復雜地質條件下巖土工程勘察實踐探討

尹永川

（天水建筑設計院，甘肅 天水 741000）

0 引言

巖土工程勘察屬于工程建設的第一環節，也是工程設計的基礎。對于勘察方而言，必須準確評價分析工程地質條件，從而確保勘察質量。為此，在項目施工前施工人員需要充分勘察項目情況，掌握施工現場的地質特性與環境條件，以便結合工程實際確定合理的施工方案，盡量保障工程施工質量。我國國土面積遼闊，地質條件頗為復雜，這在一定程度上增大了巖土工程勘察的難度，復雜的地質條件往往會影響勘察信息的準確性。為此，有必要對復雜地質條件下的巖土工程勘察技術與要點進行研究，以期提高復雜地質條件下巖土工程勘察質量。

1 開展巖土工程勘察工作的重要價值

1.1 了解施工現場的水文地質狀況

在正式施工前，調查研究場地周邊區域的水文地質條件，充分評估區域附近的水文地質狀況是否會給工程建設帶來影響以及影響程度如何。這樣可以為項目建設提供有效的參考，也便于為評估項目建設的可行性提供依據。

1.2 了解施工周邊的地質構造

工程項目的穩定性與適宜性在一定程度上受到了建筑場地區域與場地地質構造的影響。巖土工程勘察工作可以搜集場地周邊的地質構造信息，從而判斷場地與周邊是否存在活動斷層與斷裂帶，以及與施工場地相距多遠，是否需要避讓以及是否符合避讓距離要求。根據相關規定，同一單體建筑一定不能跨越活斷層，否則將導致嚴重的人財損失。

1.3 搜集場地地層結構信息

巖土工程勘察通過對現場區域的地形地貌進行分析，調查不同土層的物理力學性質，判斷地基土強度以及變形是否符合相關標準，地基土有沒有液化與濕陷，有無軟弱夾層，并分析巖層的破碎程度與風化程度。在此基礎上獲得施工區域的地質變化信息，從而為工程施工提供有力的參考依據。

1.4 確定巖土施工是否可行

巖土工程勘察工作通過搜集工程建設區域的相關巖土參數，然后結合施工的其他要求，為項目施工的可行性評價提供有效參考依據，有助于減少不良影響的發生［1］。在施工前期與施工過程中開展巖土工程勘察工作，能夠更充分掌握現場區域附近的相關影響因素與可能的地質災害情況，這樣在建設初期可采取一些應對方案，盡量防范相關影響因素的出現，確保項目建設的順利進行。

2 復雜地質條件下巖土工程勘察的常用技術

2.1 地質測繪技術

巖土地質測繪的目的主要是調查所在區域的巖土地形特點，評估這一地區的地形特征、地貌特征以及地層組成、地質構造等情況，判斷是否有不良地質作用存在。通過地質測繪作業可以了解區域內的巖土的成分、性質、形成年代等等，也能鑒定巖土層的風化情況。

2.2 巖層鉆探技術

利用機械設備、人力的作用沖擊鑿碎或旋轉切割巖石，獲得巖芯，便于工作人員分析巖層性質、巖體風化以及地質構造。利用從鉆孔中取得的巖樣與水樣，開展有關試驗，常見的有水文地質與灌漿試驗、工程地質試驗、長期觀測工作與地應力測量等。與物探技術相比，鉆探勘探的精度更好，勘探效果更直觀。目前，在鉆探時常借助 DPP-100 型車裝鉆機，或選擇 30 型臺式鉆機。鉆探作業時選擇回轉鉆進的方式，并用泥漿護壁，全部采芯。對于砂土層要求巖芯采取率高于 75 %，對于黏性土要求巖芯采取率高于 90 %；同時，要全面仔細描述不同土層的宏觀特征，全面記錄下不同土層的水平與垂直方向存在的變化，這樣才能為進一步研究地層結構分布規律奠定基礎，在采樣不同深度土層的樣本后需仔細研究，并明確復雜地質條件下巖土的有關參數。

2.3 室內試驗

根據擬建現場環境中發現的巖土工程問題，確定相應的室內試驗進行深入分析。通過室內試驗來明確巖土有關物理力學指標，從而為后續的巖土工程評價提供有力的依據。物理性指標試驗通常包括下列幾種：測定土層的物理性質試驗；顆粒分析試驗以明確砂土的具體名稱；壓縮試驗用于判斷土的壓縮性；水質分析試驗用于對地下水化學類型進行判斷［2］。

2.4 原位測試試驗

在開展靜力觸探試驗的過程中一般借助原裝液壓靜力觸探探頭開展測試，由計算機將獲得的數據進行分析與整理。選用標準落錘開展標準貫入試驗，通過落錘自由落體法進行測試。在試驗前需仔細清孔，確保錘擊速率維持在 20 次/min［3］。此外，地基勘察工作中涉及的動力觸探實質上也是一種原位測試方法，通過動力觸探試驗可以了解砂土、碎石類土、風化基巖的相關物理力學性質參數。

