尹永川

（天水建筑設(shè)計院，甘肅 天水 741000）

0 引言

巖土工程勘察屬于工程建設(shè)的第一環(huán)節(jié)，也是工程設(shè)計的基礎(chǔ)。對于勘察方而言，必須準(zhǔn)確評價分析工程地質(zhì)條件，從而確?？辈熨|(zhì)量。為此，在項目施工前施工人員需要充分勘察項目情況，掌握施工現(xiàn)場的地質(zhì)特性與環(huán)境條件，以便結(jié)合工程實際確定合理的施工方案，盡量保障工程施工質(zhì)量。我國國土面積遼闊，地質(zhì)條件頗為復(fù)雜，這在一定程度上增大了巖土工程勘察的難度，復(fù)雜的地質(zhì)條件往往會影響勘察信息的準(zhǔn)確性。為此，有必要對復(fù)雜地質(zhì)條件下的巖土工程勘察技術(shù)與要點進(jìn)行研究，以期提高復(fù)雜地質(zhì)條件下巖土工程勘察質(zhì)量。

1 開展巖土工程勘察工作的重要價值

1.1 了解施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)狀況

在正式施工前，調(diào)查研究場地周邊區(qū)域的水文地質(zhì)條件，充分評估區(qū)域附近的水文地質(zhì)狀況是否會給工程建設(shè)帶來影響以及影響程度如何。這樣可以為項目建設(shè)提供有效的參考，也便于為評估項目建設(shè)的可行性提供依據(jù)。

1.2 了解施工周邊的地質(zhì)構(gòu)造

工程項目的穩(wěn)定性與適宜性在一定程度上受到了建筑場地區(qū)域與場地地質(zhì)構(gòu)造的影響。巖土工程勘察工作可以搜集場地周邊的地質(zhì)構(gòu)造信息，從而判斷場地與周邊是否存在活動斷層與斷裂帶，以及與施工場地相距多遠(yuǎn)，是否需要避讓以及是否符合避讓距離要求。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，同一單體建筑一定不能跨越活斷層，否則將導(dǎo)致嚴(yán)重的人財損失。

1.3 搜集場地地層結(jié)構(gòu)信息

巖土工程勘察通過對現(xiàn)場區(qū)域的地形地貌進(jìn)行分析，調(diào)查不同土層的物理力學(xué)性質(zhì)，判斷地基土強度以及變形是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，地基土有沒有液化與濕陷，有無軟弱夾層，并分析巖層的破碎程度與風(fēng)化程度。在此基礎(chǔ)上獲得施工區(qū)域的地質(zhì)變化信息，從而為工程施工提供有力的參考依據(jù)。

1.4 確定巖土施工是否可行

巖土工程勘察工作通過搜集工程建設(shè)區(qū)域的相關(guān)巖土參數(shù)，然后結(jié)合施工的其他要求，為項目施工的可行性評價提供有效參考依據(jù)，有助于減少不良影響的發(fā)生［1］。在施工前期與施工過程中開展巖土工程勘察工作，能夠更充分掌握現(xiàn)場區(qū)域附近的相關(guān)影響因素與可能的地質(zhì)災(zāi)害情況，這樣在建設(shè)初期可采取一些應(yīng)對方案，盡量防范相關(guān)影響因素的出現(xiàn)，確保項目建設(shè)的順利進(jìn)行。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件下巖土工程勘察的常用技術(shù)

2.1 地質(zhì)測繪技術(shù)

巖土地質(zhì)測繪的目的主要是調(diào)查所在區(qū)域的巖土地形特點，評估這一地區(qū)的地形特征、地貌特征以及地層組成、地質(zhì)構(gòu)造等情況，判斷是否有不良地質(zhì)作用存在。通過地質(zhì)測繪作業(yè)可以了解區(qū)域內(nèi)的巖土的成分、性質(zhì)、形成年代等等，也能鑒定巖土層的風(fēng)化情況。

2.2 巖層鉆探技術(shù)

