论深基坑工程岩土工程勘察的重点

曾建荣

摘 要：在进行深基坑工程之前，通过对该工程所在环境和周围区域地质资料进行全面分析和调查后再进行设计是提高深基坑支护设计质量的关键。岩土工程勘察设计单位应该在勘查过程中提供有效的分析评价，还应该在施工过程中紧密配合施工单位，来应对各种各样的突发状况，以确保施工可以正常进行下去，保证工程的建设质量。

关键词：深基坑；支护；岩土工程勘察；安全技术措施

1 深基坑在岩土工程勘察中的重要性

城市中深基坑工程常处于密集的既有建筑物、道路桥梁、地下管线、地铁隧道或人防工程的近旁，深基坑在岩土工程勘察中的非常重要性，稍有不慎，不仅将危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建构筑物、道路桥梁和各种地下设施，造成巨大损失。深基坑在岩土工程勘探需以开挖施工时的诸多技术参数为依据，但开挖施工过程中往往会引起基坑内外土体变形发生种种意外变化。在岩土工程勘探中需要对周围环境、基坑边坡稳定性、地基基础方案等分析进行分析。

2 深基坑工程面临的现状

2.1 基坑越来越深

在过去，即使是在大城市地下1～2层都不是很普遍。现在在大城市和沿海城市，特别是在特区，地下3～4层很平常，甚至多达5～6层，基坑深度大都多大于10m。

2.2 地质条件越来越差

深基坑工程的施工地点只能根据城市规划的需要，顺其自然，而地质条件往往很差。尤其在一些沿海经济开发区，现象比较突出往往填海、填湖现象普遍，工程地质条件十分差。

2.3 施工环境越来越复杂

在城市中，土地的使用越来越密集，在为高大建筑或地下多层场所施工时，不仅要考虑施工工程本身的稳定与安全，还要考虑到周围复杂的环境因素。

2.4 深基坑支护方法

随着深基坑支护的广泛应用，当前深基坑支护工程已发展到一个新时期，面临的问题和困难也在不断变化，在应对新条件、新材料、新工艺时，有些支护方法往往无法满足要求，这就需要深基坑技术尽快提高和完善。

2.5 工程事故隐患较大

深基坑支护工程自身具有许多不确定性，从开挖到完成地面以下的全部工程，常常经历许多不利条件，因此事故往往具有突发性。基坑支护一旦失效，不仅会造成经济损失，影响建设进度，更是对居民的人身安全造成严重威胁。

3 岩土工程勘察要点

3.1 对岩土工程条件进行分析

首先把场地内各地层的分布情况、工程性质、水文地质条件等方面摸排清楚，还要绘制相应的地质剖面图来进行细致、准确地分析，因为这些资料是确保做好深基坑的稳定性分析、支护方案的选型等工作的基础。

3.2 勘察工作的要求

（1）在进行岩土工程的勘察时，应用开挖深度及场地的岩土工程条件来确定勘查范围和深度；（2）在放置坑外勘探点时，最好的地点选择就是在开挖边界外的1～2倍范围内；（3）在勘探时，勘探孔的深度最好不要小于开挖深度的2倍，当基坑面下有弱土层或承压含水层时，勘探孔的深度需要达到能够越过该层的深度。

3.3 评价的重点

3.3.1 周围环境分析

该项工作是选择基坑支护方案，确定围护结构位移，基坑稳定安全系数控制标准等工作的重要依据。基坑外围以调查研究、搜集资料为主；搜集相关邻近建筑物和地下设施现状的资料。

调查场地四周地下的管线如：煤气管道、上下水管道、雨水管道、暖气管道。基坑四周的电力管线如：电信、有线电视管线等。不仅要了解清楚管井的走线、位置、结构，还要了解管道的结构、构件，为基坑开挖、施工采取什么工艺提供必要准备。

调查场地周边地上建筑情况：如地上建筑的位置（离基坑边距离），基础埋深、基础形式，这些资料对基坑支护方案，尤其是施工工艺的确定起决定性的作用。避免由于施工发生临近建筑变形，引起双方矛盾。

