岩土工程勘察在某建筑场地评价中的应用

颜 涛

(1.湖南省地质灾害调查监测所，湖南 长沙 410000；2.湘西自治州紫源工程勘察有限公司，湖南 吉首 416007)

随着我国物质文明建设的不断发展，人们对精神文明的需求以及对安全的追求不断攀升，当前，在我国高楼林立和消费者对住房要求不断追求宽敞、完美的形势下，人们对房屋的安全性也提出了更高要求。为提升综合国力和保持可持续发展，保障人们对住房安全的追求，国家从源头抓住拟建房屋建设场地的地质特征、环境特性和岩土工程条件的岩土工程勘察关口，推行了《岩土工程勘察规范》(GB 50021—2001)和《高层建筑岩土工程勘察标准》(JGJ/T 72—2017)，取得了很好的社会经济效益。

20多年的岩土工程勘察实践与应用，为我国众多的高层建筑的场地评价发挥了重要作用，保障了技术经济政策的落实，发挥了技术先进、经济合理、安全适用的效能，确保了勘察质量，达到了保护环境的目的，激发了岩土工程勘察工作者的研究热情。李林威[1]、张耀国[2]、朱鹏飞[3]、王万杰[4]、黄法忠[5]、曾梦笔[6]、朱家宏[7]、纪辉[8]等文献的研究成果，为岩土工程勘察提供了方法、途径和技术支撑。

通过某岩土工程场地的详细勘察，对其稳定性、适宜性和工程建设的危害程度等进行了评估，提出了详细的岩土工程勘察资料、技术参数、防治措施与建议，为基础设计、地基处理以及施工方案制定等提供了重要依据。

1 工程概况及勘察要求

1.1 工程概况

拟建建筑物工程概况见表1。

表1 拟建建筑物工程概况

1.2 建筑物工程场地与工程布置

拟建建筑物工程场地与岩土工程勘察布置见图1。

图1 场地总平面

1.3 勘察要求

①查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案建议；②查明建筑物范围内岩土的类型、深度、分布、工程特性，分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力，并对基础形式提出建议；③查明地质构造，对场地与地基的地震效应做出评价；④查明埋藏河道、河浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利埋藏物；⑤评价基坑安全等级，分析其支护形式，并评价基坑开挖、降水等对邻近工程及周边环境的影响；⑥查明地下水埋藏条件，提供地下水位及抗浮设防水位；⑦判定水和土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋的腐蚀性。

2 勘察方法与工作布置

2.1 勘察方法

本次勘察工作，我公司采用钻探揭露为主，结合收集相关资料、周边地质调查、现场原位测试、取样和室内试验等方法进行场地岩土工程综合评价。测量、钻探、记录、取样、试验等各项工作严格按有关规范与规程要求执行。

1)钻探

钻探采用回转式钻机成孔，查明场地一定深度范围内的地层岩性、地质构造、水文地质条件及其变化规律。其中，第四系土层采用Φ110 mm合金钻头干钻，回次进尺控制在0.5～1.0 m，采取率95%。基岩采用回转钻进，以清水作为冲洗液，回次进尺控制在1.0～2.0 m，中风化基岩岩芯采取率65%～85%，RQD值为40%～50%。工程技术人员根据现场各回次岩芯情况及工程地质与水文地质条件进行工程地质编录。钻孔ZK1、ZK4和ZK7剖面见图2。

图2 钻孔剖面柱状

2)岩土取样

由于素填土①主要由碎石及碎块组成，未在该层采取原状土样；在粉质黏土②中采取原状土样13件做常规试验及抗剪强度试验；在含卵石粉质黏土③中采取原状土样13件做常规试验及抗剪强度试验；在卵石④中采取扰动土样6件做颗粒分析试验；采取岩样9组，做岩石饱和单轴抗压强度试验。

3)水样与土腐检样

在场地采取2件地下水进行水的腐蚀性分析试验。在ZK7、ZK36中各采取扰动土1件，进行水和土的腐蚀性分析。

4)原位测试

在素填土①层中进行重型动力触探试验6孔5 m；在粉质黏土②层中进行标准贯入试验13孔13次；在含卵石粉质黏土③层中进行标准贯入试验14孔14次；在卵石④层中进行重型动力触探试验6孔8 m；在强风化页岩⑤层中进行重型动力触探试验6孔7 m；另在场地进行剪切波波速测试共3孔。严格按照相关规范和试验操作要求进行。

