探讨岩土工程勘察方法在建设工程中的应用

李林威

摘要：本文以武夷新区某地下车库为例，将岩土工程地质勘察技术应用于工程建设，系统分析了工程地质特征及地下水情况、地基的稳定性及均匀性，查清可能影响工程建设稳定性的不良地质情况，可能对工程不利的埋设物，判明对工程建设危害程度并提出防治措施，為工程建设提供可行的建议。

关键词：地质特征；岩土工程；勘察技术；工程建设

1.项目概况

本工程基坑深度为设计地坪标高下8.4m，现地面状态下实际开挖深度约5.0m～8.0m（地下室底板厚度按约0.5m考虑），场地地质、水文条件较复杂，破坏后果一般。据《岩土工程勘察规范》（DBJ13-84-2006）表5.4.1划分，基坑工程安全等级为二级。项目位于建阳市童游街道南林村，隶属于武夷新区开发建设的南林片区。场地原始地貌类型跨越剥蚀低丘及丘间谷地两种地貌单元，后因片区规划建设需要，经人工挖、填整平成现状。现地面较平坦、开阔，并大致由北向南微倾斜。勘察主要目的及具体任务包括：（1）查明场地岩土层的类型、深度、分布、均匀性、物理力学性质、工程特点和变化情况，分析地基的稳定性及均匀性。（2）查清可能影响工程建设稳定性的不良地质情况，可能对工程不利的埋设物（如地下洞穴、河浜、涵洞、孤石等），判明其对工程建设危害程度并提出防治措施。（3）查明地下水、土的情况、类型和变化情况及规律，判定水和土是否腐蚀建设材料，论证地下水、土可能对工程环境的影响，提出防水和抗浮设计水位建议。

2.勘查方法和工作量

依据拟建设构筑物性质，工程的地质条件、勘察任务要求及拟采用基础类型进行勘察工作布置，开展工程勘察。勘察方式主要采用钻探、现场标准贯入试验、重型动力触探试验、抽水试验。

2.1勘探方法及测试

钻探设备采用3台XY-1型液压工程钻，钻探方法采用套管或泥浆护壁，重锤击进或回转钻进全孔取芯的施工方法。一般土层及强风化岩采用合金钻头，填石及中风化岩采用金刚石钻头。技术孔终孔孔径110mm，一般终孔孔径≥89mm。钻探操作、回次进尺和岩土编录等工作均严格按《建筑工程地质勘探与取样技术规程》（JGJ/T87-2012）的要求执行。钻探观测和测试工作完成后，勘探孔采用原土回填和击实处理。

2.2勘查工作

本工程勘探点据拟建物的平面位置，按其周边、角点和内部采用网格状布置。另在地下室基坑外围约1～2倍基坑深度的范围内还布置部分基坑支护勘探孔。本工程共布置钻孔39个，总进尺1077.1m，其中专门布置取样孔20个（占钻孔总数约1/2），取样孔孔数、取样或原位测试的数量和间距均符合规范要求，具体情况详见表1。

3.工程地质条件

3.1地形地貌及周边环境

工程项目地面较平坦、开阔，并大致由北向南微倾斜。勘探期间，各孔口地面标高为160.22m～163.67m，相对最大高差约3.5m。

场地周边环境：拟建场地处于拟建“南平市武夷新区博物馆和文化中心工程”的中间，现均未建设，四周（≤70m内）均为空地。

另据调查，除场地中部有一临时架空线呈东西走向穿过外，无其他建（构）筑物分布，也无地下管线通过。

3.2岩土体分布及其特征

据钻探揭露，拟建场地地基土自上而下分布如下：

（1）素填土（含碎石）（Qm）l：场地内大部分地段有分布，分布厚度约0.9m～17.3m。呈褐黄、灰褐、紫红等杂色，松散状，成分主要由粘性土和强、中风化片岩、砂岩等碎、块石混合回填而成。（2）素填土（Qml）：分布厚度约1.8m～16.5m。呈褐灰、褐黄色，松散状，岩性主要由粉质黏土或耕植土等弃土回填而成，局部含有少量碎、块石等。（3）粉质黏土（Q4al-pl）2a：冲洪积成因。主要揭露于原丘间谷地钻孔，层厚0.60m～3.0m，顶板埋深8.60m～16.70m，顶板标高为144.67m～152.58m。（4）粉质黏土（Q4al- pl）2b：冲洪积成因。主要揭露于原丘间谷地部分钻孔，层厚1.20m～3.90m，顶板埋深为7.90m～16.10m，顶板标高为145.19m～153.19m。（5）粉质黏土（Qdl）③：坡积成因。层厚1.10m～3.90m，顶板埋深为4.40m～12.80m，顶板标高为148.80m～159.05m。褐黄色，可～硬塑，成分主要由粉、粘粒组成，含砂约10%～15%。（6）泥质粉砂岩残积粘性土（Qel）④：层厚1.60m～5.40m，顶板埋深为6.30m～15.20m，顶板高程为145.02m～157.16m。（7）土状强风化泥质粉砂岩（J3dl1a）⑤：揭露厚度0.80m～15.00m（部分基坑外围孔未揭穿），顶板埋深为7.40m～18.90m，顶板高程为142.62m～155.81m。（8）碎块状强风化泥质粉砂岩（J3dl1a）⑥：揭露厚度1.20m～19.90m（部分基坑外围孔未揭穿），顶板埋深为13.20m～20.10m，顶板高程为140.77m～150.13m。（9）中风化泥质粉砂岩（J3dl1a）⑦：揭露厚度为2.30m～10.40m（未揭穿），顶板埋深16.70m～38.60m，顶板标高122.03m～146.49m。

