論深基坑工程巖土工程勘察的重點

曾建榮

摘 要：在進行深基坑工程之前，通過對該工程所在環(huán)境和周圍區(qū)域地質(zhì)資料進行全面分析和調(diào)查后再進行設(shè)計是提高深基坑支護設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵。巖土工程勘察設(shè)計單位應(yīng)該在勘查過程中提供有效的分析評價，還應(yīng)該在施工過程中緊密配合施工單位，來應(yīng)對各種各樣的突發(fā)狀況，以確保施工可以正常進行下去，保證工程的建設(shè)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：深基坑；支護；巖土工程勘察；安全技術(shù)措施

1 深基坑在巖土工程勘察中的重要性

城市中深基坑工程常處于密集的既有建筑物、道路橋梁、地下管線、地鐵隧道或人防工程的近旁，深基坑在巖土工程勘察中的非常重要性，稍有不慎，不僅將危及基坑本身安全，而且會殃及臨近的建構(gòu)筑物、道路橋梁和各種地下設(shè)施，造成巨大損失。深基坑在巖土工程勘探需以開挖施工時的諸多技術(shù)參數(shù)為依據(jù)，但開挖施工過程中往往會引起基坑內(nèi)外土體變形發(fā)生種種意外變化。在巖土工程勘探中需要對周圍環(huán)境、基坑邊坡穩(wěn)定性、地基基礎(chǔ)方案等分析進行分析。

2 深基坑工程面臨的現(xiàn)狀

2.1 基坑越來越深

在過去，即使是在大城市地下1～2層都不是很普遍?，F(xiàn)在在大城市和沿海城市，特別是在特區(qū)，地下3～4層很平常，甚至多達5～6層，基坑深度大都多大于10m。

2.2 地質(zhì)條件越來越差

深基坑工程的施工地點只能根據(jù)城市規(guī)劃的需要，順其自然，而地質(zhì)條件往往很差。尤其在一些沿海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，現(xiàn)象比較突出往往填海、填湖現(xiàn)象普遍，工程地質(zhì)條件十分差。

2.3 施工環(huán)境越來越復(fù)雜

在城市中，土地的使用越來越密集，在為高大建筑或地下多層場所施工時，不僅要考慮施工工程本身的穩(wěn)定與安全，還要考慮到周圍復(fù)雜的環(huán)境因素。

2.4 深基坑支護方法

隨著深基坑支護的廣泛應(yīng)用，當(dāng)前深基坑支護工程已發(fā)展到一個新時期，面臨的問題和困難也在不斷變化，在應(yīng)對新條件、新材料、新工藝時，有些支護方法往往無法滿足要求，這就需要深基坑技術(shù)盡快提高和完善。

2.5 工程事故隱患較大

深基坑支護工程自身具有許多不確定性，從開挖到完成地面以下的全部工程，常常經(jīng)歷許多不利條件，因此事故往往具有突發(fā)性?；又ёo一旦失效，不僅會造成經(jīng)濟損失，影響建設(shè)進度，更是對居民的人身安全造成嚴(yán)重威脅。

3 巖土工程勘察要點

3.1 對巖土工程條件進行分析

首先把場地內(nèi)各地層的分布情況、工程性質(zhì)、水文地質(zhì)條件等方面摸排清楚，還要繪制相應(yīng)的地質(zhì)剖面圖來進行細(xì)致、準(zhǔn)確地分析，因為這些資料是確保做好深基坑的穩(wěn)定性分析、支護方案的選型等工作的基礎(chǔ)。

3.2 勘察工作的要求

（1）在進行巖土工程的勘察時，應(yīng)用開挖深度及場地的巖土工程條件來確定勘查范圍和深度；（2）在放置坑外勘探點時，最好的地點選擇就是在開挖邊界外的1～2倍范圍內(nèi)；（3）在勘探時，勘探孔的深度最好不要小于開挖深度的2倍，當(dāng)基坑面下有弱土層或承壓含水層時，勘探孔的深度需要達到能夠越過該層的深度。

3.3 評價的重點

3.3.1 周圍環(huán)境分析

該項工作是選擇基坑支護方案，確定圍護結(jié)構(gòu)位移，基坑穩(wěn)定安全系數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)等工作的重要依據(jù)?；油鈬哉{(diào)查研究、搜集資料為主；搜集相關(guān)鄰近建筑物和地下設(shè)施現(xiàn)狀的資料。

