岩土工程勘察与地基施工处理技术要点分析

薛荣，吴昊

（吕梁市建筑勘察设计院，山西 吕梁 033000）

0 引言

岩土工程勘察作业能够采集并评估工程项目环境信息、地质特征、岩土条件数据，及时发现工程项目中所存在的地质隐患，可为地基施工处理技术的选择与应用提供依据。

1 工程概况

案例工程属于建筑项目，建筑面积与建设用地面积分别为3185.3m2、397.91m2，整体框架剪力墙结构，并未设置地下室。为确保该建筑工程项目能够高质量建设，于地基施工之前采用岩土工程勘察技术确定地质信息，并以岩土勘察结果为依据选择地质处理技术，力图最大限度保障地基承载性能。

2 基于工程实例的岩土工程勘察技术分析

2.1 勘察目标

岩土工程勘察的主要目标在于了解建筑工程施工场地地质条件，判断是否存在不良地质，若发现软弱地基，则需分析其成因、分布、类型与危害程度，总结数据信息，为地基处理技术的选择与应用奠定基础。在岩土工程勘察期间，需以抗震设防标准为依据评估地基条件，同时通过基础调查检测地下水情况，若存在地下水，则需明确地下水藏深、类型、动态信息，为地基处理技术提供数据支撑。总而言之，岩土工程勘察结束后，需为基坑开挖作业提供技术参数，评估地质条件，分析地基承载能力。

2.2 勘察方法

为全方位了解案例工程项目地质条件，混合运用物探、钻探、坑探技术。在实际勘察期间，为避免钻探作业破坏既有地下管道，临近地下管道的区域采用人工方式进行开挖，而其余区域则借助机械设备勘探。正式开始勘察作业后，对内业、外业工作详细划分，结合工程概况分析各类岩土工程勘察技术可行性，最终决定混合采用多种技术完成岩土工程勘察任务。

2.3 勘察结果

2.3.1 岩性分析

勘察发现，工程区域主要存在以下土层。

（1）表层素填土。由粉质黏土、泥岩碎块、砂石构成，粒径区间与厚度区间分别为20 ～500mm、0.6 ～10.0m，土层整体略显疏松湿润。

（2）红黏土。由黏粒、粉粒构成，呈灰黄色、棕黄色，无晃动现象，干强度、韧性均为中等，厚度处于0.60～19.70m。红黏土多见于斜坡、边坡区域。但据勘察发现，局部区域的红黏土下放存在大量淤泥质土、黏土与淤泥，导致该区域呈现为软弱土层，且土层厚度较大，混有石块、石屑及腐殖质。

（3）砂质土层。该土层整体疏松湿润，呈灰黄色，由矿物（如石英、长石）构成，矿物含量处于35%～65%。对砂质岩性进一步分析，发现其砂粒直径、厚度分别为3～15mm、1.20～5.00m。

（4）白云质灰岩。该层为下卧式基岩，呈灰白色，主要包括白云石、方解石。该岩层存在强风化现象，岩心破碎，多呈块状，少量为短圆柱，质地柔软；而中度风化带部分岩层局部坚硬，结构较为破碎，岩心呈块状。在勘察期间尚未发现场地区域内存在溶洞，从这一角度来看，案例工程项目溶蚀条件较好。

2.3.2 物理力学

对于场地内素填土，给出换填处理建议，在此基础上，运用标准灌注试验、直接剪切经验、土常规分析等方式对各土层承载力进行判断，最终得出红黏土地基与砂质地基的承载力最大值分别为140kPa、300kPa。综合对比实测数据与现场资料，发现施工场地周边岩体相对平坦，且岩性较为相似。对岩土物理力学性质进行确定，采用土壤力学实验、室内土工试验的方式明确红黏土承载力基本情况，整合区域现有资料后，最终确定红黏土地基可允许的承载力为140kPa，而对于岩体，则基于区域经验、地标信息得出其自然容重，在此基础上综合考虑节理裂缝发展趋势、岩层硬度，继而得出岩体地基承载力情况。对于中度风化岩体，则运用折减系数、时间效果系数与极限拉伸强度相乘计算得出。经上述岩土工程勘察结果分析可见，在现有地基条件下，素填土直接换填处理即可，且位于表层，易施工处理。红黏土层局部区域下部存在粘性土，且该部分软弱土层较厚，此外，因风化而产生的碎石土等同样在一定程度上降低了地基承载力与稳定性，导致该部分区域成为案例建筑工程项目地基处理的重难点。

