城市建筑工程的巖土勘探及地基處理技術分析

文／饒建平 江西省中環巖土工程勘察院 江西南昌 330001

引言：

目前，我國社會經濟始終處于飛速發展階段，經濟的發展中，建筑工程產業做出了巨大貢獻。城市建筑工程，其建設目的為滿足人們生活、工作對于建筑物的需要，并促進城市化建設進程進一步深入。目前，城市土地面積十分稀缺，大量建筑工程往往需要在相對偏遠區域選址，而基于地質環境的復雜性，必須依靠有效的巖土勘探技術掌握地質實際情況，并結合行之有效的地基處理技術，保證建筑物施工、使用階段的穩定性與安全性。因此，面向城市建筑，從事巖土勘探以及地基處理技術的分析，可促進我國建筑工程質量的全面提升。

1、城市建筑工程巖土勘探及地基處理技術的重要性

1.1 城市建筑工程巖土勘探重要性

所謂建筑工程巖土勘探，即在對城市建筑工程項目與實際需求綜合考量背景下，基于工程地質學理論、方法、技術手段，針對施工場地的環境特征、地質情況、巖土工程等級進行數據勘察、數據分析、數據評價，最終將勘察結果，以報告形式提供于建設單位、施工單位[1]。

作為城市建筑工程項目不可或缺的建設實施環節，在城市建筑工程項目設計、施工之前，施工單位，需要委托巖土勘察專業單位，嚴格遵循相關規范要求開展巖土勘察工作，從而為后續城市建筑工程項目的規劃、設計、施工環節提供準確依據、有效指導，確保城市建筑工程項目充分理由有利條件，規避不利條件，結合實際巖土情況，因地制宜選擇施工技術，保障城市建筑工程施工的順利性。綜合分析，城市建筑工程建設期間，巖土勘探，是整個巖土工程的“基石”內容，倘若缺少高質量的巖土勘探，即便建筑物外部結構質量再好，一旦暴露不良地質問題，建筑物乃至周邊環境都將受到嚴重影像。如某城市工廠建設階段，因施工選址周邊工程地質十分理想，非地震區域且巖體高度穩定、巖層較厚，工程地質圖內幾乎不存在不良地質現象，故該工廠建筑建設單位，在未開展徹底的巖土勘察背景下便開始施工。然而該工廠所在城市為濱海城市，為地質構造十分發育地段。場地平整階段、基坑開發階段，出現巖體暴露、傾角陡峻且走向錯綜問題，同時展現出節理發育且碎裂嚴重的接觸斷裂帶輪廓，故建設單位只能將施工場地向北部移動，造成大量經濟成本與時間成本的損失，嚴重延誤項目工期?？梢姡瑤r土勘察對于保障城市建筑工程建設的順利性，具有至關重要之價值[2]。

1.2 城市建筑工程地基處理技術的重要性

一切建筑物荷載，最終都需要向工程地基傳輸，工程建筑物地上結構、材料均有著極高的強度，但工程地基土則有著較低的強度以及巨大壓縮性比，因此建筑物的建設，極易導致工程地基變形問題。為確保城市建筑工程建筑物在施工、后期應用期間的安全性、耐久度、穩定性，施工單位必須采取科學、合理的措施對地基進行處理。建筑工程地基處理，包括巖土加固、基礎工程兩種措施，建筑工程施工階段，部分工程無法對地基基礎工程性質加以改變，需要采取基礎工程，同時部分建筑物，需同時針對地基巖石、地基土進行加固處理，該處理的目的在于改善巖土工程性質。

城市建筑工程建設階段，施工單位因地制宜采用合理的地基處理技術，（1）能夠改善地基的剪切破壞特性，避免因地基承載力不足導致建筑結構失穩，亦或是土方開發階段邊坡失穩。（2）地基處理，可改善地基的壓縮特性，避免因地基高壓縮性導致建筑物沉降、差異沉降問題。（3）地基處理有助于改善地基透水性，避免出現地基滲漏，亦或是基坑開完作業時出現流沙、管涌問題。城市建筑工程的地基處于地下，特別是高層建筑，地基深度較大，經常會遭到地下水對地基帶來的侵蝕作用，這一問題主要源自于特殊的地理環境。倘若地基被地下水侵蝕，則建筑物的安全性將受到嚴重威脅。開展有效的地基處理，可讓建筑物地基有效抵御地下水侵襲，不僅可提升地基、建筑物安全性，穩定性，且可實現地下水壓力的有效緩解。（4）地基處理可實現地基動力特性的改善，避免地基液化，且提升地基的抗震性能。（5）地基處理可對特殊土質的不良地基特性加以改善，提升建筑物施工、使用期間整體的穩定性，規避不良地基特性帶來的諸多安全性影像[3]。