2.2 工作布置

本次岩土工程详查在拟建场地沿建筑物的周边线和角点共布置37个钻孔，勘探间距6.71～20.42 m，局部地下室位置23.88～26.23 m，符合勘察规范要求。

场地以甲方提供的2个点A和B作为引测点，勘探点采用GPS放样，高程采用1985国家高程基准，坐标采用2000国家大地坐标系。测量控制点坐标和标高。

3 结果与讨论

3.1 主要地层与特殊性岩土评价

素填土①，层厚0.80～2.60 m，平均厚度1.29 m，该特殊性土分布广泛，工程力学性质差；粉质黏土②，可塑状，标准贯入试验锤击数平均值5.16击，该层承载力特征值fak=140 kPa；含卵石粉质黏土③，可塑状，标准贯入试验锤击数平均值6.36击，该层承载力特征值fak=160 kPa；卵石④，稍密～中密状，重型动力触探试验锤击数加权平均值8.49击，该层承载力特征值fak=220 kPa，分布局限且厚度相对较小；强风化页岩⑤1，该层岩体破碎，基本质量等级为Ⅴ级，工程力学性质较好，承载力特征值fak=300 kPa，该层为特殊性土，埋深相对较深且分布厚度相对较小；因此，上述①～⑤1的地层均不宜作为拟建建筑物地基持力层。

中风化页岩⑤2为场地基岩，岩体基本质量等级为Ⅴ～Ⅳ级，该层稳定性好，厚度大，承载力高，工程力学性质好，为均匀地层，该中风化页岩天然地基承载力特征值fak=1 500 kPa，可作为拟建建筑物基础持力层。

3.2 岩土参数分析与选用

根据所采试样的岩土试验数据及现场原位测试数据，结合本区岩土层取值经验，参考《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)，拟建场地各主要岩土层的力学强度指标推荐见表2，桩基参数指标推荐见表3。

表2 各主要岩土层物理力学指标推荐值

表3 桩基参数

3.3 基础选型与评价

拟建建筑物的基础形式及持力层选择分析建议见表4。

表4 建筑物基础形式及持力层选择分析建议

3.4 成桩条件及施工对环境的影响

3.4.1 成桩可能性评价

1)旋挖钻孔灌注桩：施工效率高，成孔质量理想，但对施工工作面有一定的要求,相对于机械冲孔灌注桩其成本也较高。

2)机械冲孔灌注桩：根据该地区桩基施工经验及本工程场地工程地质条件，适宜采用机械冲击成孔灌注桩，同时也相对比较经济。

3.4.2 成桩因素和注意事项分析

按设计标高和嵌岩0.50 m计算桩基础，预计桩长一般为11.50～18.50 m，为有效开展施工工作，对成桩因素和注意事项分析如下：

1)旋挖成孔灌注桩的施工影响主要是场地素填土层及卵石层，孔壁易坍塌；桩侧壁护壁差，对桩身垂直度有一定影响；需机械配合作业，施工成本相对较高。其优点是施工速度快，施工精度比较高，噪声小，有利于环保，可自行行走，移机方便，机械化程度较高，无须提供动力电源，易于管理。

2)机械冲孔灌注桩其优点是容易钻进，可以穿越松散或较为坚硬的各类土(岩)层，达到较深的桩端持力层；机械作业，施工人员相对较安全，不要抽排地下水，施工过程中诱发沉降地质灾害的可能性小。缺点是冲击成孔过程中会产生较多的泥浆须外运并妥善处理，作业点数量受限，进度慢，造价较高，桩端入岩没有可观性。浅部基岩破碎，易产生漏浆，桩身质量较难控制，工期相对较长。此外，冲击成孔过程中产生的振动、噪声等对周边环境影响较大，须引起重视。

综上所述，建议优先采用机械成孔灌注桩。同时，建议施工时做好相邻建筑物的监测工作，场地内桩端全断面嵌入持力层深度应满足设计要求，并且按规范要求做好持力层的施工勘察工作。各类基础施工方案评价见表5。

表5 桩基工艺优缺点评价

3.5 基坑开挖与降排水

3.5.1 基坑开挖

拟建场地整体设一层地下室，基坑侧壁主要由素填土、粉质黏土及含卵石粉质黏土组成，侧壁安全等级为二级，重要性系数为1.0。开挖时基坑边界周围地面应设排水沟，且避免漏水、渗水进入坑内；基坑周边严禁超堆荷载。基坑具体情况描述见表6。