3 以岩土工程勘察结果为导向的地基施工处理技术要点

3.1 技术选择

结合上述岩土工程勘察进行分析后发现，案例建筑工程项目存在软弱地基，主要表现为黏性土、粉土、砂土及因风化而形成的碎石土，且整体上软弱土层较厚，为保障该建筑工程项目高质量完成建设施工作业，需针对软弱土层进行处理应对。但在案例建筑工程项目中，场地相对狭窄，现场条件优先，最终根据案例建筑工程项目实际情况选用强夯法加固软弱地基。强夯技术的加固原理是借助专业强夯设备，将重型锤子（8～30t）移动到高空（6～30m）位置，确定夯击区域后使重型锤子自由下落，借助重型锤子自身重量所产生的冲击力夯实地基，该地基施工处理技术简单易操作，成本造价相对较低，且劳动强度相对较低，施工处理期间不会对外部环境造成影响，适用于大部分软弱地基，因此，在案例建筑工程项目，为解决软弱土层造成的地基问题，选取强夯法进行处理。在具体强夯施工过程中，按照施工方案完成夯点放线后，需结合地基区域实际情况复查夯坑，基于地基加固要求对各夯击参数（夯击次数、夯沉量等）检查并校验，以此确保夯击施工能够切实起到加固地基的效果[1]。除此之外，对于夯击点间距参数，应根据案例建筑工程项目加固土层厚度、现有土质条件进行确定，对于含水率高、渗透性差、土层较厚的区域，为保障夯击加固处理效果，需适当增大夯点密度，对夯点间距进行严格控制。

3.2 工艺施工

3.2.1 总体思路

结合案例建筑工程项目现有条件及软弱土层情况确定地基施工处理技术后，决定采用强夯法进行地基处理，强夯加固软弱土层，要求强夯加固处理之后的地基承载力与设计要求之间的偏差不可超过0.2MPa。根据建筑工程总体施工进度对软弱地基施工处理工期进行确定，最终将软弱地基施工处理工期定为20d。除此之外，为最大限度保障强夯施工加固处理效果，于正式强夯加固软基之前选取代表性区域作为试验区，开展强夯试验，强夯试验主要用于确定强夯技术施工应用期间的关键参数，如夯击次数等，采用强夯试验的方式保障加固处理参数有效性，继而确保强夯加固质量，切实提升软弱地基承载力。

3.2.2 处理深度

在强夯施工加固之前，对案例建筑工程项目中强夯处治为深度进行计算，以此得出强夯加固有效深度，以此确保强夯技术应用效果。计算公式如下：

式中：H——强夯加固有效深度，m；w——修正系数，是指对不同图纸之间的修正参数，通常为0.34～0.8；h——强夯施工距离，m。

按照案例建筑工程项目现有资料对强夯加固有效深度进行计算，所得结果如表1 所示。在具体强夯施工过程中，需根据单击夯击能及软弱地基具体土层类型确定强夯加固有效深度，以此方可最大限度提升建筑工程项目地基强夯加固施工处理质量。

表1 强夯加固有效深度

3.2.3 确定夯击能

单次夯击能是指强夯法施工期间，运用强夯机械设备单次进行夯击所形成的能量，该能量与夯击冲击效果直接关联，单次夯击可根据施工落距、重型锤子重量相乘得出。现阶段我国强夯法单次夯击能最高可达8000kN，但在具体施工期间，需根据工程具体地基状态确定单位夯击能参数，即每单位夯击所给地基所造成的能量。在当前强夯法实践施工过程中，需以地基具体组分确定单位夯击能，通常情况下，若地基组分为粗颗粒土，则其单位夯击能需于1000～3000kN·m/m2进行选择，而对于以细颗粒土为主的地基而言，其多在1500～4000kN·m/m2确定单位夯击能参数[2]。结合案例建筑工程项目来看，其对现有地基条件及夯击加固要求，运用强夯法对软弱地基进行加固时，将用于强夯施工的机械锤重定为100kN，而施工落距与夯击能分别设计为10m、1000kN·m。

