李冬，張夢(mèng)婷，鄭金濤，梅涵，張寧

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

1 巖土工程詳細(xì)勘察概述

1.1 勘察流程

巖土工程詳細(xì)勘察結(jié)果作為施工的重要依據(jù)手段，其流程有：勘察方案編制→巖土勘察(包括：放點(diǎn)、測(cè)量、鉆探、取樣、原位測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)編錄、實(shí)驗(yàn)室測(cè)試等工序)→現(xiàn)場(chǎng)資料與實(shí)驗(yàn)資料整理→編寫報(bào)告[1-2]。

1.2 勘察報(bào)告的主要內(nèi)容

勘察階段一般可劃分為：可行性研究勘察、初步勘察、詳細(xì)勘察三個(gè)階段，不同勘察階段所側(cè)重的內(nèi)容和目的不同，本文主要對(duì)詳細(xì)勘察階段的報(bào)告內(nèi)容進(jìn)行闡述。主要內(nèi)容包括：(1)勘察依據(jù)、目的、技術(shù)要求、勘察任務(wù)等；(2)工程概況：主要包括工程地點(diǎn)、名稱、規(guī)模、荷載、計(jì)劃采用的基礎(chǔ)形式等；(3)勘察方法和勘察工作完成情況：勘察方案，包括勘察點(diǎn)布置、終孔原則、樣品采集及試驗(yàn)方法；(4)場(chǎng)區(qū)地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造和環(huán)境工程地質(zhì)條件；(5)巖土分層、巖土物理力學(xué)性質(zhì)、風(fēng)化情況；(6)場(chǎng)地地下水情況：地下水位情況，對(duì)混凝土腐蝕情況；(7)場(chǎng)地穩(wěn)定性：地震發(fā)生情況，不良的地質(zhì)作用；(8)地基基礎(chǔ)方案及地基持力層選擇建議；(9)主要圖件：勘探點(diǎn)布置圖，地層柱狀圖、剖面圖，樁基持力層分布圖表、原位測(cè)試和室內(nèi)試驗(yàn)成果圖表等[3-4]。

1.3 某LNG儲(chǔ)罐樁基工程詳勘報(bào)告實(shí)例

某LNG 儲(chǔ)罐項(xiàng)目承擔(dān)6 個(gè)儲(chǔ)罐的巖土工程詳細(xì)勘察任務(wù)，根據(jù)巖土工程勘察資料，場(chǎng)區(qū)內(nèi)小型褶皺構(gòu)造及小型斷裂破碎帶發(fā)育，部分地層層面揉皺轉(zhuǎn)向。豎向節(jié)理密集發(fā)育，巖層層理明顯，軟硬不均。場(chǎng)地可見明顯地層面被斷層錯(cuò)斷，斷層多為高角度。場(chǎng)地露頭見長石石英巖脈出露，場(chǎng)地地質(zhì)情況較為復(fù)雜。

根據(jù)野外鉆探資料，本工程共揭示了9個(gè)主要巖土層，如表1所示，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探測(cè)試情況、室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和GB/T 50218—2014 《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定，經(jīng)綜合判定，第⑦層中風(fēng)化板巖和第⑦1 層中風(fēng)化長石石英巖，其承載力較大，埋藏較深，可為樁基礎(chǔ)提供良好的側(cè)摩阻力和端阻力，可作為擬建建(構(gòu))筑物的樁端持力層[5]。

