆探等措施對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境、巖土情況進(jìn)行勘察。一般情況下，要根據(jù)具體工程建設(shè)規(guī)模，選擇鉆探設(shè)備和儀器，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行細(xì)致勘察?？辈鞎r(shí)，對(duì)擬施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行土質(zhì)取樣，通常要在擬施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置≥20個(gè)勘察點(diǎn)位，勘察點(diǎn)與點(diǎn)距離控制在10～25 m。最后，要對(duì)勘察取回的土樣開(kāi)展化學(xué)檢測(cè)，分析出可能影響工程施工的不確定因素，為工程基坑支護(hù)施工技術(shù)的選擇提供參考。此次勘察選用的儀器設(shè)備是具有120 mm孔徑的XY-150型號(hào)，它的優(yōu)點(diǎn)是可以結(jié)合泥漿護(hù)壁完成對(duì)巖土勘察的開(kāi)口施工，可以做到對(duì)粉土層下面地質(zhì)取土，所以該設(shè)備的運(yùn)用更加符合巖土勘察的要求，可以使結(jié)果更加準(zhǔn)確和符合實(shí)際[3]。

3.2 基于觸探試驗(yàn)的巖土密實(shí)度分析

對(duì)巖土層完成開(kāi)口施工處理后，要先用重錘檢測(cè)法對(duì)擬施工工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行探觸檢測(cè)，要嚴(yán)格控制檢測(cè)設(shè)備參數(shù)，將錐角的可旋轉(zhuǎn)角度調(diào)整為90°，探頭直徑為70 mm，以10 cm為一個(gè)貫入單位，將60 kg的錘體從設(shè)定好的高度，以自由落體的方式自由落下，同時(shí)記錄錘擊數(shù)。

對(duì)將要施工的工程巖土層進(jìn)行重錘檢測(cè)后，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知巖土層整體結(jié)構(gòu)及受力情況，巖土層的粉土密實(shí)度較為適中，粒徑＞0.07mm，塑性指標(biāo)＜10，對(duì)巖土層施工提供有力數(shù)據(jù)支撐。

4. 工程建設(shè)中深基坑的支護(hù)案例

4.1 工程概況

本文以某工程施工建設(shè)為案例，對(duì)深基坑進(jìn)行支護(hù)施工，同時(shí)要對(duì)巖土層進(jìn)行勘察分析。該工程中的深基坑?xùn)|西長(zhǎng)121.4 m，南北長(zhǎng)132.6 m，需要開(kāi)挖的深度是13.2 m，施工范圍內(nèi)的年降水量約為623.24 mm，施工區(qū)域處于Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地環(huán)境。工程深基坑支護(hù)采用土釘墻，土釘中心拉桿采用螺紋鋼筋，并與豎直方向夾15°傾角。噴錨面層采用200 mm×200 mm 鋼筋網(wǎng)，以細(xì)石混凝土噴施，厚度為100 mm；錨管安裝完成后，將其與螺紋鋼連接在一起，對(duì)鋼筋網(wǎng)進(jìn)行壓緊，借助焊接的方式，確保土釘與網(wǎng)片、加強(qiáng)筋形成一個(gè)整體。混凝土噴射選擇強(qiáng)度為C20的水泥，將粗骨料粒徑控制在5～15 mm，配合比水泥、石子、沙為1∶2∶2，通過(guò)添加速凝劑的方式，將混凝土的初凝時(shí)間壓縮到10 min 以內(nèi)。本工程施工過(guò)程中的深基坑巖土層參數(shù)見(jiàn)表1。

4.2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)

由于多數(shù)工程基坑側(cè)壁的巖土層不太穩(wěn)定，要在利用上述分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用放坡的方式對(duì)基坑進(jìn)行支護(hù)施工。各類(lèi)巖土層的坡度比例為：素填土層1：1.3；粉質(zhì)黏土層1：1.5；黏土夾卵礫石層1：0.7。結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)深基坑的巖土層密實(shí)度，對(duì)坡面土層進(jìn)行土釘掛網(wǎng)處理，從而可以得知深基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)，如表2所示。

