城市建筑工程的岩土勘探及地基处理技术分析

文／饶建平 江西省中环岩土工程勘察院 江西南昌 330001

引言：

目前，我国社会经济始终处于飞速发展阶段，经济的发展中，建筑工程产业做出了巨大贡献。城市建筑工程，其建设目的为满足人们生活、工作对于建筑物的需要，并促进城市化建设进程进一步深入。目前，城市土地面积十分稀缺，大量建筑工程往往需要在相对偏远区域选址，而基于地质环境的复杂性，必须依靠有效的岩土勘探技术掌握地质实际情况，并结合行之有效的地基处理技术，保证建筑物施工、使用阶段的稳定性与安全性。因此，面向城市建筑，从事岩土勘探以及地基处理技术的分析，可促进我国建筑工程质量的全面提升。

1、城市建筑工程岩土勘探及地基处理技术的重要性

1.1 城市建筑工程岩土勘探重要性

所谓建筑工程岩土勘探，即在对城市建筑工程项目与实际需求综合考量背景下，基于工程地质学理论、方法、技术手段，针对施工场地的环境特征、地质情况、岩土工程等级进行数据勘察、数据分析、数据评价，最终将勘察结果，以报告形式提供于建设单位、施工单位[1]。

作为城市建筑工程项目不可或缺的建设实施环节，在城市建筑工程项目设计、施工之前，施工单位，需要委托岩土勘察专业单位，严格遵循相关规范要求开展岩土勘察工作，从而为后续城市建筑工程项目的规划、设计、施工环节提供准确依据、有效指导，确保城市建筑工程项目充分理由有利条件，规避不利条件，结合实际岩土情况，因地制宜选择施工技术，保障城市建筑工程施工的顺利性。综合分析，城市建筑工程建设期间，岩土勘探，是整个岩土工程的“基石”内容，倘若缺少高质量的岩土勘探，即便建筑物外部结构质量再好，一旦暴露不良地质问题，建筑物乃至周边环境都将受到严重影像。如某城市工厂建设阶段，因施工选址周边工程地质十分理想，非地震区域且岩体高度稳定、岩层较厚，工程地质图内几乎不存在不良地质现象，故该工厂建筑建设单位，在未开展彻底的岩土勘察背景下便开始施工。然而该工厂所在城市为滨海城市，为地质构造十分发育地段。场地平整阶段、基坑开发阶段，出现岩体暴露、倾角陡峻且走向错综问题，同时展现出节理发育且碎裂严重的接触断裂带轮廓，故建设单位只能将施工场地向北部移动，造成大量经济成本与时间成本的损失，严重延误项目工期。可见，岩土勘察对于保障城市建筑工程建设的顺利性，具有至关重要之价值[2]。

1.2 城市建筑工程地基处理技术的重要性

一切建筑物荷载，最终都需要向工程地基传输，工程建筑物地上结构、材料均有着极高的强度，但工程地基土则有着较低的强度以及巨大压缩性比，因此建筑物的建设，极易导致工程地基变形问题。为确保城市建筑工程建筑物在施工、后期应用期间的安全性、耐久度、稳定性，施工单位必须采取科学、合理的措施对地基进行处理。建筑工程地基处理，包括岩土加固、基础工程两种措施，建筑工程施工阶段，部分工程无法对地基基础工程性质加以改变，需要采取基础工程，同时部分建筑物，需同时针对地基岩石、地基土进行加固处理，该处理的目的在于改善岩土工程性质。

城市建筑工程建设阶段，施工单位因地制宜采用合理的地基处理技术，（1）能够改善地基的剪切破坏特性，避免因地基承载力不足导致建筑结构失稳，亦或是土方开发阶段边坡失稳。（2）地基处理，可改善地基的压缩特性，避免因地基高压缩性导致建筑物沉降、差异沉降问题。（3）地基处理有助于改善地基透水性，避免出现地基渗漏，亦或是基坑开完作业时出现流沙、管涌问题。城市建筑工程的地基处于地下，特别是高层建筑，地基深度较大，经常会遭到地下水对地基带来的侵蚀作用，这一问题主要源自于特殊的地理环境。倘若地基被地下水侵蚀，则建筑物的安全性将受到严重威胁。开展有效的地基处理，可让建筑物地基有效抵御地下水侵袭，不仅可提升地基、建筑物安全性，稳定性，且可实现地下水压力的有效缓解。（4）地基处理可实现地基动力特性的改善，避免地基液化，且提升地基的抗震性能。（5）地基处理可对特殊土质的不良地基特性加以改善，提升建筑物施工、使用期间整体的稳定性，规避不良地基特性带来的诸多安全性影像[3]。

