深基坑工程支護技術及地質勘察要點

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［摘要］隨著深基坑工程周邊環(huán)境越來越復雜，這就對深基坑支護及施工提出新的要求，本文結合深基坑工程的特點，分析了深基坑工程支護設計及實踐應用，并對深基坑工程水文地質、工程地質、環(huán)境地質勘察的內容、重點進行了分析。工程技術人員應該重視深基坑工程的水工環(huán)地質勘察工作，利用水工環(huán)勘察資料，比選制定出合適的支護方案，確保深基坑工程安全施工。

［關鍵詞］深基坑；支護；勘察；工程地質；水文地質；環(huán)境地質

隨著城市化的不斷發(fā)展，高層建筑不斷涌現(xiàn)，加之地鐵等軌道交通及地下設施建設的大量應用，建筑深基坑工程的數(shù)量急劇增加，城市深基工程作業(yè)面往往受到限制，毗鄰的建筑物和地下設施比較多，基坑的開挖往往對其產(chǎn)生影響，危及結構的安全性及使用壽命。選擇的合理的深基坑支護方案既能保證基坑的安全施工，同時可以減小對基坑周邊環(huán)境的影響。近年來，建筑深基坑工程建設環(huán)境及施工條件越來越復雜，工程人員應更加重視深基坑工程的水工環(huán)地質勘察工作，準確掌握基坑場地及周邊環(huán)境的工程地質、水文地質、環(huán)境地質情況等與支護方案的選擇息息相關。

1深基坑工程的勘察特點分析

1.1工程地質條件分析

工程地質勘察的目的是查明場地地貌單元、地基各巖土層的時代及成因，提供地基各巖土層的物理、力學指標及承載力等，深基坑工程具有很強的區(qū)域性[1]，不同工程地質條件下基坑工程差異性很大，同一工程場地不同區(qū)域基坑工程也可能差異。由于地質條件復雜性、差異性，致使工程勘察取得的土層物理力學性質數(shù)據(jù)離散性很大，用于基坑支護設計精確度很低。因此，深基坑工程設計時，應詳細對場地進行勘察，通過科學的采樣，保證深基坑范圍內各巖土層的物理、力學指標數(shù)據(jù)的精確性。工程技術人員應根據(jù)實地情況，利用地質學知識，對數(shù)據(jù)進行分析，提出合理的支護方案建議，分析在基坑工程施工期間可能發(fā)生的安全問題，優(yōu)化調整施工方案，從而確保深基坑工程的安全順利竣工。

1.2水文地質條件分析

水文地質勘察是巖土工程勘察的重要組成部分[2]，在深基坑工程勘察中更應引起工程技術員重視。近年來，因地下水導致的基坑安全事故頻頻發(fā)生。地下水的存在，致使巖土體物理力學性質變差，導致巖土體結構被破壞、強度下降，當滑動力矩較大且抗滑力矩不足時，基坑周邊土體會沿著滑動面向基坑內產(chǎn)生滑動坍塌，導致土體與支護結構同時失穩(wěn)；當滲透壓力達到土的浮重時，地下水存在還能導致基坑土體滲流破壞，表現(xiàn)為流砂、管涌、突涌等形式，造成基坑底部土體破壞；地下水狀態(tài)的改變會造成地基不均勻沉降，破壞基坑周邊建筑物、地下管線等設施。深基坑工程的水文地質勘察十分重要，工程人員須重點對基坑場地地下水狀況進行勘察和分析，查明地下水的類型、埋藏條件及水位變化幅度等，并以此為基礎建立模型，進行風險預測，制定科學有效的預防和處理措施，預防因地下水導致的安全事故，保證深基坑工程的安全施工。

1.3環(huán)境地質條件分析

深基坑工程具有較強的環(huán)境效應，基坑的開挖會導致周圍巖土體應力場的改變，同時會對地下水位產(chǎn)生影響，有效應力改變會使土體產(chǎn)生變形，對毗鄰建筑物、地下管線設施產(chǎn)生影響，危及建筑物、地下設施的安全與正常使用；深基坑開挖會產(chǎn)生大量土方，處置不當會對交通運輸及環(huán)境產(chǎn)生不良影響。因此，工程人員除應準確掌握場地工程地質條件、水文地質條件外，還應對深基坑場地周邊環(huán)境進行詳細的勘察，詳細調查深基坑周邊環(huán)境，排查基坑施工過程中可能造成的環(huán)境污染及環(huán)境破壞問題。

2深基坑支護設計及應用

2.1深基坑工程特點

為了保證地下結構施工及基坑周邊環(huán)境的安全，需對基坑側壁及周邊環(huán)境采取支擋、加固等保護措施[3]。深基坑工程具以下特點：①基坑開挖深度大，巖土層相對復雜，基坑開挖深度一般超過5m，基坑側壁水土壓力相對較大；②受地下水影響較為明顯，根據(jù)不同的地質條件，深基坑工程往往受不同類型的地下水共同影響；③基坑周邊環(huán)境復雜，支護設計時需考慮對周邊環(huán)境的影響。對于工程人員而言，首要目的是選擇合適的支護方案，確保深基坑施工作業(yè)的安全性以及支護方案經(jīng)濟性。實際設計過程中，技術人員應根據(jù)基坑場地的水工環(huán)地質條件，比選不同支護形式，從而選擇安全、合理、經(jīng)濟的基坑支護方法。

