周培陽

為了進(jìn)一步落實現(xiàn)代化工程項目的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)工作，全面貫徹我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，應(yīng)將工程地質(zhì)勘查作為工程建設(shè)與項目開發(fā)前的重點(diǎn)工作。尤其針對一些地基基礎(chǔ)類工程，此類項目通常具有施工條件簡單、工程地質(zhì)條件復(fù)雜的特點(diǎn)，對于此類工程，應(yīng)當(dāng)在項目實施前做好樁基的勘查工作。通過此項工作，可以實現(xiàn)對建設(shè)區(qū)域、開發(fā)項目所屬場地適宜性與地質(zhì)穩(wěn)定性的評估；通過對工程樁基的勘查，可以進(jìn)一步了解或掌握工程建設(shè)區(qū)域的地形、地貌、地勢、地基土構(gòu)成、地下水流向與流速等地質(zhì)條件；為樁基的建設(shè)與設(shè)計工作提供地質(zhì)變形參數(shù)、不同地質(zhì)土層強(qiáng)度等數(shù)據(jù)作為支撐；可以根據(jù)勘查得到的結(jié)果，進(jìn)行場地開發(fā)項目經(jīng)濟(jì)性的分析，并預(yù)測在此地質(zhì)環(huán)境下進(jìn)行工程作業(yè)，可能發(fā)生的巖土工程問題。盡管我國工程建設(shè)已重視到此項工作，但由于相關(guān)工作的實施缺少現(xiàn)代化輔助性技術(shù)與完善的作業(yè)流程作為支撐，導(dǎo)致勘查結(jié)果數(shù)據(jù)無法為工程提供更加優(yōu)化的決策。造成我國現(xiàn)有的大量樁基工程在建設(shè)中或竣工投入使用后，出現(xiàn)構(gòu)筑物沉降、結(jié)構(gòu)體傾斜、工程墻體開裂滲水等安全風(fēng)險事故，而造成上述問題的主要原因均為前期樁基勘查技術(shù)未有效落實所導(dǎo)致。總之，規(guī)范化落實此項工作對于工程后續(xù)作業(yè)的實施可以起到促進(jìn)作用。因此，本文將以復(fù)雜地質(zhì)條件作為研究背景，設(shè)計一種針對工程樁基的全新勘查技術(shù)，提高勘查結(jié)果的可靠性與時效性，為樁基工程的有序?qū)嵤┨峁Q策依據(jù)。

1 復(fù)雜地質(zhì)條件下工程樁基勘查技術(shù)

1.1 設(shè)計復(fù)雜地質(zhì)條件下工程樁基勘查點(diǎn)線距

為了提高對復(fù)雜地質(zhì)條件下工程樁基勘查的深度，為樁基工程的實施提供更多的地質(zhì)數(shù)據(jù)作為支撐，需要在開展技術(shù)設(shè)計前，進(jìn)行工程樁基勘查點(diǎn)線距的設(shè)計。具體內(nèi)容如表1 所示。

表1 設(shè)計復(fù)雜地質(zhì)條件下工程樁基勘查點(diǎn)線距

按照上述表1 中內(nèi)容，進(jìn)行復(fù)雜地質(zhì)條件下工程樁基勘查點(diǎn)線距的布置，在此過程中應(yīng)注意的是，上文提出的點(diǎn)線距布置標(biāo)準(zhǔn)僅適用常規(guī)樁基工程勘查工作，不適用于地球物理勘查技術(shù)。同時，應(yīng)在設(shè)計勘查點(diǎn)線距時，將控制性勘查點(diǎn)的數(shù)量控制在總勘查點(diǎn)數(shù)量的20.0%～35.0%之間。確?？辈閰^(qū)域內(nèi)每個存在異常的地質(zhì)單元，都應(yīng)當(dāng)至少存在2 個勘查點(diǎn)，對于地質(zhì)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜的區(qū)段，應(yīng)結(jié)合勘查得到數(shù)據(jù)的連續(xù)性，進(jìn)行勘查點(diǎn)與勘查線距的局部加密處理。

除上述提出的內(nèi)容，在進(jìn)行勘查點(diǎn)線距布置時，應(yīng)注意下述三個方面的布置要點(diǎn)。其一，針對端部結(jié)構(gòu)中的承重樁與嵌入巖樁，需要根據(jù)持力層頂部的坡度與坡度緩度設(shè)計勘查點(diǎn)線距，通常情況下，應(yīng)將線距控制在12.0m ～24.0m 范圍內(nèi)，當(dāng)兩個在相同單元內(nèi)的地質(zhì)勘查點(diǎn)揭露出基坑層面坡度＞10.0%時，需要結(jié)合工程的實際條件，進(jìn)行勘查點(diǎn)的加密處理。其二，針對工程樁基勘查中的摩擦樁體，應(yīng)將點(diǎn)線距控制在20.0m ～30.0m范圍內(nèi)，但在勘查過程中，遇到土層性質(zhì)突變的情況，或基坑土層在水平方向上存在較大的變化時，應(yīng)明確此時地質(zhì)層中可能存在影響工程樁基成樁的因素，需要在勘查過程中，根據(jù)實際工程的條件，進(jìn)行勘查點(diǎn)的加密處理。其三，在復(fù)雜地質(zhì)條件下，樁基單樁基礎(chǔ)應(yīng)當(dāng)按照樁體結(jié)構(gòu)列線布置的方式，進(jìn)行勘查點(diǎn)設(shè)計，對應(yīng)的每個樁體位置都應(yīng)當(dāng)設(shè)計一個勘查點(diǎn)。按照上述方式，完成對復(fù)雜地質(zhì)條件下工程樁基勘查點(diǎn)線距的設(shè)計。