2、城市建筑工程岩土勘探内容与工作要点

2.1 城市建筑工程岩土勘探内容与方法

城市建筑工程岩土勘探内容如下：

（1）地质形态勘察。城市建筑工程设计、施工之前，需依靠专业勘察单位开展有效的地质形态、地质构造、地质条件勘察，不仅需要勘察施工场地，且对于建筑选址附近区域亦需进行详细勘察。同时，岩土勘察技术人员，需针对施工现场空洞现象、不明物体开展勘测，最终面向城市建筑工程建设、施工单位提供勘察报告。

（2）确认岩土参数。岩土地质勘探作业阶段，若要针对岩土工程实现全方位了解，需针对岩土参数充分掌握。尽管岩土勘察工程有较大难度，且工序十分复杂，但实际勘察阶段，技术人员仍需要针对岩土具体参数进行详细勘察、记录，如岩土颗粒度情况、岩土风化情况等。

（3）划分岩土界面。岩土勘探期间，施工场地内部岩土工程，需严格按照不同土层进行详细划分，以便以后续城市建筑工程施工单位，可对施工现场情况充分了解，快速找到不同位置岩土差异。此外，岩土勘察技术人员，还需对不良地质结构类型加以明示，为建筑施工奠定基础。

（4）技术检验与交流。就岩土勘探技术人员角度而言，其不仅必须全面掌握地质勘察相关技术、专业知识、设备操作方法，还需具备高度丰富的实战经验。实际技术检验阶段，技术人员需采用足够严格的检验方法，而人员之间的交流、沟通便是技术检验关键手段。交流阶段，岩土勘察技术人员，可快找到自身缺陷、不足以及面对城市建筑工程项目开展岩土勘探期间存在的问题，采取科学方法加以改善、弥补，确保面向城市建筑工程项目岩土勘察的精准性、真实性。

（5）资料管理。完成城市建筑工程项目岩土勘探作业后，技术人员需针对勘察资料、数据加以整理、分析。资料、数据的整理与分析具有较高的难度与工作量，故岩土勘探单位需指定工作人员完成该项工作。资料管理期间，同时还需对勘察结果进行复审，确保及时发现初步审核阶段因人为因素所导致的误差问题，在发现问题后技术纠正、解决或是重新开展勘察工作，全面提升城市建筑工程项目岩土勘察准确性。

此外，新时期下，城市化建设中的建筑物，以多层建筑、高层建筑为主，同以往建筑工程相比，高层建筑具有更高的施工难度，因此岩土勘探，在建筑工程项目中的地位日益提升。而开展城市建筑工程项目岩土勘察期间，除了完成上述工作内容，技术人员还需合理控制勘察阶段的噪声，且充分考量气候条件、环境因素，以地基具体要求合理选择勘察、分析技术手段[4]。

2.2 城市建筑工程岩土勘探工作要点

城市建筑工程岩土勘探工作要点有三，其一为良好确定勘察依据，其二为合理整理、编录资料，其三为合理选择勘察测试方法。

2.2.1 良好确定勘探依据

关于良好确定勘探依据，（1）技术人员需要制定好足够合理的勘察纲要。所谓勘察纲要，为指导岩土勘察每一项具体工作的纲领。同时，相关建筑市场部门，应加强对岩土勘察市场的管理与监督，加强勘察单位勘察纲领文件的监督、审查，避免出现越级勘察、盲目勘察。同时，加强对勘察报告的审查，针对报告内的勘察质量、工作量、资料数据开展深度分析，并逐一排查，特别是针对场地稳定性评价结果、基础选型的论证必须重点把关。

