岩土工程勘察对基坑支护施工的影响

2022-02-07吴士龙WUShilong雷颖LEIYing刘启航LIUQihang

价值工程 2022年1期

吴士龙WU Shi-long；雷颖LEI Ying；刘启航LIU Qi-hang

（中国建筑技术集团有限公司，北京 100013）

0 引言

深基坑作为建筑工程的重要组成部分，在实际施工过程中具有一定的复杂性和可变性，需要相关工作人员予以重视，能够从岩土工程勘察工作着手，为深基坑工程的实际施工处理提供重要依据，从而确保深基坑工程在实际施工处理过程中可行且稳定，为后续建筑施工提供保障。

1 深基坑工程中岩土勘察的重要性

①提供质量保证。工程师用科学的方法组织岩土工程勘察后，可以对现场的地质情况形成准确的认识,采取相适应的处理措施，制定完善的施工方案，使各项工作顺利开展，保证深基坑的施工质量，为后续工程建设工作的开展夯实基础。

②提供安全保障。深基坑施工中存在诸多干扰因素，若未在前期采取控制措施，易埋下安全隐患。做好岩土勘察工作后，应根据所掌握的现场情况提前处理，基于实际情况制定应急预案，一旦出现问题可及时响应，以免出现安全事故。

2 岩土工程勘察对基坑支护施工造成的影响

2.1 基坑土层

地质调查、勘探和取土是岩土工程勘察的重要内容。通过测试对工程地质条件进行定性和定量分析，查明工程现场地质条件，判断是否存在崩塌、软基、岩溶等不良地质现象，准确评估不良地质问题对工程场地稳定性造成的危害。由于岩土工程勘察工作不到位以及基坑支护工程的区域性特征，工程勘察活动对建设场地的地质环境造成不同程度的影响，导致原有地质条件产生变化，如采集土样时破坏了原有土层结构。地质调查工作较为粗放，没有发现全部的不良地质问题，基坑支护施工前仍存在部分不良地质问题未解决，如工程现场分布软土层，搭设基坑支护结构的稳定性较差，易出现支护结构变形失稳现象，无法发挥应有的支护效用。

2.2 水文地质条件

目前，在大多数岩土工程中，地下水分布在场地的土层中，地下水位不断波动，如果地下水位过高或水位变化幅度过大，将对基坑支护效果造成影响，出现基坑突涌水等一系列问题，存在施工安全隐患。开展岩土工程勘察工作，可以全面掌握工程现场的水文地质条件，如确定含水层埋深值、水流方向、测量水流速度等信息，在其基础上制定基坑地下水处理方案，将地下水位控制在安全范围内。岩土工程勘察工作直接决定了基坑地下水处理方案的可行性。

2.3 边坡稳定性评价

深基坑施工的成功主要取决于基坑侧壁的稳定性。借助岩土工程勘察和实测数据，对深基坑工程边坡稳定性等级进行科学评价。①对深基坑工程中岩土的分布情况进行科学调查和详细分析，需要测试施工区域内基坑侧壁岩土层的抗剪强度、重度等指标，通过分析区域内不同地层土质的结构和特点，对深基坑工程边坡进行综合、科学评价。②调查深基坑工程施工区域周边的地下水、地表水、建筑物等，分析评价施工时可能引发的边坡失稳的要素，在最大限度保证边坡稳定性的基础上，为深基坑支护工程的设计和后续的施工奠定基础。

2.4 深基坑工程岩土工程勘察现代化程度不高

随着现代信息技术的不断发展，在深基坑工程的岩土工程勘察过程中，充分利用现代信息技术已成为工作的关键，但就目前深基坑工程岩土工程勘察工作开展情况而言，我国深基坑工程岩土工程勘察现代化程度并不够，诸多先进技术并没有得到有效运用。比如GIS 技术，该技术属于一种地理信息技术，将其运用在深基坑工程岩土工程勘察工作中，能够有效提升勘察结果的准确性，但是很多勘察单位并没有给予该技术一定重视，即使有勘察单位购进了该设备，以及引进了该技术，却缺少专业的技术人员。

