深基坑工程巖土工程勘察的重點探析

王聰

摘要：本文主要探討了深基坑工程施工建設(shè)及其巖土工程勘察的相關(guān)問題。首先闡述了巖土工程勘察的重要性，明確其在深基坑工程建設(shè)中的作用;然后探討了當前我國深基坑工程中巖土工程勘察存在的突出問題;最后分析了常見深基坑支護結(jié)構(gòu)、深基坑支護系統(tǒng)的分類以及深基坑的設(shè)計，從而為我國深基坑工程的發(fā)展提供有益的方向。

Abstract： This paper mainly discusses the related construction problems of deep foundation pit construction and geotechnical engineering investigation. Firstly， the importance of geotechnical engineering investigation is expounded， and its role in deep foundation pit construction is clarified. Then， the outstanding problems in geotechnical engineering investigation in deep foundation pit engineering in China are discussed. Finally， the classification of common deep foundation pit protection structure and the deep foundation pit support system and the design of the deep foundation pit are analyzed， to provide a useful direction for the development of deep foundation pit engineering in China.

關(guān)鍵詞：深基坑;巖土工程勘查;重點

Key words： deep foundation pit;geotechnical engineering investigation;key points

中圖分類號：TV551.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）18-0211-03

1? 巖土工程勘察的重要性

第一，巖土工程勘察是工程質(zhì)量的保障。工程的質(zhì)量在很大程度上會受到當?shù)氐刭|(zhì)條件的影響，而每個地區(qū)的地質(zhì)條件又存在著很大的差別。為保障工程建成后的質(zhì)量，必須在工程建設(shè)開始之前對于建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)狀況進行深入而細致的調(diào)查，在結(jié)果中反映出當?shù)氐刭|(zhì)環(huán)境的特點。并以此為依據(jù)，進行工程各個方面的設(shè)計，從而避免在設(shè)計中出現(xiàn)重大的問題影響到工程的質(zhì)量。

第二，巖土工程勘察是保證工程安全的重要手段。在工程建設(shè)中，如果沒有進行詳細的巖土勘察，很可能使得工程在施工建設(shè)與建成后投入使用的過程中出現(xiàn)安全事故。通過巖土勘察，設(shè)計單位、施工建設(shè)單位等部門可以全面掌握工程的地質(zhì)與巖土狀況，了解在建設(shè)中可能會帶來安全隱患的因素，在設(shè)計和施工中采取措施進行防范，以避免安全問題的產(chǎn)生。在近些年，由于巖土工程勘察沒有嚴格實行導(dǎo)致安全事故的發(fā)生并不少見。一旦發(fā)生事故，不但會帶來巨大的經(jīng)濟損失，形成重大經(jīng)濟事故。還可能會帶來人員傷亡，造成負面的社會影響。因此，在保障工程安全方面，巖土勘察的作用是不可忽視的。

第三，巖土工程勘察對于工程經(jīng)濟效益的提高具有重要的作用。在工程建設(shè)中，無論是出現(xiàn)安全事故，還是存在設(shè)計上的不合理，都會對工程的建設(shè)帶來負面的影響，使工程的經(jīng)濟效益下降。一方面，安全事故與設(shè)計不合理會造成嚴重的工期拖延。工期的拖延會使工程無法如期完工，從而導(dǎo)致工程的經(jīng)濟效益下降。另一方面，巖土工程勘察的結(jié)果是工程建設(shè)中各項決策的依據(jù)，只有確保結(jié)果的科學(xué)性，才能為工程建設(shè)中材料、技術(shù)、機械設(shè)備、人員安排等方面的決策提供正確的參考，從而確定各項投資的規(guī)模。如果巖土工程勘察沒有落實到位，很可能會導(dǎo)致不合理投資，出現(xiàn)經(jīng)濟效益的損失。

在工程建設(shè)中，巖土勘察是一項基礎(chǔ)性的工作，對于工程的安全、質(zhì)量、合理投資以及工期等具有重要的影響。在深基坑工程中，巖土工程勘察的重要作用也是不能夠忽視的。