2、城市建筑工程巖土勘探內容與工作要點

2.1 城市建筑工程巖土勘探內容與方法

城市建筑工程巖土勘探內容如下：

（1）地質形態勘察。城市建筑工程設計、施工之前，需依靠專業勘察單位開展有效的地質形態、地質構造、地質條件勘察，不僅需要勘察施工場地，且對于建筑選址附近區域亦需進行詳細勘察。同時，巖土勘察技術人員，需針對施工現場空洞現象、不明物體開展勘測，最終面向城市建筑工程建設、施工單位提供勘察報告。

（2）確認巖土參數。巖土地質勘探作業階段，若要針對巖土工程實現全方位了解，需針對巖土參數充分掌握。盡管巖土勘察工程有較大難度，且工序十分復雜，但實際勘察階段，技術人員仍需要針對巖土具體參數進行詳細勘察、記錄，如巖土顆粒度情況、巖土風化情況等。

（3）劃分巖土界面。巖土勘探期間，施工場地內部巖土工程，需嚴格按照不同土層進行詳細劃分，以便以后續城市建筑工程施工單位，可對施工現場情況充分了解，快速找到不同位置巖土差異。此外，巖土勘察技術人員，還需對不良地質結構類型加以明示，為建筑施工奠定基礎。

（4）技術檢驗與交流。就巖土勘探技術人員角度而言，其不僅必須全面掌握地質勘察相關技術、專業知識、設備操作方法，還需具備高度豐富的實戰經驗。實際技術檢驗階段，技術人員需采用足夠嚴格的檢驗方法，而人員之間的交流、溝通便是技術檢驗關鍵手段。交流階段，巖土勘察技術人員，可快找到自身缺陷、不足以及面對城市建筑工程項目開展巖土勘探期間存在的問題，采取科學方法加以改善、彌補，確保面向城市建筑工程項目巖土勘察的精準性、真實性。

（5）資料管理。完成城市建筑工程項目巖土勘探作業后，技術人員需針對勘察資料、數據加以整理、分析。資料、數據的整理與分析具有較高的難度與工作量，故巖土勘探單位需指定工作人員完成該項工作。資料管理期間，同時還需對勘察結果進行復審，確保及時發現初步審核階段因人為因素所導致的誤差問題，在發現問題后技術糾正、解決或是重新開展勘察工作，全面提升城市建筑工程項目巖土勘察準確性。

此外，新時期下，城市化建設中的建筑物，以多層建筑、高層建筑為主，同以往建筑工程相比，高層建筑具有更高的施工難度，因此巖土勘探，在建筑工程項目中的地位日益提升。而開展城市建筑工程項目巖土勘察期間，除了完成上述工作內容，技術人員還需合理控制勘察階段的噪聲，且充分考量氣候條件、環境因素，以地基具體要求合理選擇勘察、分析技術手段[4]。

2.2 城市建筑工程巖土勘探工作要點

城市建筑工程巖土勘探工作要點有三，其一為良好確定勘察依據，其二為合理整理、編錄資料，其三為合理選擇勘察測試方法。

2.2.1 良好確定勘探依據

關于良好確定勘探依據，（1）技術人員需要制定好足夠合理的勘察綱要。所謂勘察綱要，為指導巖土勘察每一項具體工作的綱領。同時，相關建筑市場部門，應加強對巖土勘察市場的管理與監督，加強勘察單位勘察綱領文件的監督、審查，避免出現越級勘察、盲目勘察。同時，加強對勘察報告的審查，針對報告內的勘察質量、工作量、資料數據開展深度分析，并逐一排查，特別是針對場地穩定性評價結果、基礎選型的論證必須重點把關。

