談幾種常見特殊性巖土場地勘察時應(yīng)注意的問題

楊 凱

(中國有色金屬工業(yè)西安勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710054)

0 引言

土體的多相性決定了其工程特性的復(fù)雜性，各類工程建設(shè)均與土體有密切的聯(lián)系。巖土工程勘察能夠有效地解決工程建設(shè)中與巖土體有關(guān)的問題，是工程建設(shè)全周期中一個重要的，也是基礎(chǔ)性的階段，其成果資料對工程建設(shè)具有非常重要的指導(dǎo)作用。

各類勘察工作的思路與方法手段大體相同，就是在明確工程建設(shè)需求的基礎(chǔ)上，通過布置一定數(shù)量和種類的專業(yè)技術(shù)手段，定性或定量評價(jià)巖土體自身的工程性質(zhì)，以揭示其作為工程建設(shè)大環(huán)境或建筑材料時與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相互作用。筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，就工程勘察中遇到的特殊性巖土勘察的注意事項(xiàng)做了整理，并就實(shí)際工作中遇到的一些問題做了分析討論，供同行交流。

1 幾種常見特殊性巖土的勘察

1.1 填土

填土是勘察過程中一種常見的特殊土，由于其分布有很大的隨意性，而且密度變化大、孔隙大、物質(zhì)成分復(fù)雜，其工程性質(zhì)與土體自身固結(jié)時間密切相關(guān)。填土地區(qū)的工程建設(shè)，常出現(xiàn)基礎(chǔ)不均勻沉降、建筑物傾斜等工程問題。例如某道路工程，施工單位在勘察前已進(jìn)場施工，在施工到某區(qū)段時，發(fā)現(xiàn)有一寬約50 m的填土坑垂直穿過道路，采用1.5 m厚墊層處理后，半年內(nèi)該區(qū)段道路累計(jì)沉陷5次，嚴(yán)重影響工程正常運(yùn)營(見圖1)。后經(jīng)勘察揭露該區(qū)段填土厚度約8 m，松散狀態(tài)，最終采用灰土擠密樁法處理后工程隱患才得以消除。

可以看出，填土地基處理方法的選擇尤為重要。填土地基處理的方法很多，較為常見有換填墊層法、強(qiáng)夯法、灰土擠密樁、注漿法、高壓旋噴樁等。因此，填土場地巖土工程勘察應(yīng)圍繞可能的地基處理方式展開，獲取的參數(shù)指標(biāo)應(yīng)定量評價(jià)各種可能的地基處理方案的處理效果，著重點(diǎn)應(yīng)放在查明擬建場地內(nèi)填土的分布范圍、厚度、物質(zhì)組成、回填時間、密實(shí)程度等關(guān)鍵因素上，必要時，應(yīng)取樣做擊實(shí)試驗(yàn)，為地基處理設(shè)計(jì)提供合理的技術(shù)參數(shù)。

1.2 黃土

黃土是在干旱或半干旱條件下因陸相沉積而形成的具有特殊工程性質(zhì)的土，一般具有垂直節(jié)理發(fā)育、大孔隙等特征，加之孔隙內(nèi)充填有碳酸鹽，使其多具濕陷性[4]。濕陷性黃土地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)，往往會出現(xiàn)地基不均勻下沉、基礎(chǔ)負(fù)摩阻力等問題。

濕陷性黃土的強(qiáng)度與其形成原因密切相關(guān)，巖土工程勘察時首先應(yīng)判定黃土土層的形成原因(原生黃土或次生黃土)；其次，在勘察方案布置時應(yīng)保證探井?dāng)?shù)量充足、勘探點(diǎn)深度應(yīng)滿足規(guī)范要求，在外業(yè)鉆探取樣時應(yīng)確保土樣質(zhì)量等級，盡可能減少對土樣的擾動。除此之外，由于黃土的特殊性，在工程施工前對場地進(jìn)行普探尤為重要，對發(fā)現(xiàn)的各類墓、穴、坑、井、洞等均應(yīng)按有關(guān)規(guī)定妥善處理。例如咸陽某道路排水工程，某區(qū)段進(jìn)行頂管施工時(管頂埋深9 m)上部土層發(fā)生了塌陷，從圖2可明顯看出塌陷處為一空洞。若在施工前能進(jìn)行普探工作，并對發(fā)現(xiàn)的空洞進(jìn)行處理，就可避免此次事故的發(fā)生。