2? 我國目前深基坑工程中存在的問題

2.1 勘察市場的不規(guī)范

在多年前，我國的勘察單位就已經(jīng)實行了企業(yè)化，勘察單位需要自負盈虧，需要面對盈利的壓力。經(jīng)過一段較長時間的發(fā)展后，雖然我國的巖土勘察市場已經(jīng)有了一定程度的完善，但是仍然存在著許多不規(guī)范的現(xiàn)象。部分巖土工程勘察單位為了獲得最大化的利益，在勘察中放松了管理，使得巖土工程勘察的質(zhì)量出現(xiàn)了不同程度的下降。其主要表現(xiàn)為：一是缺少規(guī)范的巖土工程勘察綱要。作為巖土工程勘察中的一項綱領(lǐng)性文件，綱要對于勘察工作的開展與深基坑工程的建設(shè)意義重大。但是，部分勘察單位在實施巖土工程勘察項目時卻沒有按照規(guī)定進行勘察綱要的編寫，有的雖然編寫了勘察綱要，但卻是依據(jù)工程地質(zhì)勘察的要求來進行，對于深基坑工程的巖土工程勘察工作沒有太大的指導(dǎo)意義，也給勘察結(jié)果帶來不利影響。二是勘察工作量不足。部分勘察單位為了獲得更多的經(jīng)濟利益，往往會減少勘察工作量，勘察中的某些項目不做或者是少做，影響到了巖土工程勘察的最終效果。為了搶速度，在鉆探取樣的過程中沒有嚴格按照規(guī)定進行，2～3m才提一次鉆。為了減少工作量造成了勘察中分層位置不準確，使得深基坑工程中的特殊的地質(zhì)現(xiàn)象可能會被忽略。而在取樣時，由于偷工減料，沒有使用取樣器而是從巖芯管中直接取原狀土樣，甚至直接編造了事，這都給巖土工程勘察的效果帶來了負面影響，從而為深基坑工程的建設(shè)質(zhì)量帶來了隱患。三是勘察報告書不規(guī)范。在勘察報告書的編寫中，存在內(nèi)容的表達不精準的問題，所選擇的地質(zhì)參數(shù)存在不完整和錯誤，在報告書中重結(jié)論、輕建議等。

2.2 勘察信息數(shù)字化程度較低

信息技術(shù)對于各個行業(yè)的發(fā)展都帶來了重大的影響，在發(fā)展的過程中實現(xiàn)更高水平的信息化是一個必然的趨勢，深基坑工程中的巖土工程勘察也不例外。傳統(tǒng)的巖土工程勘察中，鉆探勘查、井探以及物探槽探是最主要的勘察方法。隨著信息技術(shù)與巖土工程勘察的結(jié)合，許多先進的技術(shù)已經(jīng)在巖土工程勘察中得到了應(yīng)用，大大提高了巖土工程勘察的信息化水平。但是，當前我國巖土工程勘察的信息化水平還是比較低的，許多先進的技術(shù)沒有得到廣泛的應(yīng)用。如GIS技術(shù)作為一種地理信息技術(shù)，其在巖土工程勘察中的應(yīng)用可以使勘察結(jié)果的精確性有效提高，提升勘察的信息化水平。但目前還有部分勘察單位卻還沒有具備將GIS技術(shù)運用于深基坑工程巖土工程勘察中的技術(shù)實力，不僅在專業(yè)設(shè)備的購置上無法跟上，在技術(shù)人員的配置上也還無法滿足技術(shù)應(yīng)用的要求。這是我國深基坑工程中巖土工程勘察信息數(shù)字化水平低的體現(xiàn)之一。

2.3 勘察人員專業(yè)技術(shù)水平低下

勘察人員自身的專業(yè)素質(zhì)對于深基坑工程中巖土工程勘察的實施效果有直接的影響。而在當前，部分勘察人員本身的專業(yè)素質(zhì)存在一定的問題，這是導(dǎo)致我國深基坑工程建設(shè)出現(xiàn)問題的原因之一。一方面，部分勘察人員的職業(yè)素養(yǎng)有待提高。巖土工程勘察工作不僅需要高水平的專業(yè)技術(shù)，同時也需要勘察人員在工作中具有高度的責任感和良好的職業(yè)道德。而現(xiàn)實是部分勘察人員在巖土工程勘察中存在許多不規(guī)范的行為，為圖方便出現(xiàn)許多不規(guī)范的操作。甚至會出現(xiàn)敷衍了事、編造數(shù)據(jù)出現(xiàn)數(shù)據(jù)造假的行為。這些都是勘察人員在深基坑工程巖土工程勘察中缺少職業(yè)素養(yǎng)與職業(yè)道德的具體體現(xiàn)。另一方面，有部分勘察人員還存在專業(yè)技術(shù)不過關(guān)的問題。尤其是運用信息技術(shù)進行勘察工作的能力還有很大的提升空間，無法利用計算機對復(fù)雜的巖體問題進行模擬分析，并且制定出合理的解決方案的能力。

