淺談北京地區(qū)場地形成工程勘察要點

李 立 侯東利

（北京市勘察設(shè)計研究院有限公司，北京 100038）

0 引言

隨著我國城市人口不斷增長，城市規(guī)模不斷擴大，城市的各項需求也在不斷推陳出新。在此背景條件下，工程建設(shè)領(lǐng)域中的大型生態(tài)小區(qū)、綜合園林綠地、圍海造地等一些列和場地形成相關(guān)的工程項目也在日益增多。但是在我國，目前僅有上海市根據(jù)某大型娛樂休閑項目的場地形成工程經(jīng)驗編制了一本專門的工程技術(shù)規(guī)范［1］，可以說，針對涉及場地形成的工程項目，目前并沒有相配套的技術(shù)規(guī)范可供參考使用。雖然大部分項目尚未正式將場地形成納入到工程建設(shè)的必要一環(huán)，但隨著市場行為的進一步規(guī)范，工程理念的進一步革新，場地形成工程必將逐漸被接受和普及。

關(guān)于場地形成工程，應(yīng)該還算是一個比較新鮮的事物。場地形成工程是在場地平面，特別是豎向設(shè)計高程形成的過程中，根據(jù)擬建場地既有的地質(zhì)和環(huán)境條件及其設(shè)計用途等要求，通過對場地進行挖方、填方、地基處理、場地臨時排水等預(yù)處理，使場地在標高、穩(wěn)定性、地基強度（承載力）、沉降控制等方面達到一定的控制標準，以滿足場地在后續(xù)建造期間和使用期間有足夠的安全度和建設(shè)項目的使用功能要求。場地形成工程一般包括土方工程、地基處理工程、臨時排水工程等。由此可見，場地形成工程的主要目的是通過地基處理來對場地進行預(yù)處理以達到一定的要求，因此場地的工程地質(zhì)條件成為了確定地基處理方案的決定性因素，也成為了場地形成工作中決定性的一環(huán)，從而對場地形成工程的勘察工作提出了很高的要求。

北京地區(qū)平原區(qū)的場地形成工程主要針對各類城市建設(shè)用地的場地形成工程，重點是各類大型城市綠地與廣場、公園、游樂場等設(shè)施。

1 場地形成工程的主要分類及特點

1）場地形成工程根據(jù)原場地的地形地貌條件、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害及特殊性巖土的分布情況、周邊環(huán)境條件等要素對工程的影響程度可分成復(fù)雜、一般和簡單場地形成工程。對于復(fù)雜場地形成工程，可能存在崩塌、滑坡、泥石流、地震液化等不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害，需要結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害防治措施進行場地形成工作。而原場地中如分布有軟土、濕陷性土、膨脹土、凍土、污染土、垃圾土等特殊性巖土，或者地層巖性以及地下水對工程有較大不利影響時，也應(yīng)按復(fù)雜場地形成工程處理。近年來環(huán)境保護理念越來越深入工程建設(shè)中，因此當場地形成工程可能對周邊產(chǎn)生如阻斷地下水、引發(fā)過大地基沉降、誘發(fā)新的地質(zhì)災(zāi)害以及造成環(huán)境污染時，也應(yīng)當按復(fù)雜場地形成工程處理。

2）場地形成工程還可以根據(jù)設(shè)計對場地形成后的地基承載力、變形控制、碾壓夯實質(zhì)量等要素的要求分類。承載力要求高、沉降和回填要求嚴格的場地形成工程應(yīng)按復(fù)雜場地形成工程處理。一般在場地形成設(shè)計中都會對場地形成區(qū)域進行功能分區(qū)，如重要的建構(gòu)筑物區(qū)、一般建構(gòu)筑物區(qū)、堆填體區(qū)、道路區(qū)、廣場區(qū)、園林綠化區(qū)等。而針對不同的分區(qū)，會有不同的對于形成后地基土的量化質(zhì)量控制指標。這些指標是場地形成工程勘察以及施工的重要依據(jù)。

