岩土工程中基坑勘察技术综述

2020-11-27从伟

建材发展导向 2020年11期

从伟

（中国建筑材料地质勘查中心安徽总队，安徽合肥 230000）

岩土工程已经成为土木工程重要组成部分，是工程项目施工顺利进行的基础。但在实际上，岩土工程自身具有一定的复杂性，整体施工难度大，尤其是在基坑勘察阶段容易出现质量问题，最终成为影响工程施工质量的重要因素。因此为了能有效避免质量问题发生，需要掌握基坑勘察的常见技术，这也是本文研究的目的所在。

1 岩土工程中基坑勘察研究

在土木工程中，基坑勘察技术主要具有以下特征：1）基坑勘察具有事故突发性与高风险特征，施工期间可能出现安全隐患；2）因为不同地区之间存在气候等方面差异，因此在基坑勘察期间要分析气候特征、水文条件等因素影响，正确认识基坑勘察中的区域性特征［1］；3）每个地区的地质环境有明显差异，导致基坑的条件存在差异。所以在选择基坑勘察技术是也应该做到因地制宜，选择理想的勘察技术；4）不同地区的地质条件会造成地形地貌出现差异，所以基坑勘察工程还需要临时变更。

对于岩土工程而言，基坑勘察已经成为整个工程项目中的重要组成部分，这是因为深基坑在岩土工程中十分常见，若在深基坑开挖施工中，若没有进行基坑勘察，而盲目的施工有可能破坏地层，最终影响工程项目的施工效果［2］。

2 在岩土工程基坑勘察中注意规避的问题

2.1 重视地形因素对勘察结果的影响

目前在岩土工程的地质勘察中，很多技术人员都不重视项目周围地形因素影响影响，造成基坑勘察结果不理想。例如在大型滑坡项目中，若工作人员没有观察四周的地貌特征，盲目勘察，只会将其作为一般的场地规划，未发现滑坡体，这种情况会严重影响工程项目的施工效果，甚至会破坏基坑结构稳定性。

2.2 勘察技术有限，勘察设备落后

虽然现阶段勘察技术已经得到长远发展，但是结合当前岩土工程的实际情况可以发现，很多勘察技术没有得到有效应用，大部分情况下在基坑勘察中主要采用工程地质勘察技术，而钻探取样技术、勘探孔勘察技术等先进技术应用效果不理想［3］。除此之外，相关单位勘察设备的更新换代速度慢，已经无法满足未来岩土工程基坑勘察要求。

3 岩土工程中基坑勘察技术研究

3.1 工程地质勘察技术

工程地质勘察是一种常见的技术，常被应用在普通地质的岩土工程中，以地区的原始数据资料为基础，整个技术的实施要点包括：1）勘察前先进行初步勘察，对岩土工程场地内的稳定性进行分析；2）按照《岩土工程勘察规范》的相关内容，结合岩土工程本身的特征，分析岩土工程问题所产生的不良后果，对拟建建筑物的安全等级进行分析，最终确定工程地质勘察等级；3）提供单体建筑物或者建筑群的详细勘察数据，了解岩土工程勘察资料以及岩土工程中岩土参数；针对建筑地基做单体评价，确定基坑类型、基础形式以及基坑支护情况等，针对工程施工期间的降水等情况提出针对性应对措施；4）了解建筑物范围以及地层结构情况，判断岩土层的物理性质；5）确定基坑范围内是否存在不良地质现象，判断不良地质出现的原因以及分布范围等，结合关键数据变化判断不良地质的危害程度；6）评估基坑地基土的地震效应，确定基坑场地类型，判断砂土、饱和土的类别等。

3.2 钻探取样技术

钻探取样技术能够直接反映出深基坑地质特征，该技术的主要优势就是能够穿越软弱土层，一般岩土工程项目中，地层结构变化大并且下方岩土层力学性质差，可以适当增加钻探孔，最终达到勘察的目的。钻探取样技术能够揭露地层情况并进行科学划分，鉴定岩土性质以及组分。同时通过钻探取样技术，能够判断地下水的成分，了解地下水的化学性质以及物理性质。除此之外，通过对钻探孔所采取的岩石样品进行实验，判断关键原材料的物理性质。

在钻孔取样期间，需要关注以下几点：1）钻孔取样的三要素包括直径、孔深以及方向等。正常情况下，地质勘察孔的钻孔直径为46-150mm，钻孔的深度0-150m，钻孔方向分为斜孔、定向孔以及垂直孔三种类型；2）钻探取样的基本程序。目前在钻进期间普遍采用冲击钻进、冲击回转钻进以及回转钻进等方法。提取的样本，将附着在钻具上与钻头一同提出，同时通过抽筒将样本随着取心器等提出空外，并通过冲洗液将样本排除到孔外。最后用冲洗液处理护壁。