3? 巖土工程勘察中深基坑支護技術(shù)分析

3.1 常見深基坑支護結(jié)構(gòu)分析

在我國，深基坑工程建設(shè)中的支護結(jié)構(gòu)主要可以分為柱列式、重力式、板柱式擋墻，還有沉井、土層錨桿等。下面主要對常見的，深基坑支護結(jié)構(gòu)進行簡要的分析。

一是工字鋼樁支護結(jié)構(gòu)。工字鋼支護結(jié)構(gòu)是在砂性土、粘性土等環(huán)境下使用廣泛的一種深基坑支護結(jié)構(gòu)。在施工中其多采用i55、i50及i60大型工字鋼，需要先通過沖擊式打樁機，在深基坑的設(shè)計邊線將工字鋼打入地下，樁間距保持在1～1.2m，然后再進行深基坑的開挖。在深基坑開挖的過程中，需要插入50mm厚的水平木板來擋住樁間的土體。但深基坑達到一定的深度后還需要進行橫撐、腰梁、錨桿的設(shè)置工作，橫撐多由組合鋼梁、鋼管構(gòu)成，而腰梁多為工字鋼或者大型槽鋼。在深基坑工程施工中，如果地下水位較高，還需要有人工降水措施配合工字鋼樁支護結(jié)構(gòu)的施工。由于該類支護結(jié)構(gòu)施工時施工噪聲要遠超于環(huán)境保護法規(guī)定的限值，所以通常在遠離居民點的深基坑工程施工中使用。

二是鋼板樁支護結(jié)構(gòu)。該類深基坑支護結(jié)構(gòu)的施工與工字鋼樁相同，其多用于地鐵工程的深基坑建設(shè)當中。鋼板樁支護結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于強度高，而且其樁與樁的連接緊密具有很好的隔水效果，并且能夠進行重復(fù)的使用。鋼板樁的斷面多是Z形或者U形。在地鐵施工中，如果基坑的深度較大，通常會采用帷幕式構(gòu)造來保障支護結(jié)構(gòu)的垂直度，為施工提供便利。

三是深層攪拌樁支護結(jié)構(gòu)。深層攪拌樁是一種將石灰、地基土、水泥等通過攪拌機械進行拌合，從而達到支護和擋土效果的支護結(jié)構(gòu)。通常，深層攪拌樁支護結(jié)構(gòu)中的攪拌樁會布置為格柵形，或者是通過連續(xù)搭接而布置成止水帷幕。

四是SMW樁支護結(jié)構(gòu)。該類支護結(jié)構(gòu)需要通過攪拌設(shè)備，就地進行深基坑土體的切削，再將水泥類混合液注入土體中，經(jīng)過攪拌而構(gòu)成均勻的擋墻。最后再將型鋼插入墻中，從而形成具有勁性的復(fù)合圍護結(jié)構(gòu)。SMW樁支護結(jié)構(gòu)具有構(gòu)造簡單，而且止水性好的優(yōu)點。其施工的難度較小，速度快，而且型鋼也可以進行回收并重復(fù)利用。

五是地下連續(xù)墻支護結(jié)構(gòu)。地下連續(xù)墻的施工需要使用到專門的挖槽設(shè)備，在深基坑的周邊開挖出狹長的溝槽。在開挖過程中，通常需要通過特制的泥漿護壁來保證槽壁的穩(wěn)定性，泥漿的配制需要地面沉降控制的要求以及地質(zhì)狀況來確定，保證泥漿的黏度、pH值、相對密度、含砂率能夠達到相關(guān)技術(shù)性能指標的要求。在一個副段內(nèi)，溝槽開挖工作完成后需要將鋼筋籠放入槽段中，并進行水下混凝土的澆筑。然后再將各個幅段連城整體，構(gòu)成連續(xù)的地下墻體。地下連續(xù)墻不僅具有墻體剛度大的優(yōu)點，可以很好地滿足深基坑工程建設(shè)的要求。而且其在多種土層當中都適用，無論是無黏性土、黏性土，還是卵礫石層都能夠高效成槽。

