巖土工程勘察與地基施工處理技術要點分析

薛榮，吳昊

（呂梁市建筑勘察設計院，山西 呂梁 033000）

0 引言

巖土工程勘察作業能夠采集并評估工程項目環境信息、地質特征、巖土條件數據，及時發現工程項目中所存在的地質隱患，可為地基施工處理技術的選擇與應用提供依據。

1 工程概況

案例工程屬于建筑項目，建筑面積與建設用地面積分別為3185.3m2、397.91m2，整體框架剪力墻結構，并未設置地下室。為確保該建筑工程項目能夠高質量建設，于地基施工之前采用巖土工程勘察技術確定地質信息，并以巖土勘察結果為依據選擇地質處理技術，力圖最大限度保障地基承載性能。

2 基于工程實例的巖土工程勘察技術分析

2.1 勘察目標

巖土工程勘察的主要目標在于了解建筑工程施工場地地質條件，判斷是否存在不良地質，若發現軟弱地基，則需分析其成因、分布、類型與危害程度，總結數據信息，為地基處理技術的選擇與應用奠定基礎。在巖土工程勘察期間，需以抗震設防標準為依據評估地基條件，同時通過基礎調查檢測地下水情況，若存在地下水，則需明確地下水藏深、類型、動態信息，為地基處理技術提供數據支撐。總而言之，巖土工程勘察結束后，需為基坑開挖作業提供技術參數，評估地質條件，分析地基承載能力。

2.2 勘察方法

為全方位了解案例工程項目地質條件，混合運用物探、鉆探、坑探技術。在實際勘察期間，為避免鉆探作業破壞既有地下管道，臨近地下管道的區域采用人工方式進行開挖，而其余區域則借助機械設備勘探。正式開始勘察作業后，對內業、外業工作詳細劃分，結合工程概況分析各類巖土工程勘察技術可行性，最終決定混合采用多種技術完成巖土工程勘察任務。

2.3 勘察結果

2.3.1 巖性分析

勘察發現，工程區域主要存在以下土層。

（1）表層素填土。由粉質黏土、泥巖碎塊、砂石構成，粒徑區間與厚度區間分別為20 ～500mm、0.6 ～10.0m，土層整體略顯疏松濕潤。

（2）紅黏土。由黏粒、粉粒構成，呈灰黃色、棕黃色，無晃動現象，干強度、韌性均為中等，厚度處于0.60～19.70m。紅黏土多見于斜坡、邊坡區域。但據勘察發現，局部區域的紅黏土下放存在大量淤泥質土、黏土與淤泥，導致該區域呈現為軟弱土層，且土層厚度較大，混有石塊、石屑及腐殖質。

（3）砂質土層。該土層整體疏松濕潤，呈灰黃色，由礦物（如石英、長石）構成，礦物含量處于35%～65%。對砂質巖性進一步分析，發現其砂粒直徑、厚度分別為3～15mm、1.20～5.00m。

（4）白云質灰巖。該層為下臥式基巖，呈灰白色，主要包括白云石、方解石。該巖層存在強風化現象，巖心破碎，多呈塊狀，少量為短圓柱，質地柔軟；而中度風化帶部分巖層局部堅硬，結構較為破碎，巖心呈塊狀。在勘察期間尚未發現場地區域內存在溶洞，從這一角度來看，案例工程項目溶蝕條件較好。

2.3.2 物理力學

對于場地內素填土，給出換填處理建議，在此基礎上，運用標準灌注試驗、直接剪切經驗、土常規分析等方式對各土層承載力進行判斷，最終得出紅黏土地基與砂質地基的承載力最大值分別為140kPa、300kPa。綜合對比實測數據與現場資料，發現施工場地周邊巖體相對平坦，且巖性較為相似。對巖土物理力學性質進行確定，采用土壤力學實驗、室內土工試驗的方式明確紅黏土承載力基本情況，整合區域現有資料后，最終確定紅黏土地基可允許的承載力為140kPa，而對于巖體，則基于區域經驗、地標信息得出其自然容重，在此基礎上綜合考慮節理裂縫發展趨勢、巖層硬度，繼而得出巖體地基承載力情況。對于中度風化巖體，則運用折減系數、時間效果系數與極限拉伸強度相乘計算得出。經上述巖土工程勘察結果分析可見，在現有地基條件下，素填土直接換填處理即可，且位于表層，易施工處理。紅黏土層局部區域下部存在粘性土，且該部分軟弱土層較厚，此外，因風化而產生的碎石土等同樣在一定程度上降低了地基承載力與穩定性，導致該部分區域成為案例建筑工程項目地基處理的重難點。

