深基坑工程中巖土工程勘察技術(shù)的分析

魏藝堅(jiān) 謝信永 楊 嬌 崔起飛 汪陳榕 黃智軍

（福州工商學(xué)院，福建 福州 350000）

關(guān)鍵字：建筑深基坑；巖土工程勘察；BIM技術(shù)

在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展期間，我國(guó)的城市化水平穩(wěn)步提升，高層、超高層建筑開(kāi)始興起，深基坑施工的重要性日益凸顯，相關(guān)理論研究和技術(shù)實(shí)踐受到業(yè)界人士的高度重視[2]。深基坑支護(hù)技術(shù)對(duì)于建筑施工而言，是整個(gè)建筑施工流程不可或缺的一環(huán)。因此必須做好巖土工程勘察，從而給深基坑支護(hù)施工形成指導(dǎo)和幫助。對(duì)此，需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)環(huán)境和水文情況等因素展開(kāi)分析，以確保施工安全，為后續(xù)施工提供保障。

1 工程概況

本基坑擬建場(chǎng)地位于惠州市大亞灣區(qū)。其北側(cè)為龍華地產(chǎn)北側(cè)路，路面為混凝土路面，路寬約12m。占地面積為14350m2，總建筑面積為58802.01m2，地上建筑面積為45920m2，地下建筑面積為11798.09m2，容積率約為3.2，綠地率30%，其中地塊一主要擬建建筑物為1#～2#住宅樓，地塊二主要擬建建筑物為3#住宅樓、公共管理用房、變電室、垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站。

2 巖土工程勘察的目的

通常而言，地質(zhì)條件是基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工需要考慮的重要因素，也會(huì)對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。針對(duì)項(xiàng)目所在地的不良地質(zhì)情況，應(yīng)因地制宜地給出整治方案，避免給項(xiàng)目埋下安全和質(zhì)量隱患。需要對(duì)周邊巖土層的類型、分布情況有深入的了解，才能根據(jù)其力學(xué)性能制定更合理的施工方案，通過(guò)查明地下水的埋藏條件，提供地下水位及其變化幅度和洪水位、提供抗浮設(shè)計(jì)水位等判定地下水和土對(duì)建筑材料的腐蝕性。提供地基變形計(jì)算參數(shù)預(yù)測(cè)地基沉降及建筑物的變形特征，提供抗震設(shè)計(jì)需要的場(chǎng)地卓越周期、平均剪切波速值、抗震液化判定和建筑場(chǎng)地類別和地基的地震效應(yīng)。查明埋藏的河道、溝浜、墓穴、防空洞、孤石等對(duì)工程不利的埋藏物。通過(guò)勘察工作，可以給施工圖設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)，使整個(gè)方案更加科學(xué)合理。同時(shí)，巖土工程勘察工作也為施工區(qū)域選擇最合適的支護(hù)方式以及后續(xù)施工提供保障。本次勘察完成工作量，共布置鉆孔69個(gè)，總進(jìn)尺2210.30m，取土樣共37件，水樣3組，進(jìn)行土的物理力學(xué)性質(zhì)常規(guī)試驗(yàn)37組，水質(zhì)簡(jiǎn)分析試驗(yàn)3組，土的易溶鹽試驗(yàn)4組，巖石芯樣單軸抗壓（飽和）試驗(yàn)8組，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)70次，剪切波速測(cè)試鉆孔6個(gè)[3]，基坑勘探點(diǎn)平面布置圖如圖1所示。

圖1 勘探點(diǎn)平面布置圖

3 巖土工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件概況分析

3.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)鉆探揭露，場(chǎng)地內(nèi)自上而下地層可分為四大層，即第四系人工填土層(Q4ml)、第四系沖積層(Q4al)、第四系殘積層(Q4el)和白堊系砂巖風(fēng)化帶（Ky3）。其野外特征按自上而下的順序描述如下：

3.1.1 第四系人工填土層(Q4ml)

填土：雜色，松散，稍濕，土質(zhì)不均勻，主要由黏性土為主，含有碎石，碎徑為2cm～15cm，硬雜質(zhì)含量約30%～50%，回填時(shí)間小于15年，密實(shí)度及均勻性差，巖芯采取率90%～95%。該層在場(chǎng)地內(nèi)鉆孔基本揭露。

