復雜地質條件下工程樁基勘查技術研究

周培陽

為了進一步落實現代化工程項目的標準化建設工作，全面貫徹我國經濟發展需求，應將工程地質勘查作為工程建設與項目開發前的重點工作。尤其針對一些地基基礎類工程，此類項目通常具有施工條件簡單、工程地質條件復雜的特點，對于此類工程，應當在項目實施前做好樁基的勘查工作。通過此項工作，可以實現對建設區域、開發項目所屬場地適宜性與地質穩定性的評估；通過對工程樁基的勘查，可以進一步了解或掌握工程建設區域的地形、地貌、地勢、地基土構成、地下水流向與流速等地質條件；為樁基的建設與設計工作提供地質變形參數、不同地質土層強度等數據作為支撐；可以根據勘查得到的結果，進行場地開發項目經濟性的分析，并預測在此地質環境下進行工程作業，可能發生的巖土工程問題。盡管我國工程建設已重視到此項工作，但由于相關工作的實施缺少現代化輔助性技術與完善的作業流程作為支撐，導致勘查結果數據無法為工程提供更加優化的決策。造成我國現有的大量樁基工程在建設中或竣工投入使用后，出現構筑物沉降、結構體傾斜、工程墻體開裂滲水等安全風險事故，而造成上述問題的主要原因均為前期樁基勘查技術未有效落實所導致。總之，規范化落實此項工作對于工程后續作業的實施可以起到促進作用。因此，本文將以復雜地質條件作為研究背景，設計一種針對工程樁基的全新勘查技術，提高勘查結果的可靠性與時效性，為樁基工程的有序實施提供決策依據。

1 復雜地質條件下工程樁基勘查技術

1.1 設計復雜地質條件下工程樁基勘查點線距

為了提高對復雜地質條件下工程樁基勘查的深度，為樁基工程的實施提供更多的地質數據作為支撐，需要在開展技術設計前，進行工程樁基勘查點線距的設計。具體內容如表1 所示。

表1 設計復雜地質條件下工程樁基勘查點線距

按照上述表1 中內容，進行復雜地質條件下工程樁基勘查點線距的布置，在此過程中應注意的是，上文提出的點線距布置標準僅適用常規樁基工程勘查工作，不適用于地球物理勘查技術。同時，應在設計勘查點線距時，將控制性勘查點的數量控制在總勘查點數量的20.0%～35.0%之間。確保勘查區域內每個存在異常的地質單元，都應當至少存在2 個勘查點，對于地質結構極其復雜的區段，應結合勘查得到數據的連續性，進行勘查點與勘查線距的局部加密處理。

除上述提出的內容，在進行勘查點線距布置時，應注意下述三個方面的布置要點。其一，針對端部結構中的承重樁與嵌入巖樁，需要根據持力層頂部的坡度與坡度緩度設計勘查點線距，通常情況下，應將線距控制在12.0m ～24.0m 范圍內，當兩個在相同單元內的地質勘查點揭露出基坑層面坡度＞10.0%時，需要結合工程的實際條件，進行勘查點的加密處理。其二，針對工程樁基勘查中的摩擦樁體，應將點線距控制在20.0m ～30.0m范圍內，但在勘查過程中，遇到土層性質突變的情況，或基坑土層在水平方向上存在較大的變化時，應明確此時地質層中可能存在影響工程樁基成樁的因素，需要在勘查過程中，根據實際工程的條件，進行勘查點的加密處理。其三，在復雜地質條件下，樁基單樁基礎應當按照樁體結構列線布置的方式，進行勘查點設計，對應的每個樁體位置都應當設計一個勘查點。按照上述方式，完成對復雜地質條件下工程樁基勘查點線距的設計。

1.2 工程樁基勘測深度設計

完成上述設計與研究后，對工程樁基勘測深度進行設計，具體內容如表2 所示。

表2 工程樁基勘測深度設計原則

在工程樁基勘查中，應當結合工程實際情況與樁基類型，進行樁基勘測深度的規范化設計。

1.3 基于管波探測法的樁基勘查作業流程

完成復雜地質條件下工程樁基勘查點線距布置、勘查深度設計后，引進管波探測法，進行樁基勘查作業流程的設計。樁基勘查作業流程如圖1 所示。

圖1 基于管波探測法的樁基勘查作業流程

可將上述提出的管波探測法勘查作業流程劃分為五個步驟，具體內容如下。

第一步：根據復雜地質條件下工程樁基勘查方案，參照文件標準與勘查設計施工的要求，進行勘查深度的設計，以此種方式，掌握基坑基巖段的有效勘查范圍。第二步：對鉆探的孔洞進行表層清理，通過此種方式，為管波探測法的勘查作業提供一個相對良好的測試條件。同時，應注意在進行特殊地質結構或復雜地質結構的鉆探時，在下孔的孔壁內側放置一個PVC管套，確保在勘查作業過程中，管波探測裝置的安全性。第三步：根據設計鉆孔的深度與地層復雜程度，采用一次勘查或分段多次勘查的方式，進行地質勘查工作，并在勘查作業過程中，獲取時間剖面。第四步：對管波探測過程中獲取的時間剖面進行解析，解析時參照物探解釋法，進行鉆孔作業過程中參數可行性的判斷。例如，判斷鉆孔的深度能否滿足樁基勘查作業需求等。第五步：當設計的鉆進深度滿足樁基勘查作業需求后，可以對設計的鉆孔進行封孔處理。當設計的鉆進深度不滿足樁基勘查作業需求時，需要進行鉆孔深度的調整，并持續跳轉到第二個步驟，進行二次勘查，直到鉆孔深度滿足勘查作業要求。以此種方式，實現對樁基的勘查，完成復雜地質條件下工程樁基勘查技術的研究。