3 以巖土工程勘察結果為導向的地基施工處理技術要點

3.1 技術選擇

結合上述巖土工程勘察進行分析后發現，案例建筑工程項目存在軟弱地基，主要表現為黏性土、粉土、砂土及因風化而形成的碎石土，且整體上軟弱土層較厚，為保障該建筑工程項目高質量完成建設施工作業，需針對軟弱土層進行處理應對。但在案例建筑工程項目中，場地相對狹窄，現場條件優先，最終根據案例建筑工程項目實際情況選用強夯法加固軟弱地基。強夯技術的加固原理是借助專業強夯設備，將重型錘子（8～30t）移動到高空（6～30m）位置，確定夯擊區域后使重型錘子自由下落，借助重型錘子自身重量所產生的沖擊力夯實地基，該地基施工處理技術簡單易操作，成本造價相對較低，且勞動強度相對較低，施工處理期間不會對外部環境造成影響，適用于大部分軟弱地基，因此，在案例建筑工程項目，為解決軟弱土層造成的地基問題，選取強夯法進行處理。在具體強夯施工過程中，按照施工方案完成夯點放線后，需結合地基區域實際情況復查夯坑，基于地基加固要求對各夯擊參數（夯擊次數、夯沉量等）檢查并校驗，以此確保夯擊施工能夠切實起到加固地基的效果[1]。除此之外，對于夯擊點間距參數，應根據案例建筑工程項目加固土層厚度、現有土質條件進行確定，對于含水率高、滲透性差、土層較厚的區域，為保障夯擊加固處理效果，需適當增大夯點密度，對夯點間距進行嚴格控制。

3.2 工藝施工

3.2.1 總體思路

結合案例建筑工程項目現有條件及軟弱土層情況確定地基施工處理技術后，決定采用強夯法進行地基處理，強夯加固軟弱土層，要求強夯加固處理之后的地基承載力與設計要求之間的偏差不可超過0.2MPa。根據建筑工程總體施工進度對軟弱地基施工處理工期進行確定，最終將軟弱地基施工處理工期定為20d。除此之外，為最大限度保障強夯施工加固處理效果，于正式強夯加固軟基之前選取代表性區域作為試驗區，開展強夯試驗，強夯試驗主要用于確定強夯技術施工應用期間的關鍵參數，如夯擊次數等，采用強夯試驗的方式保障加固處理參數有效性，繼而確保強夯加固質量，切實提升軟弱地基承載力。

3.2.2 處理深度

在強夯施工加固之前，對案例建筑工程項目中強夯處治為深度進行計算，以此得出強夯加固有效深度，以此確保強夯技術應用效果。計算公式如下：

式中：H——強夯加固有效深度，m；w——修正系數，是指對不同圖紙之間的修正參數，通常為0.34～0.8；h——強夯施工距離，m。

按照案例建筑工程項目現有資料對強夯加固有效深度進行計算，所得結果如表1 所示。在具體強夯施工過程中，需根據單擊夯擊能及軟弱地基具體土層類型確定強夯加固有效深度，以此方可最大限度提升建筑工程項目地基強夯加固施工處理質量。

表1 強夯加固有效深度

3.2.3 確定夯擊能

單次夯擊能是指強夯法施工期間，運用強夯機械設備單次進行夯擊所形成的能量，該能量與夯擊沖擊效果直接關聯，單次夯擊可根據施工落距、重型錘子重量相乘得出。現階段我國強夯法單次夯擊能最高可達8000kN，但在具體施工期間，需根據工程具體地基狀態確定單位夯擊能參數，即每單位夯擊所給地基所造成的能量。在當前強夯法實踐施工過程中，需以地基具體組分確定單位夯擊能，通常情況下，若地基組分為粗顆粒土，則其單位夯擊能需于1000～3000kN·m/m2進行選擇，而對于以細顆粒土為主的地基而言，其多在1500～4000kN·m/m2確定單位夯擊能參數[2]。結合案例建筑工程項目來看，其對現有地基條件及夯擊加固要求，運用強夯法對軟弱地基進行加固時，將用于強夯施工的機械錘重定為100kN，而施工落距與夯擊能分別設計為10m、1000kN·m。