3 復雜地質條件下巖土工程勘察的案例分析

3.1 工程概況

項目為天水市第一中學麥積校區體育藝術中心，位于麥積區花牛鎮峽口村東南部，長 110.0 m，寬 87.5 m，地上 3 層，無地下室，高 25.4 m，框架結構，呈矩形南北向擺布，總建筑面積 21 801.0 m2。建筑物基礎型式和埋深待定。按照工程功能、規模和特征，本工程重要性等級為二級；場地復雜程度為三級（簡單場地）；地基復雜程度等級為二級（中等復雜地基）。該項目巖土工程勘察等級劃分為乙級。

3.2 勘察方法

現場勘察工作于 2014 年 7 月 18 日－7 月 30 日進行。外業勘探采用鉆孔，結合超重型動力觸探、標準貫入試驗、人工探井采取原狀土試樣等工作方法進行。實際共完成勘探點 30 個，其中鉆孔 11 個，深度 17.0～18.0 m；人工取樣探井 6 口（與超重型動力觸探試驗孔相復合），深度 6.5～7.0 m；超重型動力觸探試驗孔 19 個，深度 15.9～18.1 m。采取原狀土試樣 18 件、擾動土試樣 26 件，水試樣 2 組。所采試樣由我院土工試驗室進行了土的物理力學指標測試、顆粒分析，水化學分析和地基土腐蝕性分析，于 2014 年 8 月 14 日提交出試驗報告。具體完成的工作量統計如表 1 所示。

表1 勘探工作量統計表

本次勘察測量標高采用天水市城市建設坐標系中的絕對高程（黃海高程系）。勘探點標高測量采用 GPS 全球定位系統測量［4-6］。

3.3 勘察結果

3.3.1 土層結構分析

根據鉆孔、探井巖芯編錄、現場原位測試及室內土工試驗成果，建筑場地地層在勘探深度范圍內自上而下依次劃分為素填土層①、粉質黏土層②（分粉質黏土層②1、粉質黏土層②2兩個亞層）、圓礫層③。現將諸層分述如下。

1）素填土層①，分布于場地表層，為新近期人工分層回填碾壓成因，厚度不均一，土質堅硬、密實，力學性質好。

2）粉質黏土層②，根據土質物理性能指標將該層分為粉質黏土②1、粉質黏土②2兩個亞層。粉質黏土②1：具一定相變，硬塑-可塑-軟塑，無濕陷性，屬中-高等壓縮性土；經處理該層可作為低層建筑淺基礎的持力層，不宜作為多層、高層建筑物基礎的持力層。粉質黏土②2，硬塑，厚度 1.5～3.7 m，含水率高，呈飽和狀，土質均勻、密實，黏性高。該層土質屬中-低等壓縮性土，可作為低-多層建筑樁基礎的持力層，不宜作為高層建筑物基礎的持力層。

3）圓礫層③，層面埋深大，層位穩定，厚度大。該層土質較均勻，局部夾有砂土、含泥圓礫等小型透鏡體，力學性質較圓礫差，屬相對軟弱夾層。該層力學性能好，中密-密實，是建筑物樁基礎的良好持力層。

3.3.2 地基土的物理力學性質

根據室內土工試驗結果，現場原位測試數據標準貫入試驗錘擊數統計如表 2 所示，超重型動力觸探（N120）試驗錘擊數統計如表 3 所示。

表2 標準貫入試驗錘擊數統計表

表3 超重型動力觸探（N120）試驗錘擊數統計表

3.3.3 地層承載力

根據原位測試及室內試驗資料，結合鄰近場地的經驗數據，計算出素填土層①、粉質黏土層②、圓礫層③的承載力特征值和變形參數如表 4 所示；樁基礎的承載力（設計估算參數）如表 5 所示。

表4 地層承載力和變形參數一覽表

表5 樁基礎的承載力參數一覽表

勘探結果顯示，場地土類型屬中軟場地土，場地類別屬Ⅱ類。分布于場地內的圓礫層③中的飽和砂土以夾層、小型透鏡體狀零星分布，在地震烈度為 8 度時，不會發生震動液化。場地建筑抗震地段類別屬可進行建設的一般地段。場地內及其周圍無滑坡、崩塌、泥石流等影響場地穩定性的不良地質作用，宜于建筑。

3.4 基礎方案建議

建議擬建天水市第一中學麥積校區體育藝術中心采用沉管灌注樁基礎（摩擦端承樁），以圓礫層③為持力層，樁端全斷面需穿透該層中分布的砂土、含泥圓礫夾層（透鏡體），進入穩定圓礫層≥1.5 倍樁徑。

4 結語

在工程地質勘察工作中水文地質勘察屬于重中之重，主要是了解巖層的含水層厚度、地下水位置以及含水層特點等信息，用于評估水文地質問題。一旦出現水文地質問題將導致嚴重的危害。為此，應考慮有效的解決措施，建議利用先進技術開展地質調查，充分掌握地形地貌、地質情況，并制作專門的數據庫系統，方便后續地質勘察工作的開展。同時，抓好對勘察從業人員的業務培訓，不斷提高工程地質勘察質量與效率，方能確保工程建設的有序展開。Q