2.2深基坑支護技術

根據(jù)工程應用情況，深基坑工程廣泛采用的支護技術分為以下三種：①利用支護結構拉錨或支撐提供水平方向的作用力來抵抗基坑側壁水土壓力，保證側壁巖土體的穩(wěn)定，典型的支護方式有錨桿及土釘支護技術，此外鋼筋混凝土內支撐、鋼結構內支撐等支護技術在深基坑工程中也得到比較廣泛的應用；②通過支撐結構或加固基坑側壁土體，限制基坑側壁土的變形，從而保證基坑施工安全、順利地進行，典型的支護技術有鉆孔灌注樁、深層水泥攪拌樁、注漿加固技術等，在深基坑工程中均得到不同程度的應用；③兼顧穩(wěn)定性及抗?jié)B性的整體支護技術，其特點是對基坑四周采取加固措施，保證基坑側壁巖土體穩(wěn)定性的同時提高了抗?jié)B性能，包括地下連續(xù)墻、鎖扣鋼板樁、排樁支護等技術，在場地條件限制、地層含水豐富的深基坑工程中應用十分廣泛。

2.3深基坑支護設計的應用

深基坑工程設計應充分利用基坑范圍及周邊的水工環(huán)地質資料，應該加強對水工環(huán)地質勘察工作的重視程度，勘察工作過程中，應盡可能查明區(qū)域工程地質、水文地質、環(huán)境地質情況，通過詳細的調查、規(guī)范化的外業(yè)作業(yè)、嚴格的原味測試、標準化取樣及進行室內試驗，保證提供的數(shù)據(jù)的準確性；設計人員要對勘察人員提供的水工環(huán)地質數(shù)據(jù)進行準確把握，明確設計要點，認真進行支護方案的比選，保證深基坑工程安全性的同時兼顧經(jīng)濟效益；應加強勘察、設計、施工等部門技術人員相互配合，加強施工過程管理，施工前反復核對支護及施工方案，施工過程中，如發(fā)現(xiàn)地質情況異常，應及時溝通，必要時進行補充勘察，同時密切應密切關注施工過程中地下水的動態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)地下水滲漏、涌出或者其他隱患問題，施工、勘察及設計人員應查明原因并立即采取相應措施加以解決。

3深基坑工程的勘察要點

3.1工程地質勘察要點

工程地質勘察所提供的報告及資料，是深基坑支護設計與施工的重要依據(jù)。通常情況下，深基坑工程勘察會與主體工程的勘察同步進行，考慮到深基坑支護工程的特點，應專門對深基坑的工程地質勘察工作提出要求。3.1.1明確勘察要求深基坑工程地質勘察的目的是給支護設計和施工提供詳細的巖土工程資料，進行深基坑工程巖土勘察時，應根據(jù)場地平面位置圖及基坑設計深度沿基坑周邊合理布置勘探點，通常情況下，基坑外圍勘探點布置范圍不應小于一倍基坑開挖深度，當支護結構深入基坑側壁土體時，其布置范圍不應小于支護影響深度，當采用錨桿支護時，應在基坑外不小于兩倍基坑深度范圍內布置勘探點；勘探點間距宜取15～25m，當工程地質條件復雜，存在軟弱土層及不良地質現(xiàn)象時，應適當加密勘探點；勘探點的深度不宜小于基坑開挖深度的兩倍，同時應兼顧主樓沉降變形計算所需的巖土層厚度，勘探點深度應穿過對基坑工程有影響的承壓含水層及軟弱下臥層。3.1.2編制勘察綱要巖土工程勘察過程中，編寫巖土工程勘察綱要是一項重要的工作，工程地質勘察工作通常是圍繞勘察開展的，勘察綱要既是野外工作的指南，同樣是外業(yè)管理及質量驗收保證[4]。深基坑作為危險性較大的分部分項工程，勘察綱要編制尤為重要，深基坑工程勘察綱要的內容要側重以下幾點：①勘察綱要明確勘察目的和任務，保證勘察期間查明的場地工程地質情況滿足深基坑支護及和施工的要求；②勘察綱要應明確勘察方法，勘察布置和工作量，以便技術人員優(yōu)化勘察流程，保證勘察工作有序進行；③勘察綱要應明確質量、安全保證措施及環(huán)境保護措施，明確勘察參與人員的責任分工，預防和減少勘察作業(yè)過程中的突發(fā)事故。3.1.3加強過程管理深基坑工程的支護設計，對基坑周邊巖土層物理力學性質參數(shù)的準確性要求較高，勘察人員必須保證基坑支護相關參數(shù)的準確性和真實性，勘察人員不僅需要實地開展勘察工作，同時還負責安全生產(chǎn)、設備材料和人員調配，協(xié)調各種關系，控制工程質量，因此應加強勘察過程管理。為保證深基坑勘察質量目標的順利完成，須做到以下幾點：①現(xiàn)場技術工作、質量管理按勘察綱要和有關規(guī)范、規(guī)定和標準執(zhí)行；②室內實驗，試樣規(guī)格、實驗過程須符合規(guī)范、標準的要求，提交的成果要求數(shù)據(jù)準確、結果可靠；③進場前向參與勘察的人員進行詳細技術交底，明確責任義務，現(xiàn)場的人員一律戴安全帽、著防護服、穿勞動鞋，工作中思想必須高度集中，保證安全生產(chǎn)。