1.2 工程樁基勘測深度設(shè)計

完成上述設(shè)計與研究后，對工程樁基勘測深度進(jìn)行設(shè)計，具體內(nèi)容如表2 所示。

表2 工程樁基勘測深度設(shè)計原則

在工程樁基勘查中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程實際情況與樁基類型，進(jìn)行樁基勘測深度的規(guī)范化設(shè)計。

1.3 基于管波探測法的樁基勘查作業(yè)流程

完成復(fù)雜地質(zhì)條件下工程樁基勘查點(diǎn)線距布置、勘查深度設(shè)計后，引進(jìn)管波探測法，進(jìn)行樁基勘查作業(yè)流程的設(shè)計。樁基勘查作業(yè)流程如圖1 所示。

圖1 基于管波探測法的樁基勘查作業(yè)流程

可將上述提出的管波探測法勘查作業(yè)流程劃分為五個步驟，具體內(nèi)容如下。

第一步：根據(jù)復(fù)雜地質(zhì)條件下工程樁基勘查方案，參照文件標(biāo)準(zhǔn)與勘查設(shè)計施工的要求，進(jìn)行勘查深度的設(shè)計，以此種方式，掌握基坑基巖段的有效勘查范圍。第二步：對鉆探的孔洞進(jìn)行表層清理，通過此種方式，為管波探測法的勘查作業(yè)提供一個相對良好的測試條件。同時，應(yīng)注意在進(jìn)行特殊地質(zhì)結(jié)構(gòu)或復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的鉆探時，在下孔的孔壁內(nèi)側(cè)放置一個PVC管套，確保在勘查作業(yè)過程中，管波探測裝置的安全性。第三步：根據(jù)設(shè)計鉆孔的深度與地層復(fù)雜程度，采用一次勘查或分段多次勘查的方式，進(jìn)行地質(zhì)勘查工作，并在勘查作業(yè)過程中，獲取時間剖面。第四步：對管波探測過程中獲取的時間剖面進(jìn)行解析，解析時參照物探解釋法，進(jìn)行鉆孔作業(yè)過程中參數(shù)可行性的判斷。例如，判斷鉆孔的深度能否滿足樁基勘查作業(yè)需求等。第五步：當(dāng)設(shè)計的鉆進(jìn)深度滿足樁基勘查作業(yè)需求后，可以對設(shè)計的鉆孔進(jìn)行封孔處理。當(dāng)設(shè)計的鉆進(jìn)深度不滿足樁基勘查作業(yè)需求時，需要進(jìn)行鉆孔深度的調(diào)整，并持續(xù)跳轉(zhuǎn)到第二個步驟，進(jìn)行二次勘查，直到鉆孔深度滿足勘查作業(yè)要求。以此種方式，實現(xiàn)對樁基的勘查，完成復(fù)雜地質(zhì)條件下工程樁基勘查技術(shù)的研究。

2 對比實驗

上文從三個方面，完成了復(fù)雜地質(zhì)條件下工程樁基勘查技術(shù)的理論研究，為了證明設(shè)計的勘查技術(shù)在實際應(yīng)用中具有一定可行性，可以滿足工程前期準(zhǔn)備工作的相關(guān)需求。在對方法進(jìn)行應(yīng)用前，應(yīng)進(jìn)行此項技術(shù)的實例應(yīng)用檢驗，并采用將其與傳統(tǒng)勘查技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用性能比對的方式，掌握此次設(shè)計成果在應(yīng)用中的具體優(yōu)勢。

為了保證實驗的真實性需求，在開展實驗設(shè)計前，選擇某地區(qū)城市軌道交通GH156-230 段作為勘查技術(shù)實踐區(qū)域，此區(qū)段位于山區(qū)。在地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展改革計劃中，此區(qū)段屬于工程重點(diǎn)研究區(qū)域。此次實驗所研究的勘探區(qū)賦存于下雷向斜東段，屬于一個晚泥盆世海相沉積地質(zhì)層。目前，有關(guān)地質(zhì)普查勘探單位已初步完成針對該地區(qū)初步的勘查工作，包括普查以上的地質(zhì)調(diào)研工作。發(fā)現(xiàn)該地區(qū)內(nèi)凡具有地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜或地球化學(xué)勘查異常的區(qū)域，幾乎進(jìn)行了揭露控制。但其中160 線～167 線北面還有2 平方公里左右沒有開展進(jìn)一步的樁基勘查工作，可通過對本文技術(shù)的集成，在該地區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步的勘查工作。