利用機(jī)械設(shè)備、人力的作用沖擊鑿碎或旋轉(zhuǎn)切割巖石，獲得巖芯，便于工作人員分析巖層性質(zhì)、巖體風(fēng)化以及地質(zhì)構(gòu)造。利用從鉆孔中取得的巖樣與水樣，開展有關(guān)試驗，常見的有水文地質(zhì)與灌漿試驗、工程地質(zhì)試驗、長期觀測工作與地應(yīng)力測量等。與物探技術(shù)相比，鉆探勘探的精度更好，勘探效果更直觀。目前，在鉆探時常借助 DPP-100 型車裝鉆機(jī)，或選擇 30 型臺式鉆機(jī)。鉆探作業(yè)時選擇回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的方式，并用泥漿護(hù)壁，全部采芯。對于砂土層要求巖芯采取率高于 75 %，對于黏性土要求巖芯采取率高于 90 %；同時，要全面仔細(xì)描述不同土層的宏觀特征，全面記錄下不同土層的水平與垂直方向存在的變化，這樣才能為進(jìn)一步研究地層結(jié)構(gòu)分布規(guī)律奠定基礎(chǔ)，在采樣不同深度土層的樣本后需仔細(xì)研究，并明確復(fù)雜地質(zhì)條件下巖土的有關(guān)參數(shù)。

2.3 室內(nèi)試驗

根據(jù)擬建現(xiàn)場環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的巖土工程問題，確定相應(yīng)的室內(nèi)試驗進(jìn)行深入分析。通過室內(nèi)試驗來明確巖土有關(guān)物理力學(xué)指標(biāo)，從而為后續(xù)的巖土工程評價提供有力的依據(jù)。物理性指標(biāo)試驗通常包括下列幾種：測定土層的物理性質(zhì)試驗；顆粒分析試驗以明確砂土的具體名稱；壓縮試驗用于判斷土的壓縮性；水質(zhì)分析試驗用于對地下水化學(xué)類型進(jìn)行判斷［2］。

2.4 原位測試試驗

在開展靜力觸探試驗的過程中一般借助原裝液壓靜力觸探探頭開展測試，由計算機(jī)將獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與整理。選用標(biāo)準(zhǔn)落錘開展標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，通過落錘自由落體法進(jìn)行測試。在試驗前需仔細(xì)清孔，確保錘擊速率維持在 20 次/min［3］。此外，地基勘察工作中涉及的動力觸探實質(zhì)上也是一種原位測試方法，通過動力觸探試驗可以了解砂土、碎石類土、風(fēng)化基巖的相關(guān)物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)。

3 復(fù)雜地質(zhì)條件下巖土工程勘察的案例分析

3.1 工程概況

項目為天水市第一中學(xué)麥積校區(qū)體育藝術(shù)中心，位于麥積區(qū)花牛鎮(zhèn)峽口村東南部，長 110.0 m，寬 87.5 m，地上 3 層，無地下室，高 25.4 m，框架結(jié)構(gòu)，呈矩形南北向擺布，總建筑面積 21 801.0 m2。建筑物基礎(chǔ)型式和埋深待定。按照工程功能、規(guī)模和特征，本工程重要性等級為二級；場地復(fù)雜程度為三級（簡單場地）；地基復(fù)雜程度等級為二級（中等復(fù)雜地基）。該項目巖土工程勘察等級劃分為乙級。

3.2 勘察方法

現(xiàn)場勘察工作于 2014 年 7 月 18 日－7 月 30 日進(jìn)行。外業(yè)勘探采用鉆孔，結(jié)合超重型動力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、人工探井采取原狀土試樣等工作方法進(jìn)行。實際共完成勘探點 30 個，其中鉆孔 11 個，深度 17.0～18.0 m；人工取樣探井 6 口（與超重型動力觸探試驗孔相復(fù)合），深度 6.5～7.0 m；超重型動力觸探試驗孔 19 個，深度 15.9～18.1 m。采取原狀土試樣 18 件、擾動土試樣 26 件，水試樣 2 組。所采試樣由我院土工試驗室進(jìn)行了土的物理力學(xué)指標(biāo)測試、顆粒分析，水化學(xué)分析和地基土腐蝕性分析，于 2014 年 8 月 14 日提交出試驗報告。具體完成的工作量統(tǒng)計如表 1 所示。

表1 勘探工作量統(tǒng)計表

本次勘察測量標(biāo)高采用天水市城市建設(shè)坐標(biāo)系中的絕對高程（黃海高程系）?？碧近c標(biāo)高測量采用 GPS 全球定位系統(tǒng)測量［4-6］。