3）場地形成工程分類需以不同的要素相結(jié)合來分類，應(yīng)以設(shè)計要求為基準，綜合地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境影響等關(guān)鍵要素來進行分類。針對不同類別特點，有針對性開展勘察工作。

2 場地形成工程對勘察工作的要求

1）場地形成工程勘察應(yīng)通過鉆探、測試、地球物理勘探及試驗等綜合手段，查明場地的巖土工程條件，針對場地處理要求和場地巖土條件，進行巖土工程分析與評價，提供設(shè)計和施工所需的巖土參數(shù)及有關(guān)結(jié)論和建議。

2）場地形成勘察一般可以分為詳細勘察和施工勘察兩個階段。在實施場地形成工程之前，應(yīng)查明場地天然狀態(tài)下的不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，特殊性巖土、地表土等巖土工程條件，結(jié)合可能采取的場地形成的處理方法進行土石方工程對場地穩(wěn)定性的影響，天然土的地基承載力、沉降特性、穩(wěn)定性等巖土工程問題的分析評價，提出相關(guān)建議和提供天然巖土層的設(shè)計參數(shù)。

3）在場地形成工程實施過程中應(yīng)配合設(shè)計、施工單位進行基層土質(zhì)檢驗工作，對于地基處理、挖填方、地質(zhì)災(zāi)害防治以及排水等工作中存在的與巖土工程相關(guān)的問題予以分析評價，并提出相關(guān)建議。必要時，尚應(yīng)開展有針對性的施工勘察。

3 場地形成工程勘察的主要內(nèi)容與方法

3.1 場地形成工程勘察的主要內(nèi)容

全面搜集和研究場地的區(qū)域地質(zhì)資料及其鄰近地段已有的勘察成果。

調(diào)查場地地形、地貌等特征，工程地質(zhì)、水文地質(zhì)背景，對不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害、場地穩(wěn)定性進行分析評價。

查明場地地基處理影響深度范圍內(nèi)地基土的成因年代、巖性特征、分布規(guī)律、工程性質(zhì)及均勻性。進行工程地質(zhì)單元分區(qū)，提供地基土的物理力學性質(zhì)指標。

對地表土應(yīng)結(jié)合地形地貌調(diào)查分析，按對工程挖填方影響情況分區(qū)分類。對就地取材的填筑土料應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求按開挖難易程度和土石材料性質(zhì)進行巖土分類與分級。

查明場地地表水的分布，地下水類型、埋藏、補給及排泄條件，提供場區(qū)歷年高水位記錄和水質(zhì)腐蝕性分析成果。

查明場地和地基的地震效應(yīng)，重點包括場地的抗震設(shè)防烈度、設(shè)計基本地震加速度、設(shè)計地震分組、地基液化、軟土震陷和抗震地段類別劃分等。

對場地工程適宜性進行評價，對挖填方、地基處理等工作提出相關(guān)建議。

詳勘工作內(nèi)容一般應(yīng)符合以上內(nèi)容，如有必要進行初勘工作時，重點則在查明宏觀地質(zhì)問題，提供初步的地層分布及工程特征。

3.2 場地形成勘察的工作流程

場地形成工程勘察前，應(yīng)搜集區(qū)域地質(zhì)資料和附近已有勘察成果，在此基礎(chǔ)上開展工作。

取得場地歷史和現(xiàn)狀地形圖、已有地質(zhì)調(diào)查和工程資料、設(shè)計平面布置圖、地下設(shè)施資料，必要時應(yīng)開展工程周邊環(huán)境及地下設(shè)施的專項調(diào)查。

針對設(shè)計、施工要求，結(jié)合已取得的基礎(chǔ)地質(zhì)和測繪資料進行現(xiàn)場的踏勘工作，重點調(diào)查場區(qū)的地形地貌現(xiàn)狀和歷史變遷情況，了解勘察實施條件等。