3.2水文地質勘察要點

工程地質勘察已包括查明地下水的埋藏條件、提供地下水位及其變化幅度等地下水勘察相關內容。因深基坑開挖深度較大，往往受地下水影響情況較為復雜，因此工程技術人員必須重視深基坑工程中的水文地質勘察。3.2.1提高水文地質勘察重視工程技術人員應加強深基坑水文地質勘察意識，要將水文地質勘察和工程地質勘察放在同等的位置看待。在實際深基坑勘察過程中加強場地水文地質研究力度，采取原位測試、鉆探等查明水文地質情況，認真分析施工過程中地下水對深基坑工程的影響，確保深基坑安全施工。3.2.2準確評價水文地質問題深基坑工程中水文地質的評價主要包括兩個方面：一是查明地下水埋藏分布情況，包括地下水位、地下水類型及埋藏條件，以此為基礎，分析地下水對深基坑工程施工的影響，針對可能存在的危害性制定措施，減少風險情況的出現(xiàn)。二是分析深基坑施工對地下水的影響，工程人員應測量和計算含水層半徑以及滲透系數(shù)等水文參數(shù)，評價深基坑開挖是否會導致地下水狀態(tài)改變，進而對附近環(huán)境產(chǎn)生不利影響，并根據(jù)實際情況應采取有效的應對措施。

3.3環(huán)境地質勘察要點

近年來，深基坑工程中的環(huán)境地質勘察逐漸得到工程人員的重視，深基坑開挖對環(huán)境的影響主要表現(xiàn)為環(huán)境污染及環(huán)境破壞，應加強對深基坑周邊環(huán)境的勘察，采取有效的措施，減小對基坑開挖對周邊環(huán)境影響。3.3.1明確環(huán)境地質勘察內容深基坑工程環(huán)境地質勘察重點主要包括以下方面：①查明基坑周邊既有建筑物的情況，包括基礎形式和尺寸、埋深等，查明各種既有地下管線、地下構筑物的類型、位置、尺寸、埋深等；②查明場地地下水分布情況，評價地下水對深基坑施工及周邊環(huán)境的影響；③分析勘察過程中可能造成的環(huán)境污染，如噪聲污染、泥漿對周邊污染環(huán)境的污染，制定合理的施工方案，降低對環(huán)境的污染。3.3.2加強新技術的研發(fā)及應用由于深基坑周邊環(huán)境限制，傳統(tǒng)的勘察方法存在鉆機無法到達指定位置、勘察過程可能破壞地下設施等不足，因此應加大勘察新技術的投入力度。加強物探技術在基坑環(huán)境地質勘察中的應用，如采用地質雷達技術，向地底發(fā)射電磁波，利用聲納技術探測以數(shù)據(jù)形式采集的地質信息，通過專業(yè)儀器將獲得的數(shù)據(jù)形成圖形，技術人員能更清楚地了解與地質環(huán)境有關的信息，包括地層情況和地下水狀態(tài)[5]；采用遙感技術，利用計算機信息系統(tǒng)構建基坑周邊環(huán)境的多維模型，通過清晰的圖像，使工作人員能夠更清楚地觀察勘探區(qū)的環(huán)境地質情況，從而對場地進行更全面的分析。3.3.3加強對深基坑周邊環(huán)境的監(jiān)測工程人員應重視深基坑工程施工對周邊環(huán)境的影響，應在深基坑及周邊環(huán)境安裝相應的預警設備，布置傳感器，對深基坑支護結構、側壁土體、周邊建筑、地下管線等變形進行實時監(jiān)測，并建立信息化平臺，及時更新監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析并找出偏差，及時預警，并對后續(xù)深基坑工程的施工進行適當?shù)男ＵＷC深基坑工程支護及施工安全。

4結語

總而言之，工程人員應重視深基坑工程的地質勘察工作，明確水工環(huán)地質勘察工作的重點，準確掌握基坑周邊工程地質、水文地質、環(huán)境地質情況，加強專業(yè)理論知識儲備，選擇的合理的基坑支護方案，加強對周邊環(huán)境的監(jiān)測，保證基坑的安全施工，減小對周邊環(huán)境的影響。

參考文獻

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作者：胡蕩 單位：蚌埠市勘測設計研究院