尹永川

（天水建筑設(shè)計(jì)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(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)于勘察方而言，必須準(zhǔn)確評(píng)價(jià)分析工程地質(zhì)條件，從而確?？辈熨|(zhì)量。為此，在項(xiàng)目施工前施工人員需要充分勘察項(xiàng)目情況，掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)特性與環(huán)境條件，以便結(jié)合工程實(shí)際確定合理的施工方案，盡量保障工程施工質(zhì)量。我國(guó)國(guó)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(huì)影響勘察信息的準(zhǔn)確性。為此，有必要對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下的巖土工程勘察技術(shù)與要點(diǎn)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(kāi)展巖土工程勘察工作的重要價(jià)值

1.1 了解施工現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)狀況

在正式施工前，調(diào)查研究場(chǎng)地周邊區(qū)域的水文地質(zhì)條件，充分評(píng)估區(qū)域附近的水文地質(zhì)狀況是否會(huì)給工程建設(shè)帶來(lái)影響以及影響程度如何。這樣可以為項(xiàng)目建設(shè)提供有效的參考，也便于為評(píng)估項(xiàng)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(xiàng)目的穩(wěn)定性與適宜性在一定程度上受到了建筑場(chǎng)地區(qū)域與場(chǎng)地地質(zhì)構(gòu)造的影響。巖土工程勘察工作可以搜集場(chǎng)地周邊的地質(zhì)構(gòu)造信息，從而判斷場(chǎng)地與周邊是否存在活動(dòng)斷層與斷裂帶，以及與施工場(chǎng)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(cái)損失。

1.3 搜集場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)信息

巖土工程勘察通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(qiáng)度以及變形是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，地基土有沒(méi)有液化與濕陷，有無(wú)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(guò)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(xiàng)目施工的可行性評(píng)價(jià)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(guò)程中開(kāi)展巖土工程勘察工作，能夠更充分掌握現(xiàn)場(chǎng)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(duì)方案，盡量防范相關(guān)影響因素的出現(xiàn)，確保項(xiàng)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(cè)繪技術(shù)

巖土地質(zhì)測(cè)繪的目的主要是調(diào)查所在區(qū)域的巖土地形特點(diǎn)，評(píng)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(guò)地質(zhì)測(cè)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(kāi)展有關(guān)試驗(yàn)，常見(jiàn)的有水文地質(zhì)與灌漿試驗(yàn)、工程地質(zhì)試驗(yàn)、長(zhǎng)期觀測(cè)工作與地應(yīng)力測(cè)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(shí)常借助 DPP-100 型車(chē)裝鉆機(jī)，或選擇 30 型臺(tái)式鉆機(jī)。鉆探作業(yè)時(shí)選擇回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的方式，并用泥漿護(hù)壁，全部采芯。對(duì)于砂土層要求巖芯采取率高于 75 %，對(duì)于黏性土要求巖芯采取率高于 90 %；同時(shí)，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(yàn)

根據(jù)擬建現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的巖土工程問(wèn)題，確定相應(yīng)的室內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)行深入分析。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)來(lái)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(píng)價(jià)提供有力的依據(jù)。物理性指標(biāo)試驗(yàn)通常包括下列幾種：測(cè)定土層的物理性質(zhì)試驗(yàn)；顆粒分析試驗(yàn)以明確砂土的具體名稱(chēng)；壓縮試驗(yàn)用于判斷土的壓縮性；水質(zhì)分析試驗(yàn)用于對(duì)地下水化學(xué)類(lèi)型進(jìn)行判斷［2］。

2.4 原位測(cè)試試驗(yàn)

在開(kāi)展靜力觸探試驗(yàn)的過(guò)程中一般借助原裝液壓靜力觸探探頭開(kāi)展測(cè)試，由計(jì)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(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，通過(guò)落錘自由落體法進(jìn)行測(cè)試。在試驗(yàn)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(dòng)力觸探實(shí)質(zhì)上也是一種原位測(cè)試方法，通過(guò)動(dòng)力觸探試驗(yàn)可以了解砂土、碎石類(lèi)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(xiàng)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(zhǎng) 110.0 m，寬 87.5 m，地上 3 層，無(wú)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(jí)為二級(jí)；場(chǎng)地復(fù)雜程度為三級(jí)（簡(jiǎn)單場(chǎng)地）；地基復(fù)雜程度等級(jí)為二級(jí)（中等復(fù)雜地基）。該項(xiàng)目巖土工程勘察等級(jí)劃分為乙級(jí)。

3.2 勘察方法

現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、人工探井采取原狀土試樣等工作方法進(jìn)行。實(shí)際共完成勘探點(diǎn) 30 個(gè)，其中鉆孔 11 個(gè)，深度 17.0～18.0 m；人工取樣探井 6 口（與超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)孔相復(fù)合），深度 6.5～7.0 m；超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)孔 19 個(gè)，深度 15.9～18.1 m。采取原狀土試樣 18 件、擾動(dòng)土試樣 26 件，水試樣 2 組。所采試樣由我院土工試驗(yàn)室進(jìn)行了土的物理力學(xué)指標(biāo)測(cè)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(yàn)報(bào)告。具體完成的工作量統(tǒng)計(jì)如表 1 所示。

表1 勘探工作量統(tǒng)計(jì)表

本次勘察測(cè)量標(biāo)高采用天水市城市建設(shè)坐標(biāo)系中的絕對(duì)高程（黃海高程系）?？碧近c(diǎn)標(biāo)高測(cè)量采用 GPS 全球定位系統(tǒng)測(cè)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(chǎng)原位測(cè)試及室內(nèi)土工試驗(yàn)成果，建筑場(chǎng)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(gè)亞層）、圓礫層③?，F(xiàn)將諸層分述如下。

1）素填土層①，分布于場(chǎng)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(jiān)硬、密實(shí)，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(gè)亞層。粉質(zhì)黏土②1：具一定相變，硬塑-可塑-軟塑，無(wú)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(shí)，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(duì)軟弱夾層。該層力學(xué)性能好，中密-密實(shí)，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(yàn)結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)統(tǒng)計(jì)如表 2 所示，超重型動(dòng)力觸探（N120）試驗(yàn)錘擊數(shù)統(tǒng)計(jì)如表 3 所示。

表2 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表3 超重型動(dòng)力觸探（N120）試驗(yàn)錘擊數(shù)統(tǒng)計(jì)表

3.3.3 地層承載力

根據(jù)原位測(cè)試及室內(nèi)試驗(yàn)資料，結(jié)合鄰近場(chǎng)地的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)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(jì)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(chǎng)地土類(lèi)型屬中軟場(chǎng)地土，場(chǎng)地類(lèi)別屬Ⅱ類(lèi)。分布于場(chǎng)地內(nèi)的圓礫層③中的飽和砂土以?shī)A層、小型透鏡體狀零星分布，在地震烈度為 8 度時(shí)，不會(huì)發(fā)生震動(dòng)液化。場(chǎng)地建筑抗震地段類(lèi)別屬可進(jìn)行建設(shè)的一般地段。場(chǎng)地內(nèi)及其周?chē)鸁o(wú)滑坡、崩塌、泥石流等影響場(chǎng)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(yǔ)

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(diǎn)等信息，用于評(píng)估水文地質(zhì)問(wèn)題。一旦出現(xiàn)水文地質(zhì)問(wèn)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(kāi)展地質(zhì)調(diào)查，充分掌握地形地貌、地質(zhì)情況，并制作專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，方便后續(xù)地質(zhì)勘察工作的開(kāi)展。同時(shí)，抓好對(duì)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(kāi)。Q