以冲击回转技术为例，该技术是钻孔取样的常见技术，常被应用在硬塑或者可塑等高硬度土层。所以在岩土工程中，针对坚硬的黏性土层基坑勘察，一开始在切入土层时需要严格控制钻进速度，尽量以缓慢的速度钻进，这样在遇到坚硬土层时适当增加钻进压力。在钻进土层内部之后，在原有钻进速度基础上适当增速，利用回次进尺方法减少钻具钻进期间所遭受阻力。同时，为了避免孔底出现真空情况，在钻具回拉提升期间，需要严格岩土工程基坑勘察把控提升速度。在可塑性较强的土层实施钻孔取样时，冲击回转钻进应该始终维持在低速水平，并且在获取样本是应该将样本的采取率自作为重要评价标准。例如可以采用干孔卡方法，避免提取样本时出现脱落现象。

3.3 勘探孔勘察技术

目前在岩土工程基坑勘察中，勘探孔可以分为一般性孔与控制性孔两种，而结合现有经验可知，一般性孔的数量为控制性孔的两倍。随着相关技术发展，勘探孔勘察技术得到进一步发展，其中的关键技术包括：1）勘探孔深度应控制地基主要受力结构，一般当基层底面宽度小于等于5m时，勘察孔深对于条形基础不应小于基础底面宽度的3倍，对于单独柱基不应小于1.5倍，且必须要大于等于5m；2）针对需要做变形计算的地基，控制型勘探孔深度的计算需要充分考虑地基变形情况；在变形计算期间，针对中低型压缩土可取上覆土层有效自重压力的20%深度；针对高压缩性土层，取附加压力等于上覆土层有效自重压力的10%为最终深度；3）对于岩土工程基坑中存在地下构筑物时，无法满足抗浮设计要求，需设置锚杆位置，应保证勘探孔深度应满足抗拔承载力评价要求。一般控制性勘探孔应满足稳定性分布土层的需求，且按照土质条件以及荷载变化情况，一般勘探深度要大于等于基底下0.8-1.0倍的基础宽度；4）确定基坑场地的抗震类型，一般在邻近无可靠的覆盖层厚度资料时，可以按照岩土工程项目要求不止声波测试孔；5）针对有大面积地面堆荷载时，需进一步增加控制性勘探孔深度。

3.4 抽水试验

岩土工程的地质勘察中一直关注地下水情况，地下水含量较高会直接影响建筑工程的稳定性与安全性，所以通过抽水试验已经成为基坑地质勘察的重要组成部分，其作用主要集中为：1）通过抽水试验，能够有效分析地下水成分，能判断地下水的酸碱度与腐蚀性情况，并根据勘察结果确定防腐与防水工作思路；2）抽水试验能够判断地下水位变化情况，采取针对性处理措施，避免因为地下水变化而引发地基沉降［4］。

目前抽水试验的主要技术路径包括1）钻孔。试验中观测孔与抽水孔施工可以与勘察钻孔等结合在一起，在基坑勘察阶段，通过选择理想的试验位置以及孔深以及钻井钻孔，控制垂直度情况。正常情况下，观测孔被布置在地下水流向的垂直方位，一般抽水孔距离需要根据含水层的影响半径、厚度等进行评价，正常情况下抽水孔的激励为含水层厚度的1.8-2.0倍。一般岩土工程项目经常涉及野外作业，所以为确保抽水试验结果，可用选用直径为150mm的钻头，当钻孔深度达到理想埋深下，向孔内下套管，直至含水层即可；2）试抽水。抽水之前洗井，目前常见的洗井方法分为很多种，包括活塞式洗井法、潜水泵抽水洗井方法等。在利用潜水泵洗井期间，在抽完水后打捞孔内砂浆，再讲井泵以及抽筒等设备放在井内抽水。在正式抽水之前进行几次的试探性抽水，一般连续抽水的抽水量差距小于等于10%以内是才能进行实验；3）抽水试验。一般岩土工程深基坑抽水试验的持续时间为10h，在抽水期间，注意观察动态数位变化以及涌水量曲线等，根据水量与水落程之间关系，准确掌握深度。一般情况下，抽水试验需要三次降深，降深大小以及次数没有具体要求，可以自由安排。在抽水前试验阶段还需要观察气候变化，尽量在正常的气候环境下进行抽水试验。