复杂地质条件下详细勘察阶段应注意的问题及建议

李冬，张梦婷，郑金涛，梅涵，张宁

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

1 岩土工程详细勘察概述

1.1 勘察流程

岩土工程详细勘察结果作为施工的重要依据手段，其流程有：勘察方案编制→岩土勘察(包括：放点、测量、钻探、取样、原位测试、现场编录、实验室测试等工序)→现场资料与实验资料整理→编写报告[1-2]。

1.2 勘察报告的主要内容

勘察阶段一般可划分为：可行性研究勘察、初步勘察、详细勘察三个阶段，不同勘察阶段所侧重的内容和目的不同，本文主要对详细勘察阶段的报告内容进行阐述。主要内容包括：(1)勘察依据、目的、技术要求、勘察任务等；(2)工程概况：主要包括工程地点、名称、规模、荷载、计划采用的基础形式等；(3)勘察方法和勘察工作完成情况：勘察方案，包括勘察点布置、终孔原则、样品采集及试验方法；(4)场区地形、地貌、地质构造和环境工程地质条件；(5)岩土分层、岩土物理力学性质、风化情况；(6)场地地下水情况：地下水位情况，对混凝土腐蚀情况；(7)场地稳定性：地震发生情况，不良的地质作用；(8)地基基础方案及地基持力层选择建议；(9)主要图件：勘探点布置图，地层柱状图、剖面图，桩基持力层分布图表、原位测试和室内试验成果图表等[3-4]。

1.3 某LNG储罐桩基工程详勘报告实例

某LNG 储罐项目承担6 个储罐的岩土工程详细勘察任务，根据岩土工程勘察资料，场区内小型褶皱构造及小型断裂破碎带发育，部分地层层面揉皱转向。竖向节理密集发育，岩层层理明显，软硬不均。场地可见明显地层面被断层错断，断层多为高角度。场地露头见长石石英岩脉出露，场地地质情况较为复杂。

根据野外钻探资料，本工程共揭示了9个主要岩土层，如表1所示，根据现场钻探测试情况、室内试验数据和GB/T 50218—2014 《工程岩体分级标准》的相关规定，经综合判定，第⑦层中风化板岩和第⑦1 层中风化长石石英岩，其承载力较大，埋藏较深，可为桩基础提供良好的侧摩阻力和端阻力，可作为拟建建(构)筑物的桩端持力层[5]。

表1 场区内岩土分层表

2 复杂地质条件下详细勘察报告与实际施工的差异

2.1 勘探孔与周围工程桩岩性差异

由于场地范围内地层岩性变化大，岩层分布不均，地质情况极为复杂，详细勘察报告中部分勘探孔揭露岩层未能准确反映周围工程桩岩层情况。在储罐桩基工程一标段1#、2#储罐施工过程中，详细勘察报告中各勘探孔岩性与相邻工程桩岩性差异较大，主要表现为石英岩层、节理密集带、强风化岩层及软弱夹层出现情况明显多于详勘报告勘探孔所揭露情况，2#储罐场地范围内钻遇详勘报告未揭露的透辉石岩。所揭露的⑦2层节理裂隙极发育，强风化透辉石岩和强风化石英岩风化程度高，端阻力相对较小，均不宜作为该工程拟建建(构)筑物的桩端持力层。石英岩硬度较高，钻进过程中易出现旋挖机钻进困难、钻头磨损严重等不利现象。

2.2 勘探孔与工程桩持力层等高线差异

实际施工中各工程桩钻入的持力层深度与由详勘报告中等高线图计算的理论持力层深度存在较大差异，表现为1#和2#储罐场地范围内各360根工程桩中实际持力层深度大于理论值的工程桩数量分别有237根和332根。由此导致由等高线计算的理论终孔深度与实际终孔深度差别也较大，1#和2#储罐实际终孔深度大于理论值的工程桩有255根和334根，分别占360根工程桩总数的70.83%和92.78%(图1)。因等高线图失真造成实际持力层深度难以准确判断，导致工程桩超挖现象严重。