根據(jù)設(shè)計、施工要求，結(jié)合工程性質(zhì)、勘察階段、處理方法、巖土條件以及現(xiàn)場工作條件等因素綜合確定勘察大綱。

根據(jù)勘察大綱進行現(xiàn)場勘察工作，在過程中根據(jù)現(xiàn)場情況及時調(diào)整工作量，取得充分的現(xiàn)場第一手資料。

在現(xiàn)場以及室內(nèi)試驗成果分析的基礎(chǔ)上提交巖土參數(shù)充分、分析評價完善的巖土工程勘察報告。

提交報告后在工程實施階段參與基層土質(zhì)檢驗工作，對實施過程中遇到的巖土工程問題予以分析評價，提出相關(guān)建議，必要時應(yīng)進行施工勘察。

3.3 場地形成工程勘察的主要方法

3.3.1 工程地質(zhì)調(diào)查與測繪［2］

北京平原區(qū)和地質(zhì)條件簡單的淺山區(qū)可用工程地質(zhì)調(diào)查代替工程地質(zhì)測繪。復(fù)雜巖石出露的復(fù)雜地質(zhì)條件的山區(qū)場地需進行專門的工程地質(zhì)調(diào)查與測繪工作［3］。

工程地質(zhì)調(diào)查與測繪工作主要包括以下內(nèi)容：

1）調(diào)查場區(qū)地形、地貌特征，劃分地貌單元，分析各地貌單元的形成過程及其與地層、構(gòu)造、不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系。

2）調(diào)查地表水、井泉水的流向、流速、流量等水文情況。

3）調(diào)查搜集場區(qū)有關(guān)巖溶、土洞、滑坡、崩塌、泥石流、沖溝、地面沉降、斷裂、地震震害、地裂縫、場地的地震效應(yīng)、岸邊沖刷等不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害的有關(guān)資料。

4）調(diào)查人類活動對場區(qū)穩(wěn)定性和地基土的影響，包括地表土、植被的分布特征，是否有挖填、河流改道、人工洞穴、地下采空、抽水排水等人類活動。

3.3.2 鉆探與坑探

一般場地應(yīng)進行鉆探工作，在山地、分布有巖溶、斷裂破碎帶等復(fù)雜地質(zhì)條件地區(qū)，以及分布有濕陷性土、膨脹巖土、風化巖和殘積土等特殊性巖土地區(qū)，宜布置適量探井或探槽，用以查明巖土分布，采取Ⅰ級原狀土樣等。

1）勘探點布設(shè)

對于無特殊要求的項目，勘探點可采用方格網(wǎng)布置；在設(shè)計有高邊坡、支擋結(jié)構(gòu)等部位應(yīng)布置鉆孔；每個地貌單元、不同地貌單元交界部位、相同地貌單元內(nèi)的不同工程地質(zhì)單元均應(yīng)布置鉆孔，在微地貌和地層變化較大的地段應(yīng)予以加密；勘察過程中遇掩埋的取土坑、河道、垃圾坑等異常情況時，應(yīng)補點查清其分布范圍及埋深情況。對于鉆孔間距，建議簡單場地30～50 m，一般場地20～30 m，復(fù)雜場地10～20 m。

2）勘探點深度

控制性勘探孔深度應(yīng)滿足場地處理變形計算深度，一般性鉆孔深度應(yīng)能控制場地處理主要受力層；當有高填方時，應(yīng)適當加深控制性鉆孔的深度；高邊坡、支擋結(jié)構(gòu)部位的鉆孔深度應(yīng)滿足穩(wěn)定性分析評價要求，支擋結(jié)構(gòu)部位的鉆孔深度還應(yīng)滿足地基處理的要求；當分布有特殊性巖土時，鉆孔應(yīng)適當加深，以滿足場地處理或沉降計算的要求。

3.3.3 原位測試和現(xiàn)場試驗

除應(yīng)進行標準貫入試驗、波速測試以外，應(yīng)根據(jù)需要進行現(xiàn)場載荷試驗、靜力觸探試驗、旁壓試驗、扁鏟側(cè)脹試驗、十字板剪切試驗。