調(diào)查場地四周地下的管線如：煤氣管道、上下水管道、雨水管道、暖氣管道?；铀闹艿碾娏芫€如：電信、有線電視管線等。不僅要了解清楚管井的走線、位置、結(jié)構(gòu)，還要了解管道的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件，為基坑開挖、施工采取什么工藝提供必要準(zhǔn)備。

調(diào)查場地周邊地上建筑情況：如地上建筑的位置（離基坑邊距離），基礎(chǔ)埋深、基礎(chǔ)形式，這些資料對基坑支護方案，尤其是施工工藝的確定起決定性的作用。避免由于施工發(fā)生臨近建筑變形，引起雙方矛盾。

3.3.2 基坑邊坡穩(wěn)定性分析

勘察工作為基坑邊坡穩(wěn)定性分析提供準(zhǔn)確、真實數(shù)據(jù)，勘察工作必須通過外業(yè)鉆探嚴(yán)格控制土樣質(zhì)量，然后通過土工實驗室對野外所取粉土土樣做直接剪切試驗，對粉質(zhì)粘土土樣做了三軸剪切，對砂類土做了休止角試驗。我們通過對試驗數(shù)據(jù)進行科學(xué)認(rèn)真分析，準(zhǔn)確提供了基坑支護的巖土參數(shù)，為基坑邊坡穩(wěn)定性分析提供必要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)對基坑邊坡穩(wěn)定的分析、計算是必不可少的。根據(jù)工程地質(zhì)條件和周邊環(huán)境，勘察應(yīng)該提出基坑支護方案的建議，建議采取的基坑支護方案是：即從地面到地下5.0m以1∶1的坡度放坡開挖，上部采用土釘墻支護，下部采用灌注樁加錨索的支護。止水帷幕采用水泥深層攪拌樁加三管擺噴防滲墻。經(jīng)過基坑支護設(shè)計單位計算分析，最后也采用了此基坑支護方案。

3.3.3 地下水對基坑的影響及抗浮分析

在基坑工程中，若對地下水處理不當(dāng)，可能導(dǎo)致基坑出現(xiàn)險情甚至事故。主要有：①地下水滲透引起的基坑開裂坍塌；②基坑突涌導(dǎo)致基坑底土開裂出現(xiàn)管涌；③暴雨襲擊中基坑長期受雨水浸泡引起地基土強度降低；④基坑周圍水管破裂漏水及生活用水滲入基坑，引起巖土力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化；⑤降低地下水位引起地面沉降及周圍建筑物傾斜開裂。

引起的事故原因主要包括有設(shè)計和施工兩個方面：一是設(shè)計人員不熟悉水文地質(zhì)原理，未掌握地下水的埋藏、補給徑流和排泄條件、開挖前后水文地質(zhì)的變化及地下水運動規(guī)律，因而造成止水措施不切合實際，出現(xiàn)樁間距過大、止水帷幕設(shè)計深度、厚度不夠，降水深度不足等；二是施工單位偷工減料，不按設(shè)計要求施工，出現(xiàn)止水帷幕施工質(zhì)量差達不到止水效果、注漿工藝不完整、壓力不夠，使樁與樁之間不能連接密封等。

基坑的管涌問題是設(shè)計止水措施不力，未對基坑底面加固，使地下水向上的滲流力大于基坑底土的浮重力，造成管涌、流砂，這類事故雖然不多，但造成事故的危害相當(dāng)大.也較難處理。

3.3.4 地基基礎(chǔ)方案分析

在現(xiàn)場鉆探過程中采取鉆探取樣、標(biāo)貫試驗、靜力觸探及波速測試等多種原位測試方法。土工試驗對所取土樣做了常規(guī)、高壓固結(jié)試驗，快剪和三軸剪切；砂樣做了水上休止角、水下休止角、顆粒分析等多項試驗。綜合分析外業(yè)資料，分層統(tǒng)計土工試驗成果資料，準(zhǔn)確提供各種樁型的樁端持力層和設(shè)計參數(shù)，使樁基基礎(chǔ)安全、經(jīng)濟合理。

4 深基坑巖土勘察技術(shù)

4.1 巖土工程勘察的作用

巖土工程勘察其主要作用是為設(shè)計配套服務(wù)，提供設(shè)計需要的勘察資料，工程勘察體現(xiàn)的主要是認(rèn)知作用，通過必要的勘察手段和工作，認(rèn)識地基巖土的物理力學(xué)屬性，為設(shè)計提供必要的依據(jù)。對工程地質(zhì)條件作出正確的評價分析，將直接影響到工程的安全性及工程造價的高低，故在勘察過程中，要選擇最為適合及全面的勘察方法。