（2）严格确认施工场地地层的工程地质性质。当工程地质性质良好，厚度达、埋藏浅，可适当降低勘探孔深度，并合理放宽勘探间距。倘若地层的工程性质较差，则应合理加深勘探孔深度，并加密勘探的间距。

（3）划分野外地层期间，必须足够详细，严格遵循颜色、状态、适度进行划分，必要情况下考虑钻进难易度，岩心采取率，从而为室内资料提供真实、详细的地质材料。与此同时，若施工单位采取多钻机共同作业，必须率先集中技术人员进行一至两个勘探孔的探测，采取统一的编录形式，确保野外地质的分层、描述、定性高度统一。

2.2.2 合理整理、编录资料

整理城市建筑工程岩土勘探资料，（1）必须安排现场技术人员参与，避免外部作业人员完成勘探作业后，直接将现场编录、原始班报交付报告编写部门后甩手不管，继而导致二者脱节。（2）严格开展编录资料、现场测试结果、化验结果、拍照结果的对比，一旦发现异常情况必须及时查明原因，保证资料的准确性、真实性。在勘探技术要求背景下，报告编录入员，必须以规范与当地通常格式为依据加强不同类型资料的整理，整理结果在自检基础上，勘探单位应安排专门人员进行复检，确保不存在任何纰漏，最终基于资料整理成果形成勘察报告。（3）城市建筑工程岩土勘察场地，其岩土的特征、建筑物类型、勘察的要求均有所差异，故勘察报告的编写不可直接借鉴以往形式生搬硬套，应加强对重点内容的突出，且勘探报告整体必须具备针对性，特别是针对场地稳定性、地基变形、地基承载力、地下水的评价必须充分突出。

2.2.3 合理选择勘探测试方法

不同勘探方法，均具有其特殊的优势、劣势以及适宜性，对于勘探装备、手段以及取样方法，勘探技术人员必须对其均充分掌握。目前，一部分岩土勘探企业为节约成本，大量布置静探孔，甚至开展全静探模式。沿海地区城市，湖沼相同海相冲沉积平原通常分布大量淤泥、填土、淤泥软质土，同时有较深的地下水位埋藏，上述条件下静力触探效果较好。但面对山前冲洪积地层，静探便无法实现良好勘探效果，再例如河床河漫滩相沉积地层，静探测试结果也同样无法准确获取地层实际数据，多数情况下勘探获取的强度变形指标都会偏高。因此，城市建筑工程岩土勘探阶段，应结合实际的基础性质，采取针对性、适宜性较高的勘探测试手段、方法，同时可采取其他领域的探测技术，如物探阶段内的地质雷达法、电法勘测或是弹性波测试等，继而对岩土勘探精准性、真实性做出保障[5]。

3、城市建筑工程地基处理技术分析

3.1 天然地基处理

在城市建筑工程中，天然地基具有十分广泛的应用性，其根本原因在于天然地基处理技术，其有着较强的稳定性与强度，满足城市建筑设计整体需求基础上，亦可对天然资源重复利用。通常，天然地基主要以一般土地构成，其经历长时间沉淀后，有着十分明显的特点，且每一个层次对应的实际强度等各种指标均有所差异。城市建筑工程中对天然地基的应用，需要在厚度较大、承载力最强的土体之上设置持力层，同时需计算土体下卧层具备的承载能力。自然形成的地基，必须具备超强承载力，且需要确保不会基于外力作用出现明显压缩，即便出现压缩也应呈现为均匀形式，必须杜绝出现不均匀沉降问题。只有在满足上述条件，施工场地才可作为天然地基。

3.2 垫层换填处理技术

垫层换填处理技术，隶属专门面向软土地基的处理方案，其主要应用在软土分布在浅层的地质区域。倘若地基土层内，仅包含少量的固体坚硬物，该情况下主要使用碎石、泥土进行填充处理。填充阶段，具体应用的方法，主要以建筑工程实际施工情况所选取，包括人工填充、机械填充。在采用机械或是人工针对地基内较浅涂层实现抽取之后，运用其他坚硬的材料加以替换，完成换填作业。