對河道治理、人工湖以及下沉廣場等挖方工程，需要時應(yīng)進行現(xiàn)場水文地質(zhì)試驗，查明地下水分布、補排關(guān)系以及與地表水的水力聯(lián)系狀況。

對于涉及土石方工程和夯實/壓實地基處理的場區(qū)內(nèi)各類土層，需要時應(yīng)對就地取材的填筑土料進行擊實試驗，提供最佳含水量與最大干密度。

根據(jù)需要測定土基天然和壓實狀態(tài)下的反應(yīng)模量和加州承載比，并進行不利狀態(tài)修正。

3.3.4 地球物理勘探工作

當場地可能存在隱伏的地質(zhì)界線、界面、不良地質(zhì)體、地下管線、地下空洞、土洞、溶洞等情況時，宜進行地球物理勘探。

應(yīng)根據(jù)探測對象的埋深、規(guī)模及其與周圍介質(zhì)的物性差異，選擇有效的地球物理勘探方法。北京地區(qū)工程勘察常規(guī)使用的地球物理勘探測試方法主要有地震、電法和探地雷達，其具體的使用條件如表1所示。

表1 常規(guī)物探方法及適用條件

應(yīng)考慮地球物理勘探結(jié)果的多解性，需要時應(yīng)采用多種方法探測，并應(yīng)有一定數(shù)量的鉆探驗證孔，在相互印證的基礎(chǔ)上進行綜合解譯［6］。

3.3.5 室內(nèi)試驗

場地形成工程除應(yīng)進行如物理性質(zhì)指標、壓縮模量、抗剪強度等常規(guī)土工試驗項目外，尚應(yīng)根據(jù)需要對關(guān)鍵地層土樣進行無側(cè)限抗壓強度試驗、三軸壓縮試驗、滲透試驗、固結(jié)系數(shù)試驗、先期固結(jié)壓力試驗、擊實試驗（輕型和重型）。遇特殊性巖土以及有環(huán)境保護要求的巖土，尚應(yīng)進行分析評價所需的針對性試驗。

4 場地形成工程勘察的工作重點

4.1 不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害［7］

不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害的種類有很多，往往體現(xiàn)一定的區(qū)域特征，如山區(qū)主要涉及巖溶、土洞、塌陷、滑坡、崩塌、泥石流等，平原區(qū)主要涉及活動斷裂、地震液化、地面沉降等，礦區(qū)主要涉及采空塌陷等，而臨水區(qū)域主要涉及潛蝕、岸邊沖刷等。不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害對建筑場地的穩(wěn)定性和適宜性常具有決定性的影響，甚至直接威脅工程建筑物的安全、穩(wěn)定和正常使用。因此場地形成勘察工作中，必須十分重視對不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查研究與評價工作。其內(nèi)容主要包括：查清各種不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害的分布位置、形態(tài)特征、規(guī)模、類型及其發(fā)育程度；分析與研究各種不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害的形成機制、現(xiàn)狀與發(fā)展演變趨勢；評價與預(yù)測各種不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害對工程建設(shè)的影響與危害程度，提出預(yù)防與整治措施等。同時還應(yīng)調(diào)查、研究與預(yù)測人類工程活動對各種不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害的影響，防止人類工程活動誘發(fā)各種不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害，進而影響到場地的穩(wěn)定性與適宜性。

4.2 特殊性巖土

特殊性巖土是指在特定的地理環(huán)境或人為條件下形成的具有特殊的物理力學性質(zhì)和工程特征，以及特殊的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的巖土。特殊性巖土一般具有明顯的地域性，北京地區(qū)常見的特殊性巖土有濕陷性土、紅黏土、軟土、混合土、填土、膨脹巖土、風化巖與殘積土及污染土等。由于巖土特征的特殊性，會對建筑物的穩(wěn)定或者正常使用產(chǎn)生特殊的影響或作用。特殊性巖土種類多，分布廣，工程建設(shè)過程中不可避免會遇到特殊性巖土的利用和治理等問題，如若對其特性認識不清，處治不當，不僅會造成建設(shè)成本增加，還可能留下安全隱患。因此，對其進行巖土工程勘察時，必須針對其巖土工程特性，查明其對工程建設(shè)的影響，作出正確評價，以保證場地的安全穩(wěn)定和正常使用。