1.3 膨脹性土

由于膨脹性土具有脹縮性，即膨脹土吸水體積膨脹，如膨脹受阻即產(chǎn)生膨脹力[5]；失水體積收縮，造成土體開裂。另外膨脹性土還具有崩解性，遇水后會視土體膨脹土強(qiáng)弱以不同的速度發(fā)生不同程度的崩解，造成土體的抗剪強(qiáng)度急劇降低。膨脹土的脹縮性和崩解性決定了土體具有多裂隙性。破壞了土體構(gòu)造的完整性。除此之外，裂隙間大多充填有灰白或灰綠色黏土礦物，具有很強(qiáng)的親水性，具有軟化土體強(qiáng)度的顯著特性，極易發(fā)生淺部滑動。例如，在安康某工程開挖基槽時，基槽淺部出露滑動面，20 min時間內(nèi)向臨空面滑動了約400 mm，可見清晰的鏡面及擦痕，詳見圖3。

另外，膨脹巖土問題的復(fù)雜程度與場地的平坦程度有關(guān)，因此在評價(jià)地形地貌時應(yīng)判斷坡地還是平坦場地。除此之外，由于膨脹土邊坡、地基的破壞多與土中裂隙和水有關(guān)，因此膨脹土地區(qū)的勘察，在通過取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)的方法判斷其膨脹潛勢的基礎(chǔ)上，著重點(diǎn)應(yīng)放在地下水的類型、補(bǔ)給條件、水位及變幅以及大氣降雨、地表水集聚、排泄、地溫等資料的獲取上。為滿足地基脹縮型的評價(jià)要求，勘探孔深度應(yīng)大于地區(qū)大氣影響深度，且8 m以內(nèi)必須采取土樣，GB 50112—2013膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范對布孔和鉆探取樣有明確的要求。在建議基礎(chǔ)選型和支擋結(jié)構(gòu)類型時，可以借鑒臨近場地或建筑物的變形破壞情況及膨脹防治措施。

2 特殊土巖土工程勘察中一些問題的討論

2.1 關(guān)于建筑物類別劃分

建筑物類別劃分關(guān)乎地基處理方式，應(yīng)根據(jù)勘察規(guī)范、結(jié)合工程實(shí)際情況劃分。筆者在某1層廁所巖土工程勘察時，根據(jù)GB 50025—2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范將廁所劃分為丁類建筑，其地基可不處理，后審圖公司以廁所地基易浸水發(fā)生濕陷涉及人身安全為由劃分為丙類建筑，其地基應(yīng)進(jìn)行處理。在筆者看來，規(guī)范對建筑物進(jìn)行分類的初衷，是讓廣大工程技術(shù)人員注重其中較為重要或復(fù)雜的因素，集中力量來研究這些因素的不利影響并加以解決。由于規(guī)范畢竟要用過去經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和提煉來指導(dǎo)現(xiàn)在的實(shí)際工程問題，帶有一定的探索性，這就使得規(guī)范在編制時考慮了一定的安全余度。其實(shí)，該廁所劃分為丁類建筑也沒有問題，但應(yīng)采取結(jié)構(gòu)措施和基本防水措施。