4.2 工程地質(zhì)測繪

工程地質(zhì)測繪是巖土工程勘察的基礎(chǔ)工作，一般在勘察的初期階段進行。這一方法的本質(zhì)是運用地質(zhì)、工程地質(zhì)理論，對地面的地質(zhì)現(xiàn)象進行觀察和描述，分析其性質(zhì)和規(guī)律，并藉以推斷地下地質(zhì)情況，為勘探、測試工作等其他勘察方法提供依據(jù)。在地形地貌和地質(zhì)條件較復(fù)雜的場地，必須進行工程地質(zhì)測繪但對地形平坦、地質(zhì)條件簡單且較狹小的場地，則可采用調(diào)查代替工程地質(zhì)繪。

4.3 鉆探取樣

鉆探取樣和原位測試是基坑勘察中的重要手段，其主要是針對巖土工程基坑開挖范圍內(nèi)分布的人工填土、淤泥質(zhì)土、黏性土、砂性土、殘積礫質(zhì)黏性土、下臥基巖等巖土體進行取樣與測試。鉆探取樣可直觀地反映所揭示的地質(zhì)特征，可穿透軟弱地層；鉆孔的數(shù)量及深度根據(jù)有關(guān)規(guī)范、規(guī)程的規(guī)定，結(jié)合實際地層情況確定，在具體工作中，如地層變化較大，下部巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)較差且設(shè)計要求孔深難以滿足持力層設(shè)計要求時，可適當(dāng)增加鉆孔深度。所取巖土樣可在土工試驗室進行系列試驗，以了解各巖土層物理力學(xué)性質(zhì)。

4.4 物探

物探與坑探和鉆探相比是一種間接勘察方法，它具有迅速、經(jīng)濟、輕便的特點。一些工程地質(zhì)測繪中難以推斷的的地質(zhì)情況或者需要亟待了解的地質(zhì)情況，往往就用物探的手段解決。所以此手段往往與工程地質(zhì)測繪工作結(jié)合使用。除此之外，它同樣可以作為坑探與鉆探進行前的輔助手段。然而物探同樣有它的不足，比如，物探往往受到地形條件的影響，其結(jié)果往往具有多解性，因此其勘察結(jié)果還需要用勘查工程進行驗證。

4.5 原位測試

原位測試的方法主要有靜力觸探、十字板試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、重型動力觸探試驗、波速測試、物探等。靜力觸探、十字板試驗是確定軟弱土層性質(zhì)的重要手段。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、重型動力觸探試驗是確定該區(qū)軟土和粗粒組砂土、礫石土、卵石土、漂石土及碎石土物理力學(xué)指標(biāo)和密實程度的重要手段之一，是判別全～強風(fēng)化巖的重要根據(jù)之一。波速測試主要可評定場地類別。物探可有效地查明下臥基巖完整性及巖溶發(fā)育情況。

4.6 現(xiàn)場檢測與檢驗

現(xiàn)場檢測與檢驗的的目的是確保工程的質(zhì)量以及安全，進而提高工程的經(jīng)濟效益。所謂現(xiàn)場檢測即包括對環(huán)境對施工的作用的檢測、各種荷載對巖土反應(yīng)形狀影響的檢測、施工過程中的結(jié)構(gòu)物檢測等。所謂現(xiàn)場檢驗即對在施工過程中所進行的對巖土工程勘探所得到的結(jié)果進行校驗，以及對巖土工程施工中監(jiān)理過程以及質(zhì)量進行控制。通過這兩種技術(shù)手段可以得到一些有用信息，通過這些信息求出一些技術(shù)參數(shù)，同時基于此進行必要的及時的修正與設(shè)計，達到在技術(shù)以及經(jīng)濟方面最優(yōu)化的目的。

4.7 數(shù)字化勘察技術(shù)建模法

數(shù)字表面模型法的基本內(nèi)容就是通用精確表示工程地質(zhì)體外表面的方式來表示均質(zhì)地質(zhì)體，可以抽象為把一系列同屬性的點按照一定的規(guī)則連接起來，構(gòu)成網(wǎng)狀曲面片，進而確定整個地質(zhì)體的空間屬性。