在深入對所選勘查區(qū)域進(jìn)行考察的過程中發(fā)現(xiàn)，場地中關(guān)鍵施工區(qū)域由自上而下的復(fù)雜土層構(gòu)成，設(shè)計樁基數(shù)量為68.0根，樁基的樁徑在0.8m ～1.5m 范圍內(nèi)。考慮到此區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，因此對該區(qū)域進(jìn)行工程實施前的樁基勘查工作是十分有必要的。經(jīng)過早期有關(guān)單位在地區(qū)內(nèi)開展的地表勘查工作可知，巖面-22.5m 位置存在地質(zhì)異常。為了證明本文設(shè)計的勘查技術(shù)具有較強(qiáng)的實用性與勘查能力，選擇已知地質(zhì)異常區(qū)域作為試驗區(qū)，使用管波探測法，按照標(biāo)準(zhǔn)化勘查作業(yè)流程，對該區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)勘查，反饋結(jié)果如圖2 所示。

圖2 本文勘查技術(shù)試應(yīng)用效果

從上述圖2 所示的勘查結(jié)果中可以看出，本文設(shè)計的復(fù)雜地質(zhì)條件下工程樁基勘查技術(shù)，可以精準(zhǔn)識別到巖面-22.5m 位置存在地質(zhì)異常，證明本文設(shè)計的方法在實際應(yīng)用中具有一定可行性。

完成對本文勘查技術(shù)可行性校驗后，在GH156-230 段隨機(jī)選擇6 個樁基勘查點(diǎn)，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)特性，布置工程樁基勘查點(diǎn)線距，設(shè)計工程樁基勘測深度。為了保證實驗結(jié)果的可視化，需要將勘查的鉆頭與終端傳感界面保持通信連接。以此種方式，實時記錄工程樁基勘查鉆進(jìn)的深度，將深度數(shù)據(jù)作為評價本文勘查技術(shù)性能的指標(biāo)。

選擇基于“一樁多孔”的工程樁基勘查方法作為傳統(tǒng)方法，根據(jù)勘查現(xiàn)場的作業(yè)條件與實際作業(yè)需求，進(jìn)行勘查方案布置。其中“一樁多孔”樁基勘查方案中的布孔示意圖如圖3 所示。

圖3 “一樁多孔”樁基勘查方案中布孔示意圖

按照圖3 所示的內(nèi)容布置“一樁多孔”樁基勘查方案，完成勘查后，按照上文所述方式，實時記錄工程樁基勘查鉆進(jìn)的深度。將本文技術(shù)記錄的數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)技術(shù)記錄的數(shù)據(jù)統(tǒng)計成表格，如表3 所示。

表3 工程樁基勘查技術(shù)勘查深度比對

根據(jù)上述表3 所示的實驗結(jié)果可以看出，應(yīng)用本文技術(shù)進(jìn)行工程樁基勘查，對應(yīng)的勘查深度＞50.0m；應(yīng)用傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行工程樁基勘查，對應(yīng)的勘查深度在20.0m ～50.0m 之間，未有勘查點(diǎn)的勘查深度＞50.0m。由此可見，本文勘查技術(shù)可實現(xiàn)對樁基的深度勘查。綜上所述，得出此次對比實驗的最終結(jié)論：相比“一樁多孔”樁基勘查技術(shù)，本文設(shè)計的復(fù)雜地質(zhì)條件下工程樁基勘查技術(shù)，可實現(xiàn)對深層地質(zhì)異常的精準(zhǔn)勘查，勘查深度可＞50.0m，可為后續(xù)樁基工程的實施提供進(jìn)一步的數(shù)據(jù)指導(dǎo)、決策與支撐。

3 結(jié)語

本文從設(shè)計復(fù)雜地質(zhì)條件下工程樁基勘查點(diǎn)線距、工程樁基勘測深度設(shè)計、基于管波探測法的樁基勘查作業(yè)流程三個方面，對工程樁基勘查技術(shù)展開了設(shè)計研究。完成研究后，設(shè)計對比實驗，證明了本文設(shè)計的勘查技術(shù)，可實現(xiàn)對深層地質(zhì)異常的精準(zhǔn)勘查，有效勘查深度＞50.0m。因此，可在后續(xù)的相關(guān)工作中，結(jié)合工程需求，將本文方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法在勘查領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行推廣，以此種方式，為后續(xù)樁基工程的實施提供進(jìn)一步的數(shù)據(jù)指導(dǎo)、決策與支撐。