深基坑工程中岩土工程勘察技术的分析

魏艺坚 谢信永 杨 娇 崔起飞 汪陈榕 黄智军

（福州工商学院，福建 福州 350000）

关键字：建筑深基坑；岩土工程勘察；BIM技术

在经济建设和社会发展期间，我国的城市化水平稳步提升，高层、超高层建筑开始兴起，深基坑施工的重要性日益凸显，相关理论研究和技术实践受到业界人士的高度重视[2]。深基坑支护技术对于建筑施工而言，是整个建筑施工流程不可或缺的一环。因此必须做好岩土工程勘察，从而给深基坑支护施工形成指导和帮助。对此，需对现场的地质环境和水文情况等因素展开分析，以确保施工安全，为后续施工提供保障。

1 工程概况

本基坑拟建场地位于惠州市大亚湾区。其北侧为龙华地产北侧路，路面为混凝土路面，路宽约12m。占地面积为14350m2，总建筑面积为58802.01m2，地上建筑面积为45920m2，地下建筑面积为11798.09m2，容积率约为3.2，绿地率30%，其中地块一主要拟建建筑物为1#～2#住宅楼，地块二主要拟建建筑物为3#住宅楼、公共管理用房、变电室、垃圾转运站。

2 岩土工程勘察的目的

通常而言，地质条件是基坑支护设计和施工需要考虑的重要因素，也会对施工质量产生深远的影响。针对项目所在地的不良地质情况，应因地制宜地给出整治方案，避免给项目埋下安全和质量隐患。需要对周边岩土层的类型、分布情况有深入的了解，才能根据其力学性能制定更合理的施工方案，通过查明地下水的埋藏条件，提供地下水位及其变化幅度和洪水位、提供抗浮设计水位等判定地下水和土对建筑材料的腐蚀性。提供地基变形计算参数预测地基沉降及建筑物的变形特征，提供抗震设计需要的场地卓越周期、平均剪切波速值、抗震液化判定和建筑场地类别和地基的地震效应。查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物。通过勘察工作，可以给施工图设计提供可靠的依据，使整个方案更加科学合理。同时，岩土工程勘察工作也为施工区域选择最合适的支护方式以及后续施工提供保障。本次勘察完成工作量，共布置钻孔69个，总进尺2210.30m，取土样共37件，水样3组，进行土的物理力学性质常规试验37组，水质简分析试验3组，土的易溶盐试验4组，岩石芯样单轴抗压（饱和）试验8组，进行现场标准贯入试验70次，剪切波速测试钻孔6个[3]，基坑勘探点平面布置图如图1所示。

图1 勘探点平面布置图

3 岩土工程地质条件及水文地质条件概况分析

3.1 工程地质条件

根据钻探揭露，场地内自上而下地层可分为四大层，即第四系人工填土层(Q4ml)、第四系冲积层(Q4al)、第四系残积层(Q4el)和白垩系砂岩风化带（Ky3）。其野外特征按自上而下的顺序描述如下：

3.1.1 第四系人工填土层(Q4ml)

填土：杂色，松散，稍湿，土质不均匀，主要由黏性土为主，含有碎石，碎径为2cm～15cm，硬杂质含量约30%～50%，回填时间小于15年，密实度及均匀性差，岩芯采取率90%～95%。该层在场地内钻孔基本揭露。

3.1.2 第四系冲层(Q4al)淤泥质黏土：黑色、灰黑色，饱和，流塑，主要由黏粒和有机质组成，具滑腻感，切面光滑，有腥臭味，干强度低，韧性中等，黏性较强，岩芯采取率90%~95%。该层在场地内仅ZK29～ZK46钻孔有揭露。

3.1.3 第四系残积层(Q4el)

粉质黏土：褐红、褐灰色，湿，可硬塑，原岩结构全部破坏，已风化成土状，遇水易软化，为砂岩风化残积物，锹镐易挖掘，干钻易钻进，岩芯采取率90%～95%。该层在场地内仅ZK1～ZK21、ZK47～ZK52、ZK57、ZK58钻孔有揭露。

3.1.4 白垩系砂岩风化带（Ky3）

④1-1土状强风化砂岩，该岩层呈灰褐色、褐色，大多数原岩结构遭到破坏，风化裂痕现象显著，用手触碰有较强的砾感，岩体呈破碎状态，岩芯呈现半土或土状，遇水极易造成软化，岩芯采取率为65%~75%，此岩层呈现不同程度的揭露。