表1 場(chǎng)區(qū)內(nèi)巖土分層表

2 復(fù)雜地質(zhì)條件下詳細(xì)勘察報(bào)告與實(shí)際施工的差異

2.1 勘探孔與周圍工程樁巖性差異

由于場(chǎng)地范圍內(nèi)地層巖性變化大，巖層分布不均，地質(zhì)情況極為復(fù)雜，詳細(xì)勘察報(bào)告中部分勘探孔揭露巖層未能準(zhǔn)確反映周圍工程樁巖層情況。在儲(chǔ)罐樁基工程一標(biāo)段1#、2#儲(chǔ)罐施工過程中，詳細(xì)勘察報(bào)告中各勘探孔巖性與相鄰工程樁巖性差異較大，主要表現(xiàn)為石英巖層、節(jié)理密集帶、強(qiáng)風(fēng)化巖層及軟弱夾層出現(xiàn)情況明顯多于詳勘報(bào)告勘探孔所揭露情況，2#儲(chǔ)罐場(chǎng)地范圍內(nèi)鉆遇詳勘報(bào)告未揭露的透輝石巖。所揭露的⑦2層節(jié)理裂隙極發(fā)育，強(qiáng)風(fēng)化透輝石巖和強(qiáng)風(fēng)化石英巖風(fēng)化程度高，端阻力相對(duì)較小，均不宜作為該工程擬建建(構(gòu))筑物的樁端持力層。石英巖硬度較高，鉆進(jìn)過程中易出現(xiàn)旋挖機(jī)鉆進(jìn)困難、鉆頭磨損嚴(yán)重等不利現(xiàn)象。

2.2 勘探孔與工程樁持力層等高線差異

實(shí)際施工中各工程樁鉆入的持力層深度與由詳勘報(bào)告中等高線圖計(jì)算的理論持力層深度存在較大差異，表現(xiàn)為1#和2#儲(chǔ)罐場(chǎng)地范圍內(nèi)各360根工程樁中實(shí)際持力層深度大于理論值的工程樁數(shù)量分別有237根和332根。由此導(dǎo)致由等高線計(jì)算的理論終孔深度與實(shí)際終孔深度差別也較大，1#和2#儲(chǔ)罐實(shí)際終孔深度大于理論值的工程樁有255根和334根，分別占360根工程樁總數(shù)的70.83%和92.78%(圖1)。因等高線圖失真造成實(shí)際持力層深度難以準(zhǔn)確判斷，導(dǎo)致工程樁超挖現(xiàn)象嚴(yán)重。

圖1 工程樁理論終孔深度與實(shí)際終孔深度分布散點(diǎn)圖(1#、2#儲(chǔ)罐)

3 復(fù)雜地質(zhì)條件下詳細(xì)勘察報(bào)告應(yīng)注意的問題及建議

3.1 復(fù)雜地質(zhì)條件下勘探點(diǎn)布置應(yīng)適當(dāng)加密

勘探點(diǎn)的間距應(yīng)視巖土層復(fù)雜程度而定。根據(jù)規(guī)范要求，詳細(xì)勘察勘探點(diǎn)間距應(yīng)符合表2中要求，當(dāng)持力層面起伏大時(shí)應(yīng)適當(dāng)加密點(diǎn)位布置。采用不同類型樁的間距要求不同，摩擦樁宜為 20～35 m，端承樁宜為 12～24 m；當(dāng)?shù)貙忧闆r復(fù)雜，影響成樁質(zhì)量時(shí)，勘探點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)加密；復(fù)雜的地基宜采取一樁一孔[1]。

表2 詳細(xì)勘察勘探點(diǎn)的間距

一般而言在沉積環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，地層從下部至上部由老到新分布，而當(dāng)?shù)刭|(zhì)環(huán)境不穩(wěn)定，由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，巖層受到強(qiáng)烈碰撞、擠壓、拉伸等力的作用時(shí)，會(huì)形成褶皺、斷層等地質(zhì)構(gòu)造，導(dǎo)致巖層可能會(huì)出現(xiàn)位移錯(cuò)斷、新老倒轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，在這種復(fù)雜地質(zhì)條件下需注意查明斷層、褶皺的產(chǎn)狀及巖層分布情況，在相應(yīng)構(gòu)造區(qū)域需加密勘探點(diǎn)的布置。在勘探孔揭露強(qiáng)風(fēng)化巖、軟弱夾層、節(jié)理密集帶等巖層情況較多時(shí)，需查明巖層分布情況，在其范圍內(nèi)加密勘探點(diǎn)的布置。