3 深基坑支护技术在岩土工程施工中的应用

3.1 锚杆支护施工技术

在深基坑锚杆支护技术的应用过程中，锚杆是该技术的重要工具。主要体现在：①通过锚杆另一侧衔接支护结构，有助于支护水平的提高；②锚杆另一侧插入结构稳定的岩土体中。通过当前工作的有效开展，可以保证深基坑支护的效果。针对深基坑支护技术的应用研究发现，该技术原理是通过锚杆对底层深处潜能进行受拉力调动，从而对工程起到稳固的作用。根据相关数据调查显示，锚杆支护技术有着诸多优势，不但操作流程较少，而且操作难度不高。这些优势的存在，使得深基坑支护技术得到了关注和重视。在实际的应用过程中，如果将该技术与其他技术进行有机结合，可以更好地实现支护施工目标。

3.2 深层搅拌桩支护技术

针对深层搅拌桩支护技术，其技术原理是通过石灰、水泥等物质的固化特性，并通过搅拌设备的有效应用，能够对固化剂和软土进行混合搅拌，通过固化反应于地下形成桩体，这样才能够保证软土地基强度得到提升。在实际的作业过程中，针对深度小于7m 的二级或三级基坑而言，如果需要对坑边到红线位置的间隔进行重组，深层搅拌桩技术将会发挥着重要的作用，能够最大程度地发挥出水泥的不透水性，并且有着较广的适用范围。与其他支护技术相比，深层搅拌桩支护技术有着显著的优势。①在原地基土的基础上，能够与固化剂做到充分搅拌，无须与土体进行换填。②在实际的搅拌操作过程中，所处的深度较大，并不会引发土体的侧向挤压效应，并不会影响现有建筑的基础。③通过合理选择固化剂，能够确保施工效果得到提升，在很大程度上减少了对环境的污染。当在居民区进行作业时，也不会对居民生活造成较大的影响。④通过对土体进行加固处理，将会改变土体本身的重度，合理抑制了基础沉降问题。

3.3 地下连续墙施工技术

对于软土地层中的基坑开挖，如果其深度超过10m，且周边邻近建筑物或地下管线对沉降和位移要求较高，地下连续墙为基坑的支护结构。根据相关数据调查显示，地下连续墙具有诸多有点，在深基坑支护施工中占据重要的位置。具体主要体现在：①由于墙体具有整体性好、刚度大等特点，这就决定着其结构与地基不会出现较大的变形情况，致使其在超深支护结构中得到了很好的体现。②用于各种地质条件，尤其遇到砂石地层或要求进入风化岩层时，钢板桩难以在施工中得到很好的应用，此时，可采用连续墙支护。③虽然能够减少施工所带来的影响，但是却有着相对较高的造价，难以及时对废浆进行处理。总而言之，该技术在基坑支护中有着快捷简便、经济可靠特点，得到了广泛的运用。

4 岩土工程勘察质量的提升策略

4.1 确定勘察目标

在一些岩土工程中，勘察工作缺乏目的性和重点性，使得一些勘察工作和获取的勘察资料没有实际价值，难以对工程场地的地质环境进行综合评价。无法准确预测地基土层物理力学性质在工程施工与使用期间内产生的具体变化。勘察人员应结合工程情况与已知信息，初步掌握岩土工程条件，在其基础上树立清晰的勘察目标与工作思路，如确定工程勘察范围、采集既有建筑高度等数据、考察地下设施布设情况与埋藏深度等。勘察人员在掌握工程条件与相关信息的基础上，明确岩土工程勘察重点，例如在工程现场分布大量水电管线等地下设施时，使用专业设备对地下设施的分布情况进行勘测，如确定地下管线类型、规模与埋藏深度。将地下水文勘测、土质调查等作为岩土工程勘察重点，采集水层埋深值与各类地层厚度等重要数据，在数据分析结果的基础上编制工程勘察文件，科学制定基坑支护方案。