3.2.4 夯擊試驗

不同類型的軟弱地基所表現出的承載力與穩定性存在差異，為確保強夯加固效果，需根據工程案例實際情況合理確定夯擊次數。而在案例建筑工程項目中，則借助夯擊試驗對所選取的代表性軟弱地基場地進行測試，用于確定錘擊次數，并進一步得出錘擊次數與夯擊量之間的關聯，并以此為依據，得出夯坑最大壓縮量、最小隆起量狀態下的強夯施工加固方案。

采用強夯法對軟弱地基進行加固時，為準確得出案例建筑工程項目所需的夯擊次數，應于強夯試驗期間，將第一次與第二次夯擊力度控制在50mm 以下，兩次平均值需低于50mm，若夯擊能較大，則夯錘自由下落時不會在夯坑周圍造成明顯凸起現象。設計強夯試驗時，需結合建筑工程項目具體情況進行分析，以免所得夯擊參數無法真正適用于建筑工程項目，對強夯施工可行性、便捷性進行良好確定，同時在夯擊試驗過程中，需逐步增加與調整夯擊能，以免因夯擊沖擊作用力過大而導致機械起錘問題[3]。具體確定夯擊施工遍數時，需綜合考慮建筑工程項目軟弱土層具體情況，在案例建筑工程項目中，僅紅黏土下方存在較厚粘性土，而其余影響地基承載力的土層為碎石土、砂土等，該類土層滲透能力強，因此，對于該部分地基區域，需根據的地基具體表現減少夯擊遍數，但對于滲透性較弱且危害程度較高的區域，如紅黏土下方存在較厚粘性土層的，則應適當增加強夯夯擊遍數，通過夯擊遍數的靈活調控而保障強夯加固效果，確保案例建筑工程項目地基承載力可切實達到設計要求。在案例建筑工程項目中國，其各個加固施工階段均進行2～3 次的夯擊，且均采用全夯方式進行加固處理，借助全夯方式進行輕捶，多次夯擊，用于保障地基夯擊加固處理作業的均衡性。除此之外，通過夯擊試驗發現，在重復性強夯夯擊處理期間，需注意留出空隙，使地基內孔隙水能夠在強夯壓力下逐漸被排出。現階段大部分建筑工程項目基礎巖土均具有優異滲水性，因此，采用強夯法進行施工處理時，大概率運用連續夯擊的方式進行加固處理，用于保障地基強夯加固效果。

3.2.5 夯擊點位

為保障強夯法能夠切實起到加固處理軟弱地基的效果，需根據地基夯坑具體情況確定夯擊點位置。在案例建筑工程中，將夯擊點位設計為等邊三角形，具體夯擊點間距需以有效處理深度、土壤性質具體情況進行確認。案例建筑工程項目將夯擊點之間的間距的控制在4500mm 左右，因等邊三角形的排列原因，所有擊點間距應處于4.5～6m，首次確認夯擊點位情況后，要求之后每次夯擊點位間距均需與該布置方案大致相同，具體細節可根據據夯擊作業進行細節動態調整。對案例建筑工程項目中強夯加固設備進行總結，其采用圓形夯擊錘（10t），其內部為混凝土，外部采用鋼板焊接為外罩，以此構成一個完整的圓強夯錘，此外，運用履帶式起重機機起吊圓形夯擊錘，于吊桿末端加設副門框，用于提高吊車運行穩定性[4]。

4 結語

綜上所述，巖土工程勘察與地基施工處理技術之間存在緊密關聯，在案例工程中，經巖土工程勘察不僅確定了工程項目詳細地質數據，還發現該工程項目局部區域存在軟弱土層，極大降低了地基穩定性，為保障工程建設效果，需對該軟弱土層進行處理，而因場地受限，故選用強夯法處理軟弱地基，對強夯處理深度、夯擊能、夯擊次數、夯擊點位等參數詳細確定，加固處理后，地基穩定性與承載力符合要求。