（2）嚴格確認施工場地地層的工程地質性質。當工程地質性質良好，厚度達、埋藏淺，可適當降低勘探孔深度，并合理放寬勘探間距。倘若地層的工程性質較差，則應合理加深勘探孔深度，并加密勘探的間距。

（3）劃分野外地層期間，必須足夠詳細，嚴格遵循顏色、狀態、適度進行劃分，必要情況下考慮鉆進難易度，巖心采取率，從而為室內資料提供真實、詳細的地質材料。與此同時，若施工單位采取多鉆機共同作業，必須率先集中技術人員進行一至兩個勘探孔的探測，采取統一的編錄形式，確保野外地質的分層、描述、定性高度統一。

2.2.2 合理整理、編錄資料

整理城市建筑工程巖土勘探資料，（1）必須安排現場技術人員參與，避免外部作業人員完成勘探作業后，直接將現場編錄、原始班報交付報告編寫部門后甩手不管，繼而導致二者脫節。（2）嚴格開展編錄資料、現場測試結果、化驗結果、拍照結果的對比，一旦發現異常情況必須及時查明原因，保證資料的準確性、真實性。在勘探技術要求背景下，報告編錄入員，必須以規范與當地通常格式為依據加強不同類型資料的整理，整理結果在自檢基礎上，勘探單位應安排專門人員進行復檢，確保不存在任何紕漏，最終基于資料整理成果形成勘察報告。（3）城市建筑工程巖土勘察場地，其巖土的特征、建筑物類型、勘察的要求均有所差異，故勘察報告的編寫不可直接借鑒以往形式生搬硬套，應加強對重點內容的突出，且勘探報告整體必須具備針對性，特別是針對場地穩定性、地基變形、地基承載力、地下水的評價必須充分突出。

2.2.3 合理選擇勘探測試方法

不同勘探方法，均具有其特殊的優勢、劣勢以及適宜性，對于勘探裝備、手段以及取樣方法，勘探技術人員必須對其均充分掌握。目前，一部分巖土勘探企業為節約成本，大量布置靜探孔，甚至開展全靜探模式。沿海地區城市，湖沼相同海相沖沉積平原通常分布大量淤泥、填土、淤泥軟質土，同時有較深的地下水位埋藏，上述條件下靜力觸探效果較好。但面對山前沖洪積地層，靜探便無法實現良好勘探效果，再例如河床河漫灘相沉積地層，靜探測試結果也同樣無法準確獲取地層實際數據，多數情況下勘探獲取的強度變形指標都會偏高。因此，城市建筑工程巖土勘探階段，應結合實際的基礎性質，采取針對性、適宜性較高的勘探測試手段、方法，同時可采取其他領域的探測技術，如物探階段內的地質雷達法、電法勘測或是彈性波測試等，繼而對巖土勘探精準性、真實性做出保障[5]。

3、城市建筑工程地基處理技術分析

3.1 天然地基處理

在城市建筑工程中，天然地基具有十分廣泛的應用性，其根本原因在于天然地基處理技術，其有著較強的穩定性與強度，滿足城市建筑設計整體需求基礎上，亦可對天然資源重復利用。通常，天然地基主要以一般土地構成，其經歷長時間沉淀后，有著十分明顯的特點，且每一個層次對應的實際強度等各種指標均有所差異。城市建筑工程中對天然地基的應用，需要在厚度較大、承載力最強的土體之上設置持力層，同時需計算土體下臥層具備的承載能力。自然形成的地基，必須具備超強承載力，且需要確保不會基于外力作用出現明顯壓縮，即便出現壓縮也應呈現為均勻形式，必須杜絕出現不均勻沉降問題。只有在滿足上述條件，施工場地才可作為天然地基。

3.2 墊層換填處理技術

墊層換填處理技術，隸屬專門面向軟土地基的處理方案，其主要應用在軟土分布在淺層的地質區域。倘若地基土層內，僅包含少量的固體堅硬物，該情況下主要使用碎石、泥土進行填充處理。填充階段，具體應用的方法，主要以建筑工程實際施工情況所選取，包括人工填充、機械填充。在采用機械或是人工針對地基內較淺涂層實現抽取之后，運用其他堅硬的材料加以替換，完成換填作業。