2.2 建筑范圍跨越不同地貌單元的問題

建(構(gòu))筑物跨越不同的地貌單元，由于不同的地貌單元地層差異明顯，容易引起地基不均勻沉降，引發(fā)工程事故。這就更需要重視巖土工程勘察工作，通過收集區(qū)域地質(zhì)資料，了解地貌單元過渡的大致范圍后，再有針對性地布置勘察工作量，找出不同地貌單元變化的界限，根據(jù)揭露的地層和土體物理力學(xué)指標(biāo)詳細(xì)論證地基處理方法和基礎(chǔ)選型建議。例如安康某移民搬遷工程，為一字形4F磚混結(jié)構(gòu)，場地原為一沖溝，后因工程建設(shè)需要進(jìn)行回填處理，由于建設(shè)單位和施工單位對勘察的重要性認(rèn)識不足，施工前未進(jìn)行勘察工作。建筑物東段位于原始溝岸，西段置于填土之上，2014年工程竣工后地基就發(fā)生不均勻沉降，墻體出現(xiàn)大量裂縫，影響正常使用，至今裂縫還在繼續(xù)發(fā)展。后經(jīng)勘察揭露的地層資料，回填土厚度3 m～15 m，且處于松散狀態(tài)，回填土與原狀土中間有厚約0.3 m～0.5 m厚度淤泥，進(jìn)一步調(diào)查得知在回填土之前未對溝底淤泥進(jìn)行清理、也未對原始溝岸進(jìn)行分級削坡，以就近挖取的膨脹性土分層夯實(shí)回填，才導(dǎo)致上述工程事故的發(fā)生。

2.3 關(guān)注人類活動的影響

人類工程活動對地層的連續(xù)性有破壞作用，特殊性巖土地區(qū)更應(yīng)重視上述問題。以濕陷性黃土為例，由于其在干燥狀態(tài)下具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性，強(qiáng)度較高，導(dǎo)致黃土地區(qū)開挖形成的陡坎、窯洞、墓穴隨處可見，且應(yīng)其隱蔽性導(dǎo)致在勘察工作過程中容易被遺漏，從而引發(fā)工程病害。如黃土地區(qū)某單位住宿樓和辦公樓發(fā)生傾斜，局部墻面產(chǎn)生裂縫，后經(jīng)勘察，發(fā)現(xiàn)地下分布有防空洞，年久失修，恰逢污水管道滲漏，造成局部土體塌陷，引發(fā)上述事故。后采用灌漿法對地下空洞進(jìn)行了回填處理，對傾斜的建筑物進(jìn)行了托換加固處理。

人類活動遺跡資料的留存對后期工程建設(shè)具有重要的指導(dǎo)和利用價(jià)值。在巖土工程勘察時，勘察范圍和深度不能局限在特定區(qū)域，應(yīng)在收集了擬建建筑場地歷史工程建設(shè)資料、周邊環(huán)境等情況后有針對性地布置勘察工作量。除此之外，上述問題還反映單位對勘察工作的重視程度不夠。

3 結(jié)語

巖土工程是一門應(yīng)用性學(xué)科，具有很強(qiáng)的地域性，巖土工程勘察工作更是強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性、針對性。實(shí)際工作中會遇到復(fù)雜多變的工程地質(zhì)問題，這就要求廣大勘察技術(shù)人員掌握巖土工程勘察的一般方法和手段的同時，在勘察工作中要抓住重要因素，考慮問題細(xì)致、周全，做到不遺漏關(guān)鍵因素；要對工程設(shè)計(jì)專業(yè)知識有所了解和體會，明確勘察成果資料的用途。另外，在平時的工作中及時總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，才能從更深層次理解巖土工程勘察的實(shí)質(zhì)，才能不斷提升勘察技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張 珊.提高巖土工程勘察質(zhì)量的措施探究[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2015,5(13)：32.

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[3] 何培玲,張 婷.工程地質(zhì)[M].第2版.北京：北京大學(xué)出版社,2012.

[4] 袁聚云.基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)原理[M].北京：人民交通出版社,2011.