采用垫层换填处理技术期间，换填时施工单位需对填埋实际深度进行关注，一旦发现实际深度超出1m，该工况下需要设置土工布，以有效提升换层承载能力，促进其发挥最佳性能。运用垫层换填处理技术实现地基的处理，不仅可实现地基加固目标，且可有效解决北方地区冬季温度过低所引发的地基冻胀问题[6]。

3.3 振冲碎石桩技术

振冲碎石桩技术，同其他地基处理方法具有较大差异，隶属组合式地基。城市建筑项目对振冲碎石桩技术应用阶段，主要利用施工振冲设备，来产生水平方向巨大作用力，且一并利用高压水枪冲刷作业面，直至地基内形成满足设计深度要求的孔洞。实现孔洞的冲刷后，按照一定顺序，先后将预先准备的各种碎石等材料加入到孔洞内，材料添加过程中缓慢将孔洞内振冲设备抽出，以有效增强孔洞内碎石实际密度。

碎石桩的形成，高度依赖周边岩土带来的拥挤力，且振动施工影响下，会产生一定的咬合力继而形成桩体，随后对其挤压密实。在地基处理领域，可将碎石桩作为地基的组成部分，其能够一定程度起到支撑、固定之效果。故而，当城市建筑项目应用振冲碎石桩技术处理地基，则完成处理的地基隶属“复合地基”。

3.4 添加剂法

所谓添加剂，即将一些特定添加剂加入到地基土层之内，基于添加剂在涂层内发生的反应，让地基内涂层强度显著提升，继而促进地基承载力提升。就软土而言，其实际承载能力极小，无法支持施工机械作业，但在使用特定添加剂背景下，软土的强度将大幅度提升。添加剂法不仅施工便捷，且成本较低、效果显著，目前是在我国城市建筑领域中常用地基处理手段，而添加剂多数施工单位会采用水泥材料。

3.5 静载处理技术

静载处理技术，是在城市建筑工程地基无法达到强度要求背景下，于上方施加重物，对地基内的软性物质进行压缩，以有效增强其硬度。静载处理下的地基，具有较高硬度，其原理在于通过对泥土施压，排除泥土内的水分。尽管该方具有较好的地基处理效果，但应用阶段应加强时间的控制，在合适的时间才可使用[7]。

3.6 高压喷射注浆技术

高压喷射注浆技术，即在注浆法应用基础上，使用高压喷射技术，实现建筑工程地基的加固。应用高压喷射注浆技术阶段，首先需要使用钻机钻孔，将设置特殊喷头的喷射管插入地基深处。其次，基于高压脉冲泵释放高压，将浆液喷射到钻孔内，实现对土体的冲击、切割，在安装喷射流动的动压具有较快的速度与交大能力，土粒随之碧落，浆液会实现与一部分细小土料的互换，并随之将其带到土面之上。剩余土粒则会混合于浆液，待其凝固，土体内形成固结体，地基得到加固。

此外，对于注浆法而言，除高压喷射注浆技术同时，还包括劈裂注浆、电动化学注浆等注浆，不同的注浆方法，其适用范围自然有所差异，如渗透注浆适用于中砂以上砂性土、适应存在裂隙的岩石；破裂注浆适用于低渗透性土层；压密注浆名主要用于中砂地基、具备合理宜排水条件的粘土地基。电化学注浆，则主要适用于 渗透系数的地基土。

3.7 加载处理技术

加载处理技术，是基于对土质的压缩处理加以实现，压缩则来自于对土质施压重量，可让土颗粒密度大幅度上升。与此同时，加载处理技术还具备较为长效的作用，即防御有害物质的沉降以及渗透[8]。

结语：

岩土勘探与地基处理技术，均为城市建筑项目中不可或缺关键环节，直接决定这建筑物施工、后期使用阶段的安全性、稳定性以及建设单位投资效率。本文开展城市建筑工程岩土勘探及地基处理技术的分析，相关施工、建设以及岩土勘探单位，可以本文研究成果为依据，在合理开展城市建筑工程项目岩土勘探作业、地基处理作业同时，提升勘探精准性与处理质量，以全面促进我国城市建筑安全性、稳定性提升，并于宏观促进我国建筑工程项目在世界舞台的竞争力。