采用墊層換填處理技術期間，換填時施工單位需對填埋實際深度進行關注，一旦發現實際深度超出1m，該工況下需要設置土工布，以有效提升換層承載能力，促進其發揮最佳性能。運用墊層換填處理技術實現地基的處理，不僅可實現地基加固目標，且可有效解決北方地區冬季溫度過低所引發的地基凍脹問題[6]。

3.3 振沖碎石樁技術

振沖碎石樁技術，同其他地基處理方法具有較大差異，隸屬組合式地基。城市建筑項目對振沖碎石樁技術應用階段，主要利用施工振沖設備，來產生水平方向巨大作用力，且一并利用高壓水槍沖刷作業面，直至地基內形成滿足設計深度要求的孔洞。實現孔洞的沖刷后，按照一定順序，先后將預先準備的各種碎石等材料加入到孔洞內，材料添加過程中緩慢將孔洞內振沖設備抽出，以有效增強孔洞內碎石實際密度。

碎石樁的形成，高度依賴周邊巖土帶來的擁擠力，且振動施工影響下，會產生一定的咬合力繼而形成樁體，隨后對其擠壓密實。在地基處理領域，可將碎石樁作為地基的組成部分，其能夠一定程度起到支撐、固定之效果。故而，當城市建筑項目應用振沖碎石樁技術處理地基，則完成處理的地基隸屬“復合地基”。

3.4 添加劑法

所謂添加劑，即將一些特定添加劑加入到地基土層之內，基于添加劑在涂層內發生的反應，讓地基內涂層強度顯著提升，繼而促進地基承載力提升。就軟土而言，其實際承載能力極小，無法支持施工機械作業，但在使用特定添加劑背景下，軟土的強度將大幅度提升。添加劑法不僅施工便捷，且成本較低、效果顯著，目前是在我國城市建筑領域中常用地基處理手段，而添加劑多數施工單位會采用水泥材料。

3.5 靜載處理技術

靜載處理技術，是在城市建筑工程地基無法達到強度要求背景下，于上方施加重物，對地基內的軟性物質進行壓縮，以有效增強其硬度。靜載處理下的地基，具有較高硬度，其原理在于通過對泥土施壓，排除泥土內的水分。盡管該方具有較好的地基處理效果，但應用階段應加強時間的控制，在合適的時間才可使用[7]。

3.6 高壓噴射注漿技術

高壓噴射注漿技術，即在注漿法應用基礎上，使用高壓噴射技術，實現建筑工程地基的加固。應用高壓噴射注漿技術階段，首先需要使用鉆機鉆孔，將設置特殊噴頭的噴射管插入地基深處。其次，基于高壓脈沖泵釋放高壓，將漿液噴射到鉆孔內，實現對土體的沖擊、切割，在安裝噴射流動的動壓具有較快的速度與交大能力，土粒隨之碧落，漿液會實現與一部分細小土料的互換，并隨之將其帶到土面之上。剩余土粒則會混合于漿液，待其凝固，土體內形成固結體，地基得到加固。

此外，對于注漿法而言，除高壓噴射注漿技術同時，還包括劈裂注漿、電動化學注漿等注漿，不同的注漿方法，其適用范圍自然有所差異，如滲透注漿適用于中砂以上砂性土、適應存在裂隙的巖石；破裂注漿適用于低滲透性土層；壓密注漿名主要用于中砂地基、具備合理宜排水條件的粘土地基。電化學注漿，則主要適用于 滲透系數的地基土。

3.7 加載處理技術

加載處理技術，是基于對土質的壓縮處理加以實現，壓縮則來自于對土質施壓重量，可讓土顆粒密度大幅度上升。與此同時，加載處理技術還具備較為長效的作用，即防御有害物質的沉降以及滲透[8]。

結語：

巖土勘探與地基處理技術，均為城市建筑項目中不可或缺關鍵環節，直接決定這建筑物施工、后期使用階段的安全性、穩定性以及建設單位投資效率。本文開展城市建筑工程巖土勘探及地基處理技術的分析，相關施工、建設以及巖土勘探單位，可以本文研究成果為依據，在合理開展城市建筑工程項目巖土勘探作業、地基處理作業同時，提升勘探精準性與處理質量，以全面促進我國城市建筑安全性、穩定性提升，并于宏觀促進我國建筑工程項目在世界舞臺的競爭力。