3.2 巖土勘查工作中深基坑支護系統(tǒng)的分類

在目前，隨著基坑的施工難度越來越高，深基坑在工程建設(shè)中的應(yīng)用越來越多。在基坑施工中直接開挖，或者是放坡開挖已經(jīng)較為少見了。深基坑的開挖必須要有完善的支護系統(tǒng)作為支撐。傳統(tǒng)的基坑支護通常為鋼板樁外加井點降水，隨著基坑的體量與深度不斷增大，簡單的支護系統(tǒng)已經(jīng)滿足不了深基坑工程的支護要求。根據(jù)功能不同，深基坑支護系統(tǒng)可以分為擋土系統(tǒng)、擋水系統(tǒng)以及支撐系統(tǒng)三大類。擋土系統(tǒng)在深基坑工程建設(shè)中主要承擔著坑外土壓力的重要功能，從而避免深基坑出現(xiàn)坍塌等導(dǎo)致施工失敗。常見的擋土系統(tǒng)主要有鉆孔灌注樁、鋼板樁、深層水泥攪拌樁等，其通常是由支護擋土墻或者支護排樁構(gòu)成。在深基坑工程施工中，滲水是影響施工的一個重要因素，擋水成為深基坑建設(shè)一項重要的工作。擋水系統(tǒng)的主要作用就是減少深基坑工程建設(shè)中出現(xiàn)坑外滲水的現(xiàn)象。壓密注漿、鎖口鋼板樁、旋噴樁等是較為常見的擋水系統(tǒng)。而深基坑工程中的支撐系統(tǒng)則具有防止支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)位移，支承支護結(jié)構(gòu)的側(cè)力，從而使深基坑支護結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定的作用。常用的支撐系統(tǒng)主要有鋼筋混凝土內(nèi)支撐、鋼管與型鋼內(nèi)支撐，以及鋼與鋼筋混凝土組合支撐等。

3.3 深基坑的設(shè)計

在深基坑的設(shè)計中，基坑地下水控制，施工監(jiān)測，以及支護結(jié)構(gòu)強度變形、基坑內(nèi)外土體穩(wěn)定性等的設(shè)計是最主要的內(nèi)容。深基坑的設(shè)計不僅需要遵循科學(xué)的原則，還需要有充足的數(shù)據(jù)與資料進行支撐。深基坑工程的設(shè)計需要有以下幾個方面的資料進行支撐。一是需要有詳細的巖土工程勘察報告;二是需要有建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖、總平面圖，工程的用地紅線圖等圖紙資料;三是需要有鄰近建筑物的結(jié)構(gòu)圖、平面位置、埋深及荷載資料，周圍的地下設(shè)施、道路的詳細資料，市政管道、通信工程管線圖，以及深基坑的支護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計要求等。

4? 深基坑優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用

4.1 工程實例

本項目基坑場地，位于××市××大道西側(cè)，場地內(nèi)擬建多棟地上27～38層、地下2層的住宅樓，以及多層的商業(yè)配套設(shè)施。東面、西面、南面為本項目規(guī)劃建筑用地，場地周邊開闊、平坦，其中西南、南面與珠江相鄰;北面周邊地表存在很多鄰近建構(gòu)筑物，本項目規(guī)劃建筑用地紅線與這些建構(gòu)筑物相距位置較近，根據(jù)規(guī)劃總圖基坑邊線與規(guī)劃紅線距離最短約為10米，建構(gòu)筑物外為黃沙大道。基坑周長約974m，基坑面積約63000m2，基坑開挖深度12m。（圖1）

4.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)狀況

據(jù)地質(zhì)勘察揭示，場地地層上部自上而下由人工填土（Q4ml）、沖積層（Qal）及殘積層（Qel）組成，下伏基巖為白堊系（K）沉積巖組成。基坑最大深度約12m。在開挖深度內(nèi)，主要分布有雜填土、淤泥和沖積砂層。基坑底為沖積砂層、殘積土。勘探期間測得地下水位埋深0.80～4.80m，受鉆孔殘留水及施工期間降雨影響，水位淺。本場地內(nèi)地下水豐富。

4.3 施工工藝流程

先施工完成水泥攪拌樁止水幕及加基坑內(nèi)加固土臺，具體施工工藝流程如圖2。

4.4 基坑監(jiān)測的情況

如表1基坑開挖監(jiān)測項目允許值中所示，只有確保深基坑支護結(jié)構(gòu)達到了一定的要求，才能實施土方的開挖。通過分析監(jiān)測數(shù)據(jù)基坑的變形均在設(shè)計及規(guī)范規(guī)定的允許范圍之內(nèi)，基坑是安全的。

總之，深基坑工程的建設(shè)是許多建筑工程建設(shè)的基礎(chǔ)。在深基坑工程中，需要嚴格按照有關(guān)的規(guī)定與技術(shù)標準進行巖土工程勘察，為深基坑的設(shè)計與施工提供科學(xué)的依據(jù)。同時，也必須提高深基坑支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計與建設(shè)水平，從而確保深基坑工程的正常、安全施工。

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