4.3 工程地質(zhì)條件

場地形成勘察工作首先應(yīng)調(diào)查場區(qū)地形特征、地貌類型；通過多種勘察手段查明場區(qū)工程地質(zhì)概況、巖土體的分布和工程性質(zhì)；查明場區(qū)土層凍結(jié)深度和冰凍期；查明場地主要地質(zhì)構(gòu)造、斷層與性質(zhì)、地震烈度、工程地震特征；提供挖填方、地基處理設(shè)計所需的巖土參數(shù)。

4.4 水文地質(zhì)條件

對于一般的場地形成項目來講，地下水問題可能不像具體的工程建設(shè)項目中影響的那么突出，但是對于有挖方（如設(shè)計有的人工湖、下沉廣場、下沉微景觀等）的場地形成項目，地下水對項目的作用就會凸顯出來。一般情況下，需要查明調(diào)查場區(qū)地下水的類型、補給來源、排泄條件、歷年高地下水位，實測地下水位并判別地下水水質(zhì)對主要基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)材料的腐蝕性，需對場區(qū)地下水位產(chǎn)生敏感作用的各種外界和人為影響因素的預(yù)測分析，同時應(yīng)分析地下水對工程設(shè)計與施工可能產(chǎn)生的影響。在凍土地區(qū)，應(yīng)評價地下水對土的凍脹和融陷的影響。另外當場區(qū)水文地質(zhì)條件對工程評價或?qū)嵤┯兄匾绊憰r，建議進行專門的水文地質(zhì)勘察工作。

5 場地形成工程勘察成果的分析與評價

場地形成工程有著其特殊性，除去一般工程勘察成果需要提供的分析評價外，尚應(yīng)重點包含以下內(nèi)容：

提出不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害的防治和監(jiān)測措施建議［8］；

提供對特殊性巖土的評價結(jié)果，分析其對工程的影響；

提供場區(qū)地表水、地下水的歷史、現(xiàn)狀以及未來預(yù)測的狀況，分析其與工程之間的相互影響，提出相關(guān)參數(shù)及建議；

提供與土方工程相關(guān)的巖土參數(shù)，分析評價挖填方場地的穩(wěn)定性問題、高填方區(qū)域的沉降性狀及對后期建設(shè)的影響問題；

根據(jù)設(shè)計要求對地表土、就地取材的填筑土料進行分析評價，并給出處理和再利用的相關(guān)建議；

對場區(qū)地基土進行巖土工程評價，并對地基處理設(shè)計、施工工作提出建議。

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6 結(jié)語

1）場地形成工程勘察不同于一般工程的巖土工程勘察，應(yīng)根據(jù)設(shè)計、施工要求，在充分調(diào)查場區(qū)現(xiàn)況地形地貌和歷史變遷、工程地質(zhì)背景、人類活動歷史對場區(qū)影響等情況的基礎(chǔ)上進行勘察工作。

2）勘察工作應(yīng)有針對性，應(yīng)通過鉆探、測試、地球物理勘探及試驗等綜合手段進行?？辈焐疃葢?yīng)滿足后期地基處理設(shè)計、施工的需要。

3）應(yīng)結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害防治、高填方、高切坡的挖填方等工作對場區(qū)穩(wěn)定性進行分析評價。

4）特殊性巖土的處理宜結(jié)合場地形成后建設(shè)項目的要求進行分析評價。

5）對于場區(qū)就地取材的壓實填土土料應(yīng)進行相關(guān)的試驗，為填筑工程提供設(shè)計依據(jù)。

6）場地形成工程勘察后期地質(zhì)追蹤以及現(xiàn)場土質(zhì)檢驗工作尤為重要，是勘察工作重要一環(huán)。

收稿日期：2018-10-24