表6 拟建基坑情况说明

3.5.2 基坑降排水

根据本次勘察结果，基坑底部部分已进入含水层即卵石层④，基坑底部不满足土体突涌稳定性要求，因此必须做截水帷幕，截断含水层，同时将帷幕内的地下水降低。

为了防止基坑坡面和基底的渗水，保持坑底干燥，便于施工，增加基坑边坡和坡底稳定性以及提高土体固结程度，必须对地下水进行控制。建议对该拟建场地中第四系孔隙水首先进行截水，即高压旋喷或摆喷注浆与排桩相互咬合的组合帷幕；然后进行管井井点降水。悬挂式帷幕止水时，其帷幕进行透水层深度应满足《建筑基坑支护技术规程》中的相关要求，在平面布置上应沿基坑周边闭合。根据地区经验及试验成果，各土层的渗透系数见表7。

表7 各土层渗透系数

在进行基坑施工时，基坑可采用管井降水措施。施工前应进行降水专项方案评审，必要时应委托有水文资质的单位进行专门的水文地质勘查。

3.5.3 地下室抗浮

为防止地表水下渗对地下室底板的不利影响，基坑在施工及交付使用期间须采取的相应技术控制措施及建议如下：①基坑肥槽回填应采用分层夯实的黏性土或素混凝土等弱透水材料；②基底不得设置透水性较强材料的垫层，超挖土方宜采用混凝土等弱透水材料回填；③场地应设置截水沟、排水沟等排水系统。

工程地下室底板标高为166.30～169.90 m，本次测得地下水位0.50～4.80 m，考虑到地下水位年变幅情况，建议进行地下室的抗浮验算，建议地下室抗浮设防水位按174.00 m设计。

3.5.4 基坑施工监测

在基坑开挖和基础施工中，应注意对周边道路、地下管线的影响，加强对基坑周边环境的监测工作，如有超过警戒值现象时，应立即分析原因，以便尽快采取措施，消除事故隐患。同时，基坑支护设计、施工和监测应满足《建筑基坑支护技术规程》的要求。

3.6 危大工程风险述评

根据整平标高，基坑开挖后，场地四周将形成深≥5 m的基坑，根据《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》的要求，该建筑场地存在基坑支护、降水工程，属于危险性较大的分部分项工程，且该项目基坑工程四周紧临市政道路和已有房屋，基坑开挖、降水时可能会因为土体垮塌对周边环境、道路和原房屋主体结构造成安全影响，因此，必须对基坑进行支护，并应对基坑支护、降水工程进行专项设计，经专家论证合格后，方能施工；施工过程中应按规定对其进行监测，并有应急预案。如发现异常，及时采取有效措施进行处理，保证施工人员和周围建筑、市政道路的安全。

4 结论及建议

4.1 结论

1)场地区域构造稳定，不良地质作用不发育。场地存在危大工程，场地稳定性稳定，适宜性适宜。

2)场地素填土①不能作为地基持力层，含卵石粉质黏土③层可作为地基持力层，粉质黏土②、卵石④、强风化页岩⑤1不宜作为拟建建筑物的浅基础地基持力层；中风化页岩⑤2层可作为地基持力层。

3)根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)(2016年版)，场地抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，场地的设计基本地震加速度值为0.05g。

4)经水和土腐蚀性检验分析，地下水和土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

5)拟建场地地下水富水性中等，对基础施工有影响。

4.2 建议

1)粉质黏土②承载力特征值取140 kPa，含卵石粉质黏土③承载力特征值取160 kPa，卵石④承载力特征值取220 kPa，强风化页岩⑤1承载力特征值取300 kPa，中风化页岩⑤2层承载力特征取值1 500 kPa。

2)场地抗浮水位建议按174.00 m设计，同时进行抗浮验算，施工前应进行抗拔试验；特别应注意地下室施工完成后周围回填土的质量，严格满足设计规范要求，并按规范进行检测。

3)基础施工时做好基坑支护设计、施工和监测应满足《建筑基坑支护技术规程》的要求，加强对基坑周边道路、地下管线及已有建(构)筑物的影响监测，防止基坑周围大量堆载，发现隐患及时采取措施处理。

4)采用桩基础时，建议进行一桩一孔或多孔的施工勘察工作，查明桩端5.00 m范围内岩石的完整性和稳定性，桩长应≥6.00 m，桩端应嵌入中风化页岩1/2桩径，且不小于0.50 m。

5)拟建工程设计时无论选何种桩型，单桩承载力特征值应由试桩确定,桩基础施工前应打试桩，成桩后用动测法检验桩身质量及完整性，用静载法检验单桩竖向承载力,然后再进行工程桩的施工,确保建筑工程质量。

6)该场地缺乏长期水文观测资料，建议委托有相应资质的勘察单位进行专门的水文地质勘察。由于勘察钻孔的局限性，并不能揭露整个场地的地质全貌，施工中若出现异常地质情况，请及时通知勘察单位到场，会同各相关部门共同研究解决。