建筑工程中岩土勘察和地基处理技术分析

毛建

（苏州市建筑勘察院有限责任公司，江苏苏州215002）

0 引言

岩土勘察在建筑工程建设中发挥着不可替代的关键作用。本文结合苏州市某建筑工程勘察案例，对岩土勘察方法、勘探点布置、岩土性质评价、地质条件的潜在风险等进行分析，基于此提出建议的地基基础和基坑工程方案。

1 勘察方法及勘探点的施放

本工程勘察方法为原位取样+室内试验和静力触探原位测试相结合。

（1）机钻取土：钻探及取样使用SH-30型钻机，采用提土器回转钻进的方法钻探，每回次钻进1～2m，一般粘性土采用敞口活阀取土器采用重锤少击法采取原状土样，砂土采用取砂器锤击法采取。为减少勘探对场地的影响，勘察钻探工作全部结束后，应封闭钻孔，并尽量采用原土回填。

（2）静力触探现场测试：静力触探采用15T贯入设备，以地锚产生反力，使用双桥静力触探探头贯入，贯入过程中采用江苏溧阳LMC-D310记录仪自动记录孔深、静力触探锥尖阻力qc、侧摩擦力fs值等指标数据。

（3）剪切波速测试：波速测试在机钻孔中进行，拾振装置采用LC0154A加速度传感器和LXC-5型井下三分量测量探头，记录仪采用RS1616K基桩动测仪及笔记本电脑，检测时三分量测量探头由深至浅每隔1.0m进行采样直至地面下1.0m止。

（4）地下水位测量：潜水稳定水位系采用钻机不加水干钻进入粘性土层1.0m隔24h后测定的；微承压水是采用φ146套管击入粘性土层1.0m，再钻入微承压含水层，隔8d后测定的。采集潜水样做了水化学分析。

（5）勘探点位置：勘探点应布置在建筑角点和建筑周边线上，勘探线、高层住宅勘探点间距均<30m、多层建筑及地下室勘探点间距均25m，其中高层建筑物控制性钻、机钻取土孔数量≥1/3。控制勘探点的探测孔深应参照规范确定，取勘探孔深度应取持力层厚度、地基变形计算深度、剪切波探测深度三者最大值。其他勘探点孔深可取桩长加4m。

2 场地条件分析

2.1 不良地质作用、场地稳定性、建筑适宜性评价

本工程地处苏州市吴中区，属长江三角洲冲积平原，地形平缓。由于数期历史地质构造运动的结果，苏州处于东西向、北东向、及北西向三组断裂的交汇地带，多条构造线相互叠加影响，导致岩体整体性明显降低，刚度和强度不足，且地层块体之间有多个接触点，受力分散。因此本地区地层累积能量少，能量释放多为中小型地震形式，与本地区迄今可查的地震历史记录相符。本地区总体地质条件比较稳定、地震活动少、能量小且不存在引发场地严重失稳、破坏的条件，也不存在其他的不稳定因素及不良地质作用（如岩溶、断裂带）等，故判定本场地稳定，适宜进行建筑。

2.2 特殊性岩土评价

本场地分布的特殊性岩土主要有素填土。素填土层主要为粘性土，含水率较高，呈软塑状态，且夹杂植物纤维、碎石等，土质不均匀、欠固结。该层土抗剪强度低、压缩性高，在地基基础施工工程中易出现承载力不足，变形过大等情况；且由于该层土抗剪强度低，对基坑施工有较大影响，建议加强基坑围护和排水措施配合施工。

2.3 场地地质条件可能造成的工程风险

（1）场地表层的素填土含水率较高、固结时间短，为欠固结软塑土，对地基承载力和变形均有不利影响，沉桩施工时较难满足沉桩设备的承载力要求，建议必要时可铺设一定厚度的建筑垃圾，确保桩基施工设备正常运行。

（2）拟建场地原为拆迁场地，局部区域浅部存在尚未清除的建筑物基础等地下障碍物，但无法查明原基础的具体分布形态。建议建设单位在地基基础施工前，收集拟建场地原建筑物的基础设计资料，必要时进行专门地下障碍物调查或委托专业单位查明地下障碍物的分布，进一步对拟建场地地下障碍物进行摸排。

（3）本工程场地周边均为道路、场地北侧为南湖路高架，高层建筑物与高架最小距离约61m，可忽略本工程对高架基础的影响。但软塑土中进行沉桩施工会有明显的挤土效应，应在施工设计组织时采取必要措施，如控制沉桩施工速度，按间隔对称安排施工顺序，设置一定数量泄压孔等，减少沉桩施工对道路、管线及已沉基桩产生危害。