上述各风化泥质粉砂岩（J3dl1a）受内外地质应力和不均匀风化的影响和作用，局部残留有相对软弱或坚硬夹层（见表2），且不排除钻孔之间尚有类似夹层存在。

4.水文地质条件及评价

4.1地下水类型及埋藏情况

工程项目地下水主要存在和运移于素填土①的孔隙、残积土④和土状强风化岩⑤的孔隙、网状裂隙和碎块状强风化岩⑥、中风化岩⑦的裂隙中。地下水类型在上部填土①为潜水；在下部残积土④和各风化基岩（如中风化岩⑦）为潜水或微承压水。地下水主要为大气降水下渗和相邻含水层的侧向渗透补给，并总体随剥蚀低丘向丘间谷地渗流排泄。其中素填土①属中等透水性，但水位和水量受季节变化影响较大；碎块状强风化岩⑥、中风化岩⑦裂隙大多呈闭合状态，导水性和富水性总体较差，但不排除部分基岩破碎带有较大水量的可能；其余各岩土层属弱透水、弱含水层或相对隔水层（②、③层），富水性差，受项目现场地形、地貌和降水影响，地下水位埋深变化较大。

4.2地下水腐蚀性评价

结合水质分析情况和项目环境条件，依国标《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）的有关标准评价：现场地下水对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土中钢筋在长期浸水状态和干湿交替下，亦具微腐蚀性。另据省标《岩土工程勘察规范》（DBJ13-84-2006）表12.8.6評价，地下水对钢结构具弱腐蚀性。

地下水位以上地基土（素填土①）对建设材料的腐蚀性，采用“南平市武夷新区博物馆和文化中心”勘察成果，地下水位以上地基土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性；土对钢结构具弱腐蚀性（电阻率在50Ω·m～100Ω·m之间）。

5.岩土工程分析与评价

5.1地基稳定性与适用性评价

据区域地质资料，拟建项目及其附近无全新活动性断裂通过，不必考虑活动性断裂的影响。场地基底为侏罗系兜岭群下段泥砂岩（J3dl1a），场地内未发现有明显疏松的断裂破碎带、溶洞等不良地质作用。场地已回填整平，现状较平坦开阔，无滑坡、崩塌、泥石流的不良地质现象，也未见有地面塌陷、地裂缝的地质灾害。另据钻探揭示，拟建场地除上部松软土层（①～）较厚，另在个别地段因风化不均而残留有相对软、硬夹层外，勘探过程未发现有隐伏沟滨、古河道、地下洞穴、临空面等对工程施工不利的地下埋藏物或构筑物，也不必考虑砂土液化和软土震陷的危害。

综上所述，本项目基底无活动性断裂、滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝、隐伏沟滨、古河道、地下洞穴等影响场地稳定性的不良地质作用与地质灾害或不利埋藏物，也不必考虑砂土液化或软土震陷的危害。经对场地上部松软土层（①～2a）采取相应的处理措施后（如采用桩基）现场与地基可以稳定，较适宜拟建项目的建设。

5.2地基均匀性评价

拟建项目原地貌主要为剥蚀低丘及丘间谷地，受内、外应力的地质作用，各岩土层的分布、埋深、厚度和性能变化较大。主要表现为：素填土①为新近回填，且未经专门压实处理，均匀性差；粉质黏土②、粉质黏土③、残积土④、土状强风化岩⑤层位不够稳定，厚度或埋深变化较大，且④、⑤层为特殊性岩土，受风化差异影响，标贯击数变化较大，均匀性较差；下伏碎块状强～中风化基岩（⑥～⑦）层位总体较稳定，但岩面起伏较大（局部地段岩面坡度≥30%），且各风化基岩自身的力学性质也因风化或破碎程度不同而有所差异，均匀性偏差。

根据上述各岩土层的分析，持力层层面坡度，以及同一建筑各处地基土压缩性的相似性和差异性，综合考虑本项目属不均匀型地基。但场地中、下部各岩土层属中、低压缩性，通过采取适宜的基础类型和合适的持力层等施工或结构上的处理措施后，一般可满足拟建物设计的变形要求。

5.3地震效应

据国标《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）附录A，拟建项目位于南平地区建阳市，属抗震设防烈度6度区，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组属第一组。