3.1.2 第四系沖層(Q4al)淤泥質(zhì)黏土：黑色、灰黑色，飽和，流塑，主要由黏粒和有機(jī)質(zhì)組成，具滑膩感，切面光滑，有腥臭味，干強(qiáng)度低，韌性中等，黏性較強(qiáng)，巖芯采取率90%~95%。該層在場(chǎng)地內(nèi)僅ZK29～ZK46鉆孔有揭露。

3.1.3 第四系殘積層(Q4el)

粉質(zhì)黏土：褐紅、褐灰色，濕，可硬塑，原巖結(jié)構(gòu)全部破壞，已風(fēng)化成土狀，遇水易軟化，為砂巖風(fēng)化殘積物，鍬鎬易挖掘，干鉆易鉆進(jìn)，巖芯采取率90%～95%。該層在場(chǎng)地內(nèi)僅ZK1～ZK21、ZK47～ZK52、ZK57、ZK58鉆孔有揭露。

3.1.4 白堊系砂巖風(fēng)化帶（Ky3）

④1-1土狀強(qiáng)風(fēng)化砂巖，該巖層呈灰褐色、褐色，大多數(shù)原巖結(jié)構(gòu)遭到破壞，風(fēng)化裂痕現(xiàn)象顯著，用手觸碰有較強(qiáng)的礫感，巖體呈破碎狀態(tài)，巖芯呈現(xiàn)半土或土狀，遇水極易造成軟化，巖芯采取率為65%~75%，此巖層呈現(xiàn)不同程度的揭露。

④1-2碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化砂巖，該巖層呈褐紅色、青褐色，大部分原巖結(jié)構(gòu)遭到破壞，用手觸碰有較強(qiáng)的礫感，巖體呈破碎狀態(tài)，巖芯呈現(xiàn)半土或土狀，遇水極易造成軟化，巖芯采取率為65%~75%，此巖層呈現(xiàn)不同程度的揭露。

④2中風(fēng)化砂巖，此巖層主要呈褐紅色、青褐色，為層狀、砂質(zhì)的結(jié)構(gòu)，此類巖石成分通常為石英，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞，巖體破碎程度較深，主要以軟巖為主，巖芯形狀為長(zhǎng)、短兩種形態(tài)，應(yīng)當(dāng)采用鉆方取芯，采取率為85%~90%。此層在鉆孔階段均出現(xiàn)揭露現(xiàn)象。

3.2 水文地質(zhì)條件

通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的勘察，場(chǎng)地內(nèi)部沒(méi)有地表水。依照采樣的巖芯和水文地質(zhì)的初步觀測(cè)，規(guī)劃建設(shè)場(chǎng)地的地下水主要由基巖裂縫水和孔隙潛水構(gòu)成。孔隙潛水更多來(lái)源沖積層、殘積層以及人工填土層，其中人工填土層具備極強(qiáng)滲透性，相對(duì)而言，沖積層和殘積層中的淤泥黏土和粉質(zhì)黏土透水性較差，基巖裂縫中的透水性中等。地下水的水量和水位受季節(jié)、地形影響較大。

勘探期間在各鉆孔中測(cè)得地下水穩(wěn)定水位埋深在1.70m~7.50m之間，標(biāo)高+14.87m~+18.45m，平均標(biāo)高+16.87m。地下水變化幅度在1.00m~2.00m之間[4]。

4 巖土工程分析評(píng)價(jià)

4.1 地基土工程特性評(píng)價(jià)

在勘察深度內(nèi)，場(chǎng)地地基土主要由人工填土層、沖積層、殘積層和砂巖風(fēng)化帶組成。人工填土層：填土為人工回填而成，密實(shí)度為松散，土質(zhì)不均勻、顆粒組成及含量變化大，在較大的地面荷載作用下可能產(chǎn)生較大的沉降和不均勻沉降，不宜作擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層。沖積層：淤泥質(zhì)黏土，呈流塑狀，屬高壓縮性土層，工程性能差，不宜作擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層。殘積層：粉質(zhì)黏土，可以硬塑，壓縮性較小，強(qiáng)度較大，均勻性較好，工程力學(xué)性質(zhì)一般，承載力一般，宜作為對(duì)地基承載力要求不高的擬建建筑物淺基礎(chǔ)持力層，強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化，工程性質(zhì)良好，承載力高，是良好的擬建建筑物基礎(chǔ)持力層。