3.2.4 夯击试验

不同类型的软弱地基所表现出的承载力与稳定性存在差异，为确保强夯加固效果，需根据工程案例实际情况合理确定夯击次数。而在案例建筑工程项目中，则借助夯击试验对所选取的代表性软弱地基场地进行测试，用于确定锤击次数，并进一步得出锤击次数与夯击量之间的关联，并以此为依据，得出夯坑最大压缩量、最小隆起量状态下的强夯施工加固方案。

采用强夯法对软弱地基进行加固时，为准确得出案例建筑工程项目所需的夯击次数，应于强夯试验期间，将第一次与第二次夯击力度控制在50mm 以下，两次平均值需低于50mm，若夯击能较大，则夯锤自由下落时不会在夯坑周围造成明显凸起现象。设计强夯试验时，需结合建筑工程项目具体情况进行分析，以免所得夯击参数无法真正适用于建筑工程项目，对强夯施工可行性、便捷性进行良好确定，同时在夯击试验过程中，需逐步增加与调整夯击能，以免因夯击冲击作用力过大而导致机械起锤问题[3]。具体确定夯击施工遍数时，需综合考虑建筑工程项目软弱土层具体情况，在案例建筑工程项目中，仅红黏土下方存在较厚粘性土，而其余影响地基承载力的土层为碎石土、砂土等，该类土层渗透能力强，因此，对于该部分地基区域，需根据的地基具体表现减少夯击遍数，但对于渗透性较弱且危害程度较高的区域，如红黏土下方存在较厚粘性土层的，则应适当增加强夯夯击遍数，通过夯击遍数的灵活调控而保障强夯加固效果，确保案例建筑工程项目地基承载力可切实达到设计要求。在案例建筑工程项目中国，其各个加固施工阶段均进行2～3 次的夯击，且均采用全夯方式进行加固处理，借助全夯方式进行轻捶，多次夯击，用于保障地基夯击加固处理作业的均衡性。除此之外，通过夯击试验发现，在重复性强夯夯击处理期间，需注意留出空隙，使地基内孔隙水能够在强夯压力下逐渐被排出。现阶段大部分建筑工程项目基础岩土均具有优异渗水性，因此，采用强夯法进行施工处理时，大概率运用连续夯击的方式进行加固处理，用于保障地基强夯加固效果。

3.2.5 夯击点位

为保障强夯法能够切实起到加固处理软弱地基的效果，需根据地基夯坑具体情况确定夯击点位置。在案例建筑工程中，将夯击点位设计为等边三角形，具体夯击点间距需以有效处理深度、土壤性质具体情况进行确认。案例建筑工程项目将夯击点之间的间距的控制在4500mm 左右，因等边三角形的排列原因，所有击点间距应处于4.5～6m，首次确认夯击点位情况后，要求之后每次夯击点位间距均需与该布置方案大致相同，具体细节可根据据夯击作业进行细节动态调整。对案例建筑工程项目中强夯加固设备进行总结，其采用圆形夯击锤（10t），其内部为混凝土，外部采用钢板焊接为外罩，以此构成一个完整的圆强夯锤，此外，运用履带式起重机机起吊圆形夯击锤，于吊杆末端加设副门框，用于提高吊车运行稳定性[4]。

4 结语

综上所述，岩土工程勘察与地基施工处理技术之间存在紧密关联，在案例工程中，经岩土工程勘察不仅确定了工程项目详细地质数据，还发现该工程项目局部区域存在软弱土层，极大降低了地基稳定性，为保障工程建设效果，需对该软弱土层进行处理，而因场地受限，故选用强夯法处理软弱地基，对强夯处理深度、夯击能、夯击次数、夯击点位等参数详细确定，加固处理后，地基稳定性与承载力符合要求。