3.3 勘察結(jié)果

3.3.1 土層結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)鉆孔、探井巖芯編錄、現(xiàn)場原位測試及室內(nèi)土工試驗成果，建筑場地地層在勘探深度范圍內(nèi)自上而下依次劃分為素填土層①、粉質(zhì)黏土層②（分粉質(zhì)黏土層②1、粉質(zhì)黏土層②2兩個亞層）、圓礫層③。現(xiàn)將諸層分述如下。

1）素填土層①，分布于場地表層，為新近期人工分層回填碾壓成因，厚度不均一，土質(zhì)堅硬、密實，力學(xué)性質(zhì)好。

2）粉質(zhì)黏土層②，根據(jù)土質(zhì)物理性能指標(biāo)將該層分為粉質(zhì)黏土②1、粉質(zhì)黏土②2兩個亞層。粉質(zhì)黏土②1：具一定相變，硬塑-可塑-軟塑，無濕陷性，屬中-高等壓縮性土；經(jīng)處理該層可作為低層建筑淺基礎(chǔ)的持力層，不宜作為多層、高層建筑物基礎(chǔ)的持力層。粉質(zhì)黏土②2，硬塑，厚度 1.5～3.7 m，含水率高，呈飽和狀，土質(zhì)均勻、密實，黏性高。該層土質(zhì)屬中-低等壓縮性土，可作為低-多層建筑樁基礎(chǔ)的持力層，不宜作為高層建筑物基礎(chǔ)的持力層。

3）圓礫層③，層面埋深大，層位穩(wěn)定，厚度大。該層土質(zhì)較均勻，局部夾有砂土、含泥圓礫等小型透鏡體，力學(xué)性質(zhì)較圓礫差，屬相對軟弱夾層。該層力學(xué)性能好，中密-密實，是建筑物樁基礎(chǔ)的良好持力層。

3.3.2 地基土的物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)室內(nèi)土工試驗結(jié)果，現(xiàn)場原位測試數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)統(tǒng)計如表 2 所示，超重型動力觸探（N120）試驗錘擊數(shù)統(tǒng)計如表 3 所示。

表2 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)統(tǒng)計表

表3 超重型動力觸探（N120）試驗錘擊數(shù)統(tǒng)計表

3.3.3 地層承載力

根據(jù)原位測試及室內(nèi)試驗資料，結(jié)合鄰近場地的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，計算出素填土層①、粉質(zhì)黏土層②、圓礫層③的承載力特征值和變形參數(shù)如表 4 所示；樁基礎(chǔ)的承載力（設(shè)計估算參數(shù)）如表 5 所示。

表4 地層承載力和變形參數(shù)一覽表

表5 樁基礎(chǔ)的承載力參數(shù)一覽表

勘探結(jié)果顯示，場地土類型屬中軟場地土，場地類別屬Ⅱ類。分布于場地內(nèi)的圓礫層③中的飽和砂土以夾層、小型透鏡體狀零星分布，在地震烈度為 8 度時，不會發(fā)生震動液化。場地建筑抗震地段類別屬可進(jìn)行建設(shè)的一般地段。場地內(nèi)及其周圍無滑坡、崩塌、泥石流等影響場地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用，宜于建筑。

3.4 基礎(chǔ)方案建議

建議擬建天水市第一中學(xué)麥積校區(qū)體育藝術(shù)中心采用沉管灌注樁基礎(chǔ)（摩擦端承樁），以圓礫層③為持力層，樁端全斷面需穿透該層中分布的砂土、含泥圓礫夾層（透鏡體），進(jìn)入穩(wěn)定圓礫層≥1.5 倍樁徑。

4 結(jié)語

在工程地質(zhì)勘察工作中水文地質(zhì)勘察屬于重中之重，主要是了解巖層的含水層厚度、地下水位置以及含水層特點等信息，用于評估水文地質(zhì)問題。一旦出現(xiàn)水文地質(zhì)問題將導(dǎo)致嚴(yán)重的危害。為此，應(yīng)考慮有效的解決措施，建議利用先進(jìn)技術(shù)開展地質(zhì)調(diào)查，充分掌握地形地貌、地質(zhì)情況，并制作專門的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，方便后續(xù)地質(zhì)勘察工作的開展。同時，抓好對勘察從業(yè)人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，不斷提高工程地質(zhì)勘察質(zhì)量與效率，方能確保工程建設(shè)的有序展開。Q