拟建场地内虽局部分布有软塑状粉质黏土2a，但场地位于抗震设防6度区，不必考虑软土震陷的问题。另项目内无饱和砂土或粉土分布，也不必考虑砂土或粉土液化问题。

项目原地貌为剥蚀低丘及丘间谷地，后因片区开发需要而进行大面积挖填场平。现场场地较平坦开阔，但大多地段上部松软土层（①～2a）的综合厚度较大（大多>5m）。依《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）有关标准和相关条文说明进行区分，总体属对建筑抗震不利地段。

5.4地基变形特征预测

本工程属框架结构，地基变形特征主要由相邻柱基的沉降差和沉降量控制。另拟建项目的地基基础设计等级为乙级，需进行地基变形验算，并满足其变形要求。

当拟建物采用冲、钻孔灌注桩，以中风化岩⑦（局部以碎块状强风化岩⑥）为桩端持力层时，因各风化岩（⑥、⑦）的压缩性低或很低，桩基沉降量小（据施工经验，桩基沉降量一般≤30mm），在采取措施确保成桩质量的条件下，一般可满足其变形要求。另对于钻、冲孔桩而言，桩基沉降量在很大程度上主要取决于孔底沉渣的控制，建议必要时可采取在孔底预埋高压注浆管进行高压注浆加固处理。

鉴于碎块状强风化泥质粉砂岩⑥与中风化泥质粉砂岩⑦的强度和变形模量有一定差异，建议在设计时仍需考虑可能产生差异沉降的问题，并采取适当加强拟建物基础和上部结构刚度和整体性等处理措施，以协调其差异沉降，保证拟建物的安全使用。

5.5地下室防水、抗浮评价

拟建工程为地下1层，设计高度为4m，设计底板标高为156.1m。因地下室底板基本位于地下水位以下，且雨季时（尤其是台风暴雨期间）地下水位还会上升，因此，地下室设计与施工应考虑地下水的渗水和浮托作用，进行抗浮稳定性验算，并采取相应的防水和抗浮措施，以确保地下室的安全使用。

拟建地下室属永久性抗浮，需通过抗浮验算，并采取相应的抗浮措施。抗浮方法建议结合拟建物基础类型的设计，设置抗拔桩，抗拔桩的抗拔承载力应通过现场抗拔静载荷试验确定。

根据项目地形地貌特征、区域水文地质条件、地区气象特点、场地设计地坪及未来场地周边的市政排水系统，建议地下室防水、抗浮设计的最高地下水位按设计室外地坪标高以下1m考虑。

5.6基坑评价

根据项目周边条件，基坑侧壁破坏情况，开挖深度和项目地质、水文条件，本基坑工程安全等级为二级。

为确保基坑开挖安全和地下室正常施工，基坑施工时应采取相应的防护和地下水处理措施。据了解该工程拟先行施工，根据基坑周边环境、场地地质及水文地质条件，建议本基坑采用放坡（或分级放坡）开挖，临时放坡坡率建议视开挖深度按1∶1.25～1∶1.50考虑，并对坡面采用挂网喷浆处理，以防雨水冲刷坡面或地下水渗流潜蚀而造成边坡失稳破坏。

6.结论与建议

（1）本项目无活动性断裂、滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝、隐伏沟滨、古河道、地下洞穴等影响项目稳定性的不良地质作用与地质灾害或不利埋藏物，也不必考虑砂土液化或软土震陷的问题。经对场地上部松软土层（①、2a）采取相应的处理措施后（如采用桩基），场地与地基可以稳定，较适合拟建工程。（2）根据拟建项目的性质及工程地质条件，建议采用大直径冲、钻孔灌注桩，以中风化泥质粉砂岩⑧（局部碎块状强风化泥质粉砂岩⑦）为桩端持力层，并应进入持力层一定深度，保证其稳定性。另若同一建筑物采用两种不同持力层时（碎块状强风化岩⑦和中风化岩⑧），应采取适当加强拟建项目基础和上部结构的刚度和整体性等施工或结构上的处理措施，以防产生不均匀沉降。（3）本基坑工程建议采用放坡（或分级放坡）开挖，临时放坡坡率建议按1∶1.25～1∶1.50考虑，并对坡面采用挂网喷浆防护。基坑地下水建议采用集水明排的方法处理，或结合桩基施工的排、降水作业设置井点超前降水。（4）本场地位于抗震设防烈度6度区，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组属第二组。（5）拟建项目地下水对混凝土结构具微腐蚀性；对钢筋砼结构中钢筋在地下水位干湿交替和在长期浸水状态下均具微腐蚀性。另据省标《岩土工程勘察规范》（DBJ13-84-2006）表12.8.6评价，地下水对钢结构具弱腐蚀性。地下水位以上土质对混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋均具微腐蚀性；对钢结构具弱腐蚀性。故防止水、土对建设材料腐蚀的防护措施，应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-2008）的规定。（6）建议对场地填土进行系统的压实处理（如在工程桩施工前采用强夯处理），以防产生不均匀地面沉降或附加沉降。