4.2 地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

擬建場(chǎng)地下部主要由基巖風(fēng)化帶組成，上部分布有人工填土層。由于人工填土層的顆粒存在大小不一、分布不均等問(wèn)題，嚴(yán)重降低了工程性質(zhì)，甚至?xí)斐删植砍两怠?/p>

本場(chǎng)地基巖為白堊系砂巖，各巖層層面變化較大，地基中等復(fù)雜。強(qiáng)風(fēng)化巖分布不均，厚度不一；中風(fēng)化基巖風(fēng)化不均勻存在強(qiáng)風(fēng)化巖夾層，巖面變化較大。綜合上述條件，本場(chǎng)地?cái)M建構(gòu)筑物地基變形特征為沉降差，地基均勻性為不均勻，地基穩(wěn)定性差。

4.3 特殊性巖土

場(chǎng)地內(nèi)存在的特殊性巖土為人工填土、軟土、殘積土和風(fēng)化巖。總體來(lái)看，人工填土層不僅質(zhì)地松軟，而且較為不均勻，一旦受到較大的豎向荷載，就容易出現(xiàn)不均勻沉降從而可能滋生安全事故，并給項(xiàng)目質(zhì)量造成嚴(yán)重破壞。軟土：淤泥質(zhì)黏土流塑，欠固結(jié)，場(chǎng)地內(nèi)局部存在，該層含水量高，靈敏度高，屬高壓縮性土，工程性質(zhì)極差。殘積土和風(fēng)化巖包括粉質(zhì)黏土、④1強(qiáng)風(fēng)化砂巖。其具有暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)易失水開(kāi)裂、松散和吸水時(shí)易軟化而降低地基承載力的特點(diǎn)，進(jìn)行基礎(chǔ)施工時(shí)，應(yīng)及時(shí)澆注混凝土，防止水浸泡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而降低地基承載力。

5 BIM技術(shù)在基坑工程中的運(yùn)用

通過(guò)BIM技術(shù)構(gòu)件3D模型，能將基坑工程施工信息展現(xiàn)出來(lái)，并且能夠?qū)邮┕み^(guò)程進(jìn)行模擬，由于BIM的可視效果好，還能將平面圖、立體圖、剖面圖、明細(xì)表等信息通過(guò)軟件全部體現(xiàn)出來(lái)[5]。本基坑工程三維模型是用Revit2016版本創(chuàng)建的，通過(guò)可視化的3D模型，讓施工人員和設(shè)計(jì)人員可直接在模型上進(jìn)行溝通，顯著地改善施工的質(zhì)量和效率，保證基坑的穩(wěn)定性，創(chuàng)建的基坑三維模型示意圖如圖2所示。

圖2 基坑三維模型圖

6 結(jié)語(yǔ)

由于深基坑支護(hù)施工階段應(yīng)充分考慮施工場(chǎng)地地質(zhì)條件、施工風(fēng)險(xiǎn)等諸多影響因素，由此可見(jiàn)，全面深入的巖土工程勘察，是深基坑支護(hù)施工正常開(kāi)展的先決條件。通過(guò)勘察工作，能夠給深基坑工程設(shè)計(jì)和施工提供可靠的參數(shù)支持，并用BIM技術(shù)構(gòu)建基坑三維模型。通過(guò)Revit軟件構(gòu)建可靠的3D基坑模型，有利于讓施工人員和設(shè)計(jì)人員在模型上進(jìn)行溝通，結(jié)合這兩方面的技術(shù)，為深基坑工程設(shè)計(jì)與施工提供了重要數(shù)據(jù)，大大提高基坑支護(hù)工程的質(zhì)量和效率，保證深基坑的穩(wěn)定性。