2 對比實驗

上文從三個方面，完成了復雜地質條件下工程樁基勘查技術的理論研究，為了證明設計的勘查技術在實際應用中具有一定可行性，可以滿足工程前期準備工作的相關需求。在對方法進行應用前，應進行此項技術的實例應用檢驗，并采用將其與傳統勘查技術進行應用性能比對的方式，掌握此次設計成果在應用中的具體優勢。

為了保證實驗的真實性需求，在開展實驗設計前，選擇某地區城市軌道交通GH156-230 段作為勘查技術實踐區域，此區段位于山區。在地區經濟發展改革計劃中，此區段屬于工程重點研究區域。此次實驗所研究的勘探區賦存于下雷向斜東段，屬于一個晚泥盆世海相沉積地質層。目前，有關地質普查勘探單位已初步完成針對該地區初步的勘查工作，包括普查以上的地質調研工作。發現該地區內凡具有地質結構復雜或地球化學勘查異常的區域，幾乎進行了揭露控制。但其中160 線～167 線北面還有2 平方公里左右沒有開展進一步的樁基勘查工作，可通過對本文技術的集成，在該地區進行進一步的勘查工作。

在深入對所選勘查區域進行考察的過程中發現，場地中關鍵施工區域由自上而下的復雜土層構成，設計樁基數量為68.0根，樁基的樁徑在0.8m ～1.5m 范圍內。考慮到此區域地質條件復雜，因此對該區域進行工程實施前的樁基勘查工作是十分有必要的。經過早期有關單位在地區內開展的地表勘查工作可知，巖面-22.5m 位置存在地質異常。為了證明本文設計的勘查技術具有較強的實用性與勘查能力，選擇已知地質異常區域作為試驗區，使用管波探測法，按照標準化勘查作業流程，對該區域進行地質勘查，反饋結果如圖2 所示。

圖2 本文勘查技術試應用效果

從上述圖2 所示的勘查結果中可以看出，本文設計的復雜地質條件下工程樁基勘查技術，可以精準識別到巖面-22.5m 位置存在地質異常，證明本文設計的方法在實際應用中具有一定可行性。

完成對本文勘查技術可行性校驗后，在GH156-230 段隨機選擇6 個樁基勘查點，根據區域地質結構特性，布置工程樁基勘查點線距，設計工程樁基勘測深度。為了保證實驗結果的可視化，需要將勘查的鉆頭與終端傳感界面保持通信連接。以此種方式，實時記錄工程樁基勘查鉆進的深度，將深度數據作為評價本文勘查技術性能的指標。

選擇基于“一樁多孔”的工程樁基勘查方法作為傳統方法，根據勘查現場的作業條件與實際作業需求，進行勘查方案布置。其中“一樁多孔”樁基勘查方案中的布孔示意圖如圖3 所示。

圖3 “一樁多孔”樁基勘查方案中布孔示意圖

按照圖3 所示的內容布置“一樁多孔”樁基勘查方案，完成勘查后，按照上文所述方式，實時記錄工程樁基勘查鉆進的深度。將本文技術記錄的數據與傳統技術記錄的數據統計成表格，如表3 所示。

表3 工程樁基勘查技術勘查深度比對

根據上述表3 所示的實驗結果可以看出，應用本文技術進行工程樁基勘查，對應的勘查深度＞50.0m；應用傳統技術進行工程樁基勘查，對應的勘查深度在20.0m ～50.0m 之間，未有勘查點的勘查深度＞50.0m。由此可見，本文勘查技術可實現對樁基的深度勘查。綜上所述，得出此次對比實驗的最終結論：相比“一樁多孔”樁基勘查技術，本文設計的復雜地質條件下工程樁基勘查技術，可實現對深層地質異常的精準勘查，勘查深度可＞50.0m，可為后續樁基工程的實施提供進一步的數據指導、決策與支撐。

3 結語

本文從設計復雜地質條件下工程樁基勘查點線距、工程樁基勘測深度設計、基于管波探測法的樁基勘查作業流程三個方面，對工程樁基勘查技術展開了設計研究。完成研究后，設計對比實驗，證明了本文設計的勘查技術，可實現對深層地質異常的精準勘查，有效勘查深度＞50.0m。因此，可在后續的相關工作中，結合工程需求，將本文方法代替傳統方法在勘查領域內進行推廣，以此種方式，為后續樁基工程的實施提供進一步的數據指導、決策與支撐。