4.2 制定科学可行的岩土勘察方案

在岩土工程勘察中，如果暴露问题后再采取处理措施，会明显增加处理难度，容易出现因资源投入增加而导致实际成果不足的情况，需要在岩土勘察前做好准备工作，基于现场情况进行预测，采取预防措施，提高主动性。以地质特性以及相应数据为立足点，根据可行性要求，生成全面的勘察方案。对比分析多种勘察方案，确定最具可行性的勘察方案，由专业人员按特定的流程以科学的方法做好勘察工作。勘察方案应具有较强的指导意义，涵盖的内容应具有全面性，包括施工方法、质量检查方法、质量评价标准等相关内容。

4.3 合理设置坑避形式

深基坑支护施工前，应做好以下几个方面：根据深基坑支护施工要求，针对坑壁后果，需要对其加强综合方面的考虑，并且要合理设置坑壁等级；根据水文地质条件、开挖参数、周边环境等因素，有针对性地选择坑壁形式。从基坑的角度来讲，如果其上部没有重要的建筑物，则需要将其深度严格控制在8m 以内，如果符合放坡条件的情况下，此时可选用坡率方法。在该方法的具体应用过程中，如果在坡率允许值范围内，根据具体施工的要求，可以结合工程的类比选择以及稳定边坡的坡率值进行考虑。

4.4 做好基坑监测

深基坑施工占地面积大。在过去的城市建设中，地下管线铺设广泛，类型多样，数量丰富，在空间上形成交错关系，易在深基坑施工的扰动作用下异常运行。在深基坑工程的岩土勘察过程中，应做好基坑监测工作，准确掌握现场情况。在实际施工中，以建设单位提供的控制点为主，将其引至基坑边，利用全站仪测量放样。监理单位站旁监督，提高施工的规范性，保证各项监测工作均能够落实到位。经过监测后，视实际情况采取安全防护以及处理措施，以保证深基坑施工的安全性，提高施工质量、缩短作业时间，达到提质增效的效果。基坑开挖易影响支护结构以及现状建筑物的稳定性与完整性，为最大限度减小不良影响，宜采取分层开挖、先撑后挖的方法，避免在开挖过程中已经设置到位的支护结构以及现有建筑物发生变形、位移等异常状况。深基坑工程周边的安全防护工作需要落实到位，应以掌握的现场情况为准，结合现有技术水平，制定监测方案，待方案通过验证后，由具有资质的人员参与监测工作，明确深基坑工程周边的实际情况，采取控制措施，避免现场施工对周边环境造成不良影响。

4.5 对工程施工现场的土质进行全面勘察

在深基坑工程的岩土工程勘察过程中，还有一个比较重要的勘察环节，即土体勘察，而土质勘察工作的开展主要是为了对实际勘察方式，以及相关支护方法的确定提供依据，因此需要相关工作人员能够给予一定重视。首先，在进行土质勘察的过程中，相关工作人员需要根据土质特性选择适当的勘察方法，并根据相关规定开展勘察工作。需要注意，如果在实际勘察过程中遇到软土层，那么相关工作人员就需要对设定好的勘察方案进行适当调整，进而有效提升勘察结果的准确性。其次，在基坑开挖以后，相关工作人员需要对新鲜且未扰动过的岩土进行直接观察，并将观察结果与对应勘察报告进行比对。另外，还需要相关工作人员能够从不同角度进行分析，比如是否存在填土、坑穴、古墓以及古井等分布问题；实际施工是否会对土质造成影响；施工过程中的排水是否会导致土质软化等。最后，在对土质进行勘察的过程中，相关工作人员可使用袖珍贯入仪进行实际勘察。另外，如果土质勘察情况较为特殊，相关工作人员可提取适量原状土样，将其带到实验室中进行相关实验。