3.3.2 基坑边坡稳定性分析

勘察工作为基坑边坡稳定性分析提供准确、真实数据，勘察工作必须通过外业钻探严格控制土样质量，然后通过土工实验室对野外所取粉土土样做直接剪切试验，对粉质粘土土样做了三轴剪切，对砂类土做了休止角试验。我们通过对试验数据进行科学认真分析，准确提供了基坑支护的岩土参数，为基坑边坡稳定性分析提供必要基础数据。这些数据对基坑边坡稳定的分析、计算是必不可少的。根据工程地质条件和周边环境，勘察应该提出基坑支护方案的建议，建议采取的基坑支护方案是：即从地面到地下5.0m以1∶1的坡度放坡开挖，上部采用土钉墙支护，下部采用灌注桩加锚索的支护。止水帷幕采用水泥深层搅拌桩加三管摆喷防渗墙。经过基坑支护设计单位计算分析，最后也采用了此基坑支护方案。

3.3.3 地下水对基坑的影响及抗浮分析

在基坑工程中，若对地下水处理不当，可能导致基坑出现险情甚至事故。主要有：①地下水渗透引起的基坑开裂坍塌；②基坑突涌导致基坑底土开裂出现管涌；③暴雨袭击中基坑长期受雨水浸泡引起地基土强度降低；④基坑周围水管破裂漏水及生活用水渗入基坑，引起岩土力学性质发生变化；⑤降低地下水位引起地面沉降及周围建筑物倾斜开裂。

引起的事故原因主要包括有设计和施工两个方面：一是设计人員不熟悉水文地质原理，未掌握地下水的埋藏、补给径流和排泄条件、开挖前后水文地质的变化及地下水运动规律，因而造成止水措施不切合实际，出现桩间距过大、止水帷幕设计深度、厚度不够，降水深度不足等；二是施工单位偷工减料，不按设计要求施工，出现止水帷幕施工质量差达不到止水效果、注浆工艺不完整、压力不够，使桩与桩之间不能连接密封等。

基坑的管涌问题是设计止水措施不力，未对基坑底面加固，使地下水向上的渗流力大于基坑底土的浮重力，造成管涌、流砂，这类事故虽然不多，但造成事故的危害相当大.也较难处理。

3.3.4 地基基础方案分析

在现场钻探过程中采取钻探取样、标贯试验、静力触探及波速测试等多种原位测试方法。土工试验对所取土样做了常规、高压固结试验，快剪和三轴剪切；砂样做了水上休止角、水下休止角、颗粒分析等多项试验。综合分析外业资料，分层统计土工试验成果资料，准确提供各种桩型的桩端持力层和设计参数，使桩基基础安全、经济合理。

4 深基坑岩土勘察技术

4.1 岩土工程勘察的作用

岩土工程勘察其主要作用是为设计配套服务，提供设计需要的勘察资料，工程勘察体现的主要是认知作用，通过必要的勘察手段和工作，認识地基岩土的物理力学属性，为设计提供必要的依据。对工程地质条件作出正确的评价分析，将直接影响到工程的安全性及工程造价的高低，故在勘察过程中，要选择最为适合及全面的勘察方法。

4.2 工程地质测绘

工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作，一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论，对地面的地质现象进行观察和描述，分析其性质和规律，并藉以推断地下地质情况，为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地，必须进行工程地质测绘但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地，则可采用调查代替工程地质绘。

4.3 钻探取样

钻探取样和原位测试是基坑勘察中的重要手段，其主要是针对岩土工程基坑开挖范围内分布的人工填土、淤泥质土、黏性土、砂性土、残积砾质黏性土、下卧基岩等岩土体进行取样与测试。钻探取样可直观地反映所揭示的地质特征，可穿透软弱地层；钻孔的数量及深度根据有关规范、规程的规定，结合实际地层情况确定，在具体工作中，如地层变化较大，下部岩土层的物理力学性质较差且设计要求孔深难以满足持力层设计要求时，可适当增加钻孔深度。所取岩土样可在土工试验室进行系列试验，以了解各岩土层物理力学性质。

4.4 物探

物探与坑探和钻探相比是一种间接勘察方法，它具有迅速、经济、轻便的特点。一些工程地质测绘中难以推断的的地质情况或者需要亟待了解的地质情况，往往就用物探的手段解决。所以此手段往往与工程地质测绘工作结合使用。除此之外，它同样可以作为坑探与钻探进行前的辅助手段。然而物探同样有它的不足，比如，物探往往受到地形条件的影响，其结果往往具有多解性，因此其勘察结果还需要用勘查工程进行验证。

4.5 原位测试

原位测试的方法主要有静力触探、十字板试验、标准贯入试验、重型动力触探试验、波速测试、物探等。静力触探、十字板试验是确定软弱土层性质的重要手段。标准贯入试验、重型动力触探试验是确定该区软土和粗粒组砂土、砾石土、卵石土、漂石土及碎石土物理力学指标和密实程度的重要手段之一，是判别全～强风化岩的重要根据之一。波速测试主要可评定场地类别。物探可有效地查明下卧基岩完整性及岩溶发育情况。