（4）本工程基坑安全等级为二级，基坑周壁土层工程性能较差，且地下水位高，设计开挖深度大，应对基坑施工进行组织设计。

（5）工程开挖范围较大，且开挖深度分布不均匀，对局部开挖较深部位，应单独进行基坑施工设计论证。基坑开挖过程中应遵循均衡对称卸载的原则，基坑周边堆载应严格控制，不得超过设计值；开挖时应对支护结构进行相应的保护措施，减少施工中碰撞的不利影响。开挖过程中严禁超挖，坑底达到设计标高后应尽快封闭，不得出现水浸或暴露等情况。地下结构施工应尽快进行。基坑内土方开挖边坡稳定性或支护结构稳定性对周围环境的影响；基坑开挖对桩基础可能造成的偏移、断桩等影响。

（6）场地局部微承压水埋藏较浅，微承压水的渗流会严重影响基坑稳定性，因此需验算基坑的抗渗流稳定性，并采取有效降水措施配合施工，将施工期间微承压水位控制在基底下0.5～1.5m，以确保基坑安全施工。

2.4 场地地震效应评价

（1）基本参数：场地设防烈度、设计基本加速度、建筑设防类别均可查阅《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）。

（2）位置判断：本场地地形地貌条件单一，无不良地质作用。拟建场地局部填土厚度较大，根据调查及勘察资料：场地局部填土较大是由于近期对原有厂房基础挖除时人为导致，其分布范围较小且不连续，结合本工程满场地设置一层地下室（局部二层），浅部填土基本已挖除，局部填土对本工程影响不大，因此本场地应属可进行建设的抗震一般地段。

（3）场地特征周期：根据现场对共32个钻孔采用检层法进行剪切波速测试，在地面以下20m深度范围内，各土层剪切波速范围为148～170m/s，根据剪切波传播时间不变的原则，计算平均值为160.5m/s，查阅区域地质资料，结合本次勘察结果，判定场地类别为III类，查规范得Tg=0.45s。但场地特征在III类和IV类分界线附近，分别确定两者对应的场地特征周期，并用插值法计算，最终确定场地特征周期为0.54s。

（4）场地液化：根据抗震规范，地面以下20m范围内的最不利土层为砂质粉土，根据液化判别参数，该土层不液化，无需相应的抗液化措施。

（5）其他条件：本场地无滑坡、崩塌、液化和震陷等地质灾害，场区岩土地震稳定性良好。

2.5 桩基础条件评价

地质勘探的中间层土体粉砂夹粉土层为中密～密实状态，分布范围为所有拟建场地，揭露厚度1.8～12.2m，层面标高-26.66～-22.17m，分布基本稳定、工程性能较好，具有较好的桩端承载能力；粉质粘土层呈软塑～可塑状态，分布范围为所有拟建场地，揭露厚度1.0～18.8m，层面标高-41.84～-29.17m，工程性能一般～较好，具有一定的桩端承载能力；砂质粉土层呈密实状态，分布范围为局部拟建场地，该层在分布范围内揭露厚度5.9～8.3m，层面标高-35.79～-33.42m，工程性能较好，具有较好的桩端承载力。如本工程高层住宅采用桩基础，桩端持力层为粉砂夹粉土层或粉质粘土层、砂质粉土层，可满足上部结构的荷载及变形要求。结合持力层的埋深及其桩端承载能力等因素，综合认为本工程桩基条件较好。

3 地基基础方案

本工程各拟建高层住宅荷载较大，建议采用桩基础。综合分析地质地层特征参数、高程住宅结构形式、高层建筑荷载特征等因素，建议敞口PHC管桩为最优选择，管径取500～600mm。桩基础的单桩竖向极限承载力可采用各土层qsik、qpk值可查阅相应的桩基技术规范。

4 基坑工程

4.1 对围护方案的建议

本工程基坑周壁土层工程性能较差，且地下水位高、开挖深度大，需对基坑施工进行组织设计。考虑周边环境条件对基坑施工的限制（地下边线靠近用地红线，最短距离甚至少于5m），结合已有工程经验：本工程1层地下室基坑一般可选用悬臂式支护结构，2层地下室的外侧可采用灌注桩排桩的支护手段，同时应避免在基坑周围堆载。

4.2 对降水、排水及止水方案的建议

由于场地潜水水位较高，基坑开挖后将从坑壁涌入基坑，但其水量不大，可采用明排法将其排除。场地局部微承压水埋藏较浅，微承压水的渗流会严重影响基坑稳定性，因此需验算基坑的抗渗流稳定性，并采取有效地降水措施配合施工，将施工期间微承压水位控制在基底下0.5～1.5m，以确保基坑安全施工。因此建议在坑内明水排水时，同时应进行微承压水降水，防止在抽排明水时，基坑底部渗流失稳。

4.3 基坑开挖

工程开挖范围较大，且开挖深度分布不均匀，对局部开挖较深部位，应单独进行基坑施工设计论证。基坑开挖过程中应遵循均衡对称卸载的原则，基坑周边堆载应严格控制，不得超过设计值；开挖时应对支护结构进行相应的保护措施，减少施工中碰撞的不利影响。开挖过程中严禁超挖，坑底达到设计标高后应尽快封闭不得出现水浸或暴露等情况。地下结构施工应尽快进行。