4.6 做好地下水勘查工作

为了避免地下水对实际工程建设发展的影响，在深基坑工程的岩土工程勘察过程中，还需要相关工作人员做好地下水勘查工作。首先，相关工作人员需要度对工程现场地下水条件进行全面了解和掌控，并对地下水可能带来的不良威胁以及侵蚀影响进行透彻分析，主要是因为后续工程实际施工处理会涉及降水需求，因此也就需要对地下水分布状况等基础信息进行充分了解，进而制订出相应的处理方案，确保后期用水需求得到满足。其次，相关工作人员还需要对地下水的具体分布状况进行多角度分析，并对承压水以及潜水的具体分布表现进行充分了解和掌控，从而确保在后续深基坑施工处理过程中能够有针对性地应对相关问题。最后，由于地下水勘查工作具有一定的动态化特点，所以需要相关工作人员能够根据地下水季节性变化做出有效分析，并对地下水丰水期以及其他时期的表现进行全面把控，进而确保后期深基坑工程施工处理能够更加稳定，并能够在施工过程中有效应对地下水的季节性变化。

4.7 提高深基坑支护设计管理水平

提高深基坑支护设计管理水平是岩土工程中深基坑支护设计的优化策略。为了更好地保证岩土工程深基坑支护工作的顺利进行，相关施工单位在施工前必须加强对施工人员的安全责任检查，并制定符合该岩土工程实际情况、具有一定可操作性的深基坑支护设计管理机制，落实权责一致的制度，避免出现施工中存在问题无法追究责任等情况出现。而在实际施工过程中，许多施工单位挖出的基坑空间往往与支护结构位移问题有着直接的关联性，因此必须要保证其基坑空间的合理，也需要从深基坑支护环节进行设计，提高设计图的科学效果。施工之前，也要提前对于岩土工程所处的地理位置，周边的环境、气候、土壤等进行实地考察，并全面收集数据，通过设定与落实相关制度，确保这一环节的施工质量，坚持安全第一、以人为本的施工原则，更好地进行深基坑支护设计和施工。

4.8 对基坑边坡稳定性进行准确评价

在深基坑工程的岩土工程勘察过程中，除了上述七项重点任务外，相关工作人员还需要对基坑边坡的稳定性进行准确的评价，进而确保在开展深基坑边坡施工的过程中不会出现滑坡、塌方等问题。基于此，在进行勘察的过程中，相关工作人员要在开挖前对基坑土体进行全面了解，并制订相应的预防措施，将事故发生率降到最低。另外，相关工作人员在对深基坑边坡稳定性进行评价的过程中，还需要对深基坑岩土工程的内在条件及外在条件进行全面考量，进而有效提升勘察数据的科学性以及准确性。

4.9 规范岩土工程勘察流程

在现代岩土工程中，随着建设规模的不断扩大和基坑支护施工体系的不断完善，岩土工程勘察过程呈现出复杂化的发展趋势。勘察工作内容涉及现场踏勘、编制纲要、勘探点定位、高程测量、室内试验等方面，如果未严格按照规定流程开展工程勘察活动，将对勘察数据真实性与准确性造成负面影响，无法有效查明与全面评价建设场地的地质环境特征，出现违章操作等不规范行为。企业必须遵循相关技术规范与工程情况，结合以往工程的勘察经验，对岩土工程勘察工作流程进行明确规定，签订合同后，依次开展选派人员、现场踏勘、编制纲要、技术交底、勘探点定位、高程测量、勘探测试、室内试验及原始资料整理、审核评定、修改交付等工作，勘察人员不可私自篡改岩土勘察工作流程。加强岩土勘察监管力度，在各阶段勘察工作完成后，对勘察工作结果进行复核审查，确定勘察信息真实无误与工作流程符合规定后，再开展后续工作。勘察单位可将岩土工程勘察活动划分为可行性研究、初步勘察与详细勘察阶段，各阶段的工作重心、勘察目标与采取方法手段均存在差异。以初步勘察阶段为例，主要负责收集拟建工程的有关文件资料、初步查明地质地层构造、综合评价场地稳定性、初步评价基坑开挖与支护方案、确定初步勘察方法并布置点线等。