4.6 现场检测与检验

现场检测与检验的的目的是确保工程的质量以及安全，进而提高工程的经济效益。所谓现场检测即包括对环境对施工的作用的检测、各种荷载对岩土反应形状影响的检测、施工过程中的结构物检测等。所谓现场检验即对在施工过程中所进行的对岩土工程勘探所得到的结果进行校验，以及对岩土工程施工中监理过程以及质量进行控制。通过这两种技术手段可以得到一些有用信息，通过这些信息求出一些技术参数，同时基于此进行必要的及时的修正与设计，达到在技术以及经济方面最优化的目的。

4.7 数字化勘察技术建模法

数字表面模型法的基本内容就是通用精确表示工程地质体外表面的方式来表示均质地质体，可以抽象为把一系列同属性的点按照一定的规则连接起来，构成网状曲面片，进而确定整个地质体的空间属性。

此外要涉及到的一个重要技术是地质三维数字化，就是以地球三维地理空间中全面的地下各项内容，包括地层、土质、岩石、石油、天然气、矿藏、海水、地下水、废物等，对这些对象相应在地球三维地理空间上各点的属性、状态、特征等的分布建立统一的三维数字化描述。

5 深基坑开挖采取的安全技术措施

5.1 深基坑坑壁坡体的稳定性往往得不到过多的加强，而深基坑在地下，地下水的影响肯定不可忽视，还有的是放坡开挖场地，这又会对坡体的稳定性造成伤害，还有的是深基坑太大，坡体的稳定性不容易保持，在设计时就需要结合现场条件和周边环境保护要求、气候等情况对深基坑支护的施工做出适当的更改。

5.2 在深基坑开挖之前，要先对附近环境进行调查，勘探出附近建（构）筑物基础形式、埋深、结构类型等情况，弄清楚附近地下管线的分布，再以此做出相对应的位置图，特殊情况下要做好相应的加固方案。

5.3 在施工前应该规划好详细的安全监测方案，让安全事故零发生。

5.4 在施工之前，应该让所有施工技术人员把设计文件、工程地质与水文地质报告、安全监测方案和相关技术标准等文件做到熟悉，让他们参与到基坑工程图纸会审和技术交底，这样才能够应对施工中出现的不可预知的情况。

5.5 在支护结构施工和基坑开挖进行的时候，当支护结构还未达到设计强度要求时，绝对不能在设计预计的滑裂面范围内堆载，出了事就是一项重大事故，在堆放临时土石方时不仅要保证该土石方的稳定，还要确保深基坑和附近环境中各个建筑物的稳定性。

5.6 在开挖深基坑土石方前，需要应用工程基础结构类型、基坑深度、地质条件、气候条件、周边坏境等各方面信息来保证施工方案的安全，还有一点，支护结构、基坑土体加固和降水等应满足设计及施工要求。在此项工程中还有一个不能违抗的原则，就是基坑开挖必须先设计后施工，不遵守就是没有了原则；开挖顺序应该通过分层、分段、分块、对称、均衡、限时的方法来确定；在开挖深基坑时应避免触碰到支护结构，不然支护结构就会失去意义。

5.7 在支护结构施工进行的时候，其中的每一个步骤都应该严格按照施工设计文件进行，杜绝安全事故的发生。

5.8 在深基坑工程中，有必要对基坑支护结构及周边建筑物进行变形观测，以达到优化设计、确保安全及指导施工的目的，而一旦变形观测的数值超过设定的报警值，就要迅速启动应急方案，召集相关方面的专家和学者与相负责的各个单位进行论证，只有在查明原因并解决问题后才能再继续施工。

结束语

综上所述，深基坑支护工程是非常特殊的一类工程构筑物，它的特殊性在于具有复杂性、可变性和临时性的特征。在进行此类设计时，不论采用何种支护结构都需要结合实际计算分析设计结构的强度、嵌入深度、支护受力以及岩土性质，必须保证结构的可靠、合理和经济，还有最最重要的安全。可见勘察工作是深基坑工程设计和施工的基础，是保证深基坑支护设计方案和地基基础方案正确的基础，是保证正确施工、避免事故发生的基础，所以工程勘察工作在建筑工程中很重要，应该引起社会足够的重视。