基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)要嚴(yán)格按照參數(shù)進(jìn)行，同時(shí)要運(yùn)用明排的方式對(duì)基坑上層的滯水進(jìn)行處理。在具體施工過(guò)程中，要時(shí)刻關(guān)注地下水流動(dòng)、巖土層情況，以及深基坑側(cè)壁巖土層的穩(wěn)定性等。

4.3 深基坑支護(hù)工藝流程

對(duì)深基坑開(kāi)展支護(hù)施工前，要先對(duì)深基坑周?chē)慕Y(jié)構(gòu)開(kāi)展放樣測(cè)量，通過(guò)對(duì)基本參數(shù)的測(cè)定確定施工措施，同時(shí)要將測(cè)量分析結(jié)果記錄存檔。在深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)上，采用土釘掛網(wǎng)技術(shù)對(duì)深基坑進(jìn)行支護(hù)施工，施工流程為：放線→利用機(jī)械開(kāi)挖基坑→對(duì)基坑邊坡進(jìn)行整修→放置錨桿→澆筑混凝土漿液→對(duì)下一土層進(jìn)行開(kāi)挖。在施工過(guò)程中，要注意以下事項(xiàng)：一是開(kāi)挖深基坑的土體時(shí)，要完成第二次復(fù)合放樣施工；二是要按照支護(hù)施工的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行嚴(yán)格施工，并要做好開(kāi)挖土體和支護(hù)施工時(shí)間的協(xié)同工作；三是土體的開(kāi)挖速度要匹配支護(hù)施工的進(jìn)度，一定要保證在支護(hù)施工的過(guò)程中，事先完成土體開(kāi)挖。通過(guò)對(duì)每個(gè)細(xì)節(jié)的精準(zhǔn)控制，才能達(dá)到深基坑支護(hù)效果，進(jìn)而確保整個(gè)工程的施工質(zhì)量[4]。

5. 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

在理論技術(shù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，需要對(duì)深基坑支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行更加深入的研究分析，本工程將把深基坑施工分成A、B兩個(gè)施工區(qū)，A區(qū)運(yùn)用本文論述的施工技術(shù)，B區(qū)運(yùn)用傳統(tǒng)施工技術(shù)。在表2數(shù)據(jù)支撐的基礎(chǔ)上，通過(guò)兩種施工技術(shù)對(duì)深基坑的支護(hù)進(jìn)行施工和巖土層的勘察，然后利用測(cè)量?jī)x器對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)施工中被動(dòng)壓力和主動(dòng)壓力的抗傾覆彎矩進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)，以被動(dòng)壓力與主動(dòng)壓力的抗傾覆彎矩作為支護(hù)機(jī)構(gòu)施工的安全系數(shù)。將記錄好的在A、B兩個(gè)區(qū)域上對(duì)應(yīng)位置上的安全系數(shù)繪制對(duì)比圖，如圖1所示。

從圖1 的結(jié)果可知，利用本文所述的深基坑支護(hù)技術(shù)，可以將安全系數(shù)穩(wěn)定控制在0.8以上，傳統(tǒng)的施工技術(shù)，安全系數(shù)則≤0.4。安全系數(shù)的高低與支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗壓力是成正比的。所以，以實(shí)際案例和理論論述印證，采用本文論述的新技術(shù)可以提高整體施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性、安全性、可行性更高的目的[5]。

6. 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背景下，巖土工程建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大，對(duì)施工質(zhì)量提出更高的要求。在巖土工程中，深基坑屬于重點(diǎn)部分，支護(hù)工作必須落實(shí)到位。為此，建議合理應(yīng)用勘察技術(shù)，準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)、水文條件，以工程建設(shè)目標(biāo)為導(dǎo)向，合理組織深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，設(shè)置可靠的支護(hù)結(jié)構(gòu)。