3.2 復(fù)雜地質(zhì)條件下勘探點(diǎn)取樣數(shù)量、進(jìn)尺深度應(yīng)適當(dāng)增加

在詳細(xì)勘察階段，勘探點(diǎn)原位測(cè)試和取樣室內(nèi)測(cè)試數(shù)量不足、勘探點(diǎn)進(jìn)尺深度不足時(shí)，會(huì)影響勘探的效果和準(zhǔn)確性，不能全面反映整個(gè)剖面巖層分布情況。

勘探點(diǎn)數(shù)量：采取土試樣和原位測(cè)試的勘探孔數(shù)量應(yīng)按規(guī)范要求不少于勘探孔總數(shù)的1/2，每個(gè)主要土層原位土樣或原位測(cè)試數(shù)據(jù)不少于6組，持力層若有有大于0.5 m的夾層或土層性質(zhì)不均勻時(shí)應(yīng)增加土試樣或進(jìn)行原位測(cè)試[1,6]。

勘探孔深度：控制性勘探孔深度應(yīng)滿足地基變形驗(yàn)算要求；一般性勘探孔應(yīng)達(dá)到持力層以下 3～5倍樁徑，且不得小于3 m；大直徑樁，不得小于5 m；遇軟弱夾層時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加深。在若鉆到硬度高的巖土層時(shí)，深度可適當(dāng)減小。嵌巖樁應(yīng)嵌入穩(wěn)定的基巖面持力層以下3～5倍樁徑。在地質(zhì)情況較為復(fù)雜時(shí)，如強(qiáng)風(fēng)化巖層、軟弱夾層、節(jié)理密集帶、不均勻地層等應(yīng)增加相應(yīng)的取樣數(shù)量，巖土測(cè)試種類應(yīng)針對(duì)不同的地層和不同的地質(zhì)條件采取不同的勘探深度和測(cè)試精度[7]。

3.3 相鄰勘探孔持力層高度差應(yīng)滿足規(guī)范要求

根據(jù)規(guī)范要求，對(duì)于端承樁，相鄰勘察孔揭露的持力層層面高度差宜控制為1～2 m[1]。在1#和2#儲(chǔ)罐范圍分別布置勘探孔34個(gè)和38個(gè)(圖2)。1#儲(chǔ)罐相鄰勘探孔持力層層面高度差大于2 m的相鄰勘探孔占比達(dá)76%，如詳勘階段勘察孔中xk18B與xk30、xk17B與xk29、xk17B與xk21、xk21與xk18B等相鄰孔之間均存超15 m高度差梯度等高線，但實(shí)際施工過程中此5個(gè)勘察孔附近共有14根樁實(shí)際終孔深度超40 m，致使此區(qū)域?qū)嶋H工程量較巖面等高線超出較多，在2#儲(chǔ)罐也存在類似情況。因此相鄰勘探孔持力層面高度差的控制極為重要。

圖2 中風(fēng)化巖層頂面等高線圖

4 結(jié)語

本文主要論述了巖土工程詳細(xì)勘察階段應(yīng)注意的問題及建議，以某項(xiàng)目LNG儲(chǔ)罐樁基工程詳細(xì)勘察報(bào)告為例，系統(tǒng)闡述了詳細(xì)勘察報(bào)告勘探孔所揭露巖性、等高線及由此計(jì)算的工程樁理論基巖面深度、終孔深度與實(shí)際施工的差異。針對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)情況，在實(shí)際勘察過程及報(bào)告審查過程中，勘探點(diǎn)的布置、勘探取樣數(shù)量、進(jìn)尺深度、巖性的準(zhǔn)確判定以及持力層巖面高度差等方面應(yīng)重點(diǎn)考慮，不滿足要求的區(qū)域應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)勘，避免因持力層面等高線圖失真、及巖性判定不全面等因素而導(dǎo)致工程量增加、施工工期延長以及施工成本增加的不利現(xiàn)象。