此外要涉及到的一個重要技術(shù)是地質(zhì)三維數(shù)字化，就是以地球三維地理空間中全面的地下各項內(nèi)容，包括地層、土質(zhì)、巖石、石油、天然氣、礦藏、海水、地下水、廢物等，對這些對象相應(yīng)在地球三維地理空間上各點的屬性、狀態(tài)、特征等的分布建立統(tǒng)一的三維數(shù)字化描述。

5 深基坑開挖采取的安全技術(shù)措施

5.1 深基坑坑壁坡體的穩(wěn)定性往往得不到過多的加強，而深基坑在地下，地下水的影響肯定不可忽視，還有的是放坡開挖場地，這又會對坡體的穩(wěn)定性造成傷害，還有的是深基坑太大，坡體的穩(wěn)定性不容易保持，在設(shè)計時就需要結(jié)合現(xiàn)場條件和周邊環(huán)境保護要求、氣候等情況對深基坑支護的施工做出適當(dāng)?shù)母摹?/p>

5.2 在深基坑開挖之前，要先對附近環(huán)境進行調(diào)查，勘探出附近建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)形式、埋深、結(jié)構(gòu)類型等情況，弄清楚附近地下管線的分布，再以此做出相對應(yīng)的位置圖，特殊情況下要做好相應(yīng)的加固方案。

5.3 在施工前應(yīng)該規(guī)劃好詳細(xì)的安全監(jiān)測方案，讓安全事故零發(fā)生。

5.4 在施工之前，應(yīng)該讓所有施工技術(shù)人員把設(shè)計文件、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)報告、安全監(jiān)測方案和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等文件做到熟悉，讓他們參與到基坑工程圖紙會審和技術(shù)交底，這樣才能夠應(yīng)對施工中出現(xiàn)的不可預(yù)知的情況。

5.5 在支護結(jié)構(gòu)施工和基坑開挖進行的時候，當(dāng)支護結(jié)構(gòu)還未達到設(shè)計強度要求時，絕對不能在設(shè)計預(yù)計的滑裂面范圍內(nèi)堆載，出了事就是一項重大事故，在堆放臨時土石方時不僅要保證該土石方的穩(wěn)定，還要確保深基坑和附近環(huán)境中各個建筑物的穩(wěn)定性。

5.6 在開挖深基坑土石方前，需要應(yīng)用工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類型、基坑深度、地質(zhì)條件、氣候條件、周邊壞境等各方面信息來保證施工方案的安全，還有一點，支護結(jié)構(gòu)、基坑土體加固和降水等應(yīng)滿足設(shè)計及施工要求。在此項工程中還有一個不能違抗的原則，就是基坑開挖必須先設(shè)計后施工，不遵守就是沒有了原則；開挖順序應(yīng)該通過分層、分段、分塊、對稱、均衡、限時的方法來確定；在開挖深基坑時應(yīng)避免觸碰到支護結(jié)構(gòu)，不然支護結(jié)構(gòu)就會失去意義。

5.7 在支護結(jié)構(gòu)施工進行的時候，其中的每一個步驟都應(yīng)該嚴(yán)格按照施工設(shè)計文件進行，杜絕安全事故的發(fā)生。

5.8 在深基坑工程中，有必要對基坑支護結(jié)構(gòu)及周邊建筑物進行變形觀測，以達到優(yōu)化設(shè)計、確保安全及指導(dǎo)施工的目的，而一旦變形觀測的數(shù)值超過設(shè)定的報警值，就要迅速啟動應(yīng)急方案，召集相關(guān)方面的專家和學(xué)者與相負(fù)責(zé)的各個單位進行論證，只有在查明原因并解決問題后才能再繼續(xù)施工。

結(jié)束語

綜上所述，深基坑支護工程是非常特殊的一類工程構(gòu)筑物，它的特殊性在于具有復(fù)雜性、可變性和臨時性的特征。在進行此類設(shè)計時，不論采用何種支護結(jié)構(gòu)都需要結(jié)合實際計算分析設(shè)計結(jié)構(gòu)的強度、嵌入深度、支護受力以及巖土性質(zhì)，必須保證結(jié)構(gòu)的可靠、合理和經(jīng)濟，還有最最重要的安全?？梢娍辈旃ぷ魇巧罨庸こ淘O(shè)計和施工的基礎(chǔ)，是保證深基坑支護設(shè)計方案和地基基礎(chǔ)方案正確的基礎(chǔ)，是保證正確施工、避免事故發(fā)生的基礎(chǔ)，所以工程勘察工作在建筑工程中很重要，應(yīng)該引起社會足夠的重視。