图1 工程桩理论终孔深度与实际终孔深度分布散点图(1#、2#储罐)

3 复杂地质条件下详细勘察报告应注意的问题及建议

3.1 复杂地质条件下勘探点布置应适当加密

勘探点的间距应视岩土层复杂程度而定。根据规范要求，详细勘察勘探点间距应符合表2中要求，当持力层面起伏大时应适当加密点位布置。采用不同类型桩的间距要求不同，摩擦桩宜为 20～35 m，端承桩宜为 12～24 m；当地层情况复杂，影响成桩质量时，勘探点应适当加密；复杂的地基宜采取一桩一孔[1]。

表2 详细勘察勘探点的间距

一般而言在沉积环境相对稳定时，地层从下部至上部由老到新分布，而当地质环境不稳定，由于构造运动，岩层受到强烈碰撞、挤压、拉伸等力的作用时，会形成褶皱、断层等地质构造，导致岩层可能会出现位移错断、新老倒转等现象，在这种复杂地质条件下需注意查明断层、褶皱的产状及岩层分布情况，在相应构造区域需加密勘探点的布置。在勘探孔揭露强风化岩、软弱夹层、节理密集带等岩层情况较多时，需查明岩层分布情况，在其范围内加密勘探点的布置。

3.2 复杂地质条件下勘探点取样数量、进尺深度应适当增加

在详细勘察阶段，勘探点原位测试和取样室内测试数量不足、勘探点进尺深度不足时，会影响勘探的效果和准确性，不能全面反映整个剖面岩层分布情况。

勘探点数量：采取土试样和原位测试的勘探孔数量应按规范要求不少于勘探孔总数的1/2，每个主要土层原位土样或原位测试数据不少于6组，持力层若有有大于0.5 m的夹层或土层性质不均匀时应增加土试样或进行原位测试[1,6]。

勘探孔深度：控制性勘探孔深度应满足地基变形验算要求；一般性勘探孔应达到持力层以下 3～5倍桩径，且不得小于3 m；大直径桩，不得小于5 m；遇软弱夹层时，应适当加深。在若钻到硬度高的岩土层时，深度可适当减小。嵌岩桩应嵌入稳定的基岩面持力层以下3～5倍桩径。在地质情况较为复杂时，如强风化岩层、软弱夹层、节理密集带、不均匀地层等应增加相应的取样数量，岩土测试种类应针对不同的地层和不同的地质条件采取不同的勘探深度和测试精度[7]。

3.3 相邻勘探孔持力层高度差应满足规范要求

根据规范要求，对于端承桩，相邻勘察孔揭露的持力层层面高度差宜控制为1～2 m[1]。在1#和2#储罐范围分别布置勘探孔34个和38个(图2)。1#储罐相邻勘探孔持力层层面高度差大于2 m的相邻勘探孔占比达76%，如详勘阶段勘察孔中xk18B与xk30、xk17B与xk29、xk17B与xk21、xk21与xk18B等相邻孔之间均存超15 m高度差梯度等高线，但实际施工过程中此5个勘察孔附近共有14根桩实际终孔深度超40 m，致使此区域实际工程量较岩面等高线超出较多，在2#储罐也存在类似情况。因此相邻勘探孔持力层面高度差的控制极为重要。

图2 中风化岩层顶面等高线图

4 结语

本文主要论述了岩土工程详细勘察阶段应注意的问题及建议，以某项目LNG储罐桩基工程详细勘察报告为例，系统阐述了详细勘察报告勘探孔所揭露岩性、等高线及由此计算的工程桩理论基岩面深度、终孔深度与实际施工的差异。针对复杂的地质情况，在实际勘察过程及报告审查过程中，勘探点的布置、勘探取样数量、进尺深度、岩性的准确判定以及持力层岩面高度差等方面应重点考虑，不满足要求的区域应进行补勘，避免因持力层面等高线图失真、及岩性判定不全面等因素而导致工程量增加、施工工期延长以及施工成本增加的不利现象。