④1-2碎块状强风化砂岩，该岩层呈褐红色、青褐色，大部分原岩结构遭到破坏，用手触碰有较强的砾感，岩体呈破碎状态，岩芯呈现半土或土状，遇水极易造成软化，岩芯采取率为65%~75%，此岩层呈现不同程度的揭露。

④2中风化砂岩，此岩层主要呈褐红色、青褐色，为层状、砂质的结构，此类岩石成分通常为石英，其内部结构遭到破坏，岩体破碎程度较深，主要以软岩为主，岩芯形状为长、短两种形态，应当采用钻方取芯，采取率为85%~90%。此层在钻孔阶段均出现揭露现象。

3.2 水文地质条件

通过对施工现场的勘察，场地内部没有地表水。依照采样的岩芯和水文地质的初步观测，规划建设场地的地下水主要由基岩裂缝水和孔隙潜水构成。孔隙潜水更多来源冲积层、残积层以及人工填土层，其中人工填土层具备极强渗透性，相对而言，冲积层和残积层中的淤泥黏土和粉质黏土透水性较差，基岩裂缝中的透水性中等。地下水的水量和水位受季节、地形影响较大。

勘探期间在各钻孔中测得地下水稳定水位埋深在1.70m~7.50m之间，标高+14.87m~+18.45m，平均标高+16.87m。地下水变化幅度在1.00m~2.00m之间[4]。

4 岩土工程分析评价

4.1 地基土工程特性评价

在勘察深度内，场地地基土主要由人工填土层、冲积层、残积层和砂岩风化带组成。人工填土层：填土为人工回填而成，密实度为松散，土质不均匀、颗粒组成及含量变化大，在较大的地面荷载作用下可能产生较大的沉降和不均匀沉降，不宜作拟建建筑物的基础持力层。冲积层：淤泥质黏土，呈流塑状，属高压缩性土层，工程性能差，不宜作拟建建筑物的基础持力层。残积层：粉质黏土，可以硬塑，压缩性较小，强度较大，均匀性较好，工程力学性质一般，承载力一般，宜作为对地基承载力要求不高的拟建建筑物浅基础持力层，强风化和中风化，工程性质良好，承载力高，是良好的拟建建筑物基础持力层。

4.2 地基稳定性评价

拟建场地下部主要由基岩风化带组成，上部分布有人工填土层。由于人工填土层的颗粒存在大小不一、分布不均等问题，严重降低了工程性质，甚至会造成局部沉降。

本场地基岩为白垩系砂岩，各岩层层面变化较大，地基中等复杂。强风化岩分布不均，厚度不一；中风化基岩风化不均匀存在强风化岩夹层，岩面变化较大。综合上述条件，本场地拟建构筑物地基变形特征为沉降差，地基均匀性为不均匀，地基稳定性差。

4.3 特殊性岩土

场地内存在的特殊性岩土为人工填土、软土、残积土和风化岩。总体来看，人工填土层不仅质地松软，而且较为不均匀，一旦受到较大的竖向荷载，就容易出现不均匀沉降从而可能滋生安全事故，并给项目质量造成严重破坏。软土：淤泥质黏土流塑，欠固结，场地内局部存在，该层含水量高，灵敏度高，属高压缩性土，工程性质极差。残积土和风化岩包括粉质黏土、④1强风化砂岩。其具有暴露时间过长易失水开裂、松散和吸水时易软化而降低地基承载力的特点，进行基础施工时，应及时浇注混凝土，防止水浸泡时间过长而降低地基承载力。

5 BIM技术在基坑工程中的运用

通过BIM技术构件3D模型，能将基坑工程施工信息展现出来，并且能够对基坑施工过程进行模拟，由于BIM的可视效果好，还能将平面图、立体图、剖面图、明细表等信息通过软件全部体现出来[5]。本基坑工程三维模型是用Revit2016版本创建的，通过可视化的3D模型，让施工人员和设计人员可直接在模型上进行沟通，显著地改善施工的质量和效率，保证基坑的稳定性，创建的基坑三维模型示意图如图2所示。

图2 基坑三维模型图

6 结语

由于深基坑支护施工阶段应充分考虑施工场地地质条件、施工风险等诸多影响因素，由此可见，全面深入的岩土工程勘察，是深基坑支护施工正常开展的先决条件。通过勘察工作，能够给深基坑工程设计和施工提供可靠的参数支持，并用BIM技术构建基坑三维模型。通过Revit软件构建可靠的3D基坑模型，有利于让施工人员和设计人员在模型上进行沟通，结合这两方面的技术，为深基坑工程设计与施工提供了重要数据，大大提高基坑支护工程的质量和效率，保证深基坑的稳定性。