楊朝發(fā)， 代萬品

(1.貴州有色地質(zhì)工程勘察公司，貴州 貴陽 550005；2.貴州正和工程質(zhì)量檢測試驗研究有限公司，貴州 貴陽 550005)

0 引 言

巖溶又稱喀斯特，是指可溶性巖長期受雨水的沖淋、洗刷、溶蝕等作用所形成的獨特地形地貌，常伴有溶洞、溶溝、溶槽、石芽、石林等獨特地理特征。特別是在貴州這樣的多山省份，巖溶出露廣泛，地勢起伏較大，建設(shè)場地受地形制約常形成深開挖或高回填，建筑基坑四周往往高低起伏大，巖土層面起伏大，在巖溶發(fā)育場地因溶溝、溶槽、溶洞等影響，紅黏土層厚達(dá)二十余米，且土層底部常常呈軟塑狀態(tài)，對基坑穩(wěn)定極為不利。

1 巖溶地區(qū)基坑工程勘察面臨的難點及解決措施

建筑基坑因建設(shè)場地位置的特殊性，基坑受周邊道路、管線、已有建筑物及建設(shè)紅線的限制，特別是深基坑工程往往無法采用放坡開挖。為增加基坑支護(hù)的可靠性，確保地基基礎(chǔ)施工安全，降低基坑支護(hù)費用，基坑勘察成為基坑支護(hù)設(shè)計與施工不可缺少的重要環(huán)節(jié)。但因基坑周邊及建設(shè)紅線的諸多限制，在進(jìn)行勘察布孔時，場地平面常常無法滿足勘察范圍需要，很多勘察孔位可能落在道路上、已有建筑物內(nèi)及建設(shè)紅線外，無法進(jìn)行地質(zhì)鉆探，應(yīng)地質(zhì)調(diào)查、收集已有地質(zhì)資料為主，并結(jié)合瑞雷波法、地質(zhì)雷達(dá)法及高密度電阻率法等措施查明巖土層分布及厚度變化，查明溶洞、溶槽、溶溝的分布變化、大小形態(tài)及填充情況。

2 巖溶地區(qū)基坑工程勘察要點

2.1 工程地質(zhì)調(diào)查要點

通過工程地質(zhì)調(diào)查，除了解和收集場地附近地質(zhì)構(gòu)造、地層分布、巖層產(chǎn)狀、巖溶發(fā)育現(xiàn)象及建設(shè)所形成的基坑邊坡特點和周邊環(huán)境條件外，還應(yīng)重點調(diào)查下列內(nèi)容：

(1) 場內(nèi)溶溝、溶槽的發(fā)育分布情況，溶洞的分布及填充情況；紅黏土的分布及厚度變化、結(jié)構(gòu)類型、靈敏度和裂隙發(fā)育特征；場區(qū)是否存在斷層或破碎帶等不良地質(zhì)作用，斷層或破碎帶的形態(tài)、走向、規(guī)模、發(fā)育程度及其對基坑邊坡穩(wěn)定性的影響。

(2) 巖層軟弱結(jié)構(gòu)面的分布、產(chǎn)狀及填充膠結(jié)情況，巖體節(jié)理裂隙的發(fā)育程度、貫通性、走向、傾角及填充膠結(jié)情況等。

(3) 臨近建筑物的基礎(chǔ)類型及埋深，地下設(shè)施和周邊道路的現(xiàn)狀、分布、走向及結(jié)構(gòu)特點，并評估其對基坑開挖變形的承受能力。

(4) 地下水類型、補給來源、排泄條件，地下水與地表水的補給關(guān)系，含水層特征、埋藏深度、水位變化對基坑穩(wěn)定性的影響，泉眼位置及流量變化等。

2.2 勘探要點

勘探是直接揭露巖土層平面分布及分層厚度變化的最主要手段，勘探布置應(yīng)根據(jù)地質(zhì)調(diào)查成果、基坑邊坡等級、地形地貌特征、周邊環(huán)境條件及建設(shè)紅線位置綜合確定，在進(jìn)行基坑邊坡勘探時應(yīng)重點探明下列內(nèi)容：

(1) 紅黏土的平面分布及厚度變化，紅黏土狀態(tài)隨深度的變化。在土層中嚴(yán)禁采用跟水鉆進(jìn)，應(yīng)采用回旋鉆進(jìn)或振動鉆進(jìn)，根據(jù)鉆進(jìn)的難易程度及速度判斷土性狀態(tài)的變化，并在每個支護(hù)段或溶溝、溶槽較深處布置不少于3個鉆孔，至紅黏土頂面往下每間隔0.5 m取一件土樣，測定其含水比變化，特別應(yīng)測定巖土界面附近的土樣含水比，以此判斷紅黏土狀態(tài)隨深度的變化。

(2) 在鉆進(jìn)過程中，應(yīng)通過固定活塞、自由活塞或單動雙管等方法采取不擾動土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗；在地質(zhì)環(huán)境或周邊條件復(fù)雜一級基坑邊坡，鉆探方法難以準(zhǔn)確查明地下情況時，應(yīng)通過探井、探槽等方法進(jìn)行勘探，以查明紅黏土層的結(jié)構(gòu)類型、裂隙發(fā)育特征及狀態(tài)隨深度變化情況等；在鉆探取不擾動土樣困難時，可在探井或探槽壁刻取不擾動土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗。

2.3 物探要點

因周邊環(huán)境或建設(shè)紅線限制而無法布置鉆孔，或鉆孔數(shù)量不足不能充分揭露巖土界面變化、巖溶分布及規(guī)模等條件下，應(yīng)充分利用場地條件布置物探測線，以查明紅黏土平面分布、深度變化，及溶溝、溶槽、溶洞等分布、規(guī)模、發(fā)育情況等。

2.4 室內(nèi)試驗及原位測試要點

室內(nèi)試驗及原位測試成果是基坑支護(hù)設(shè)計中進(jìn)行巖土側(cè)壓力計算的重要參數(shù)，該參數(shù)取值是否合理，不僅關(guān)系基坑工程的經(jīng)濟成本，同時對基坑支護(hù)安全也起著至關(guān)重要的作用。另外,巖土體作為基坑支護(hù)體系不可分割的組成部分，其巖土參數(shù)不僅受到不同支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的影響，同時也受到施工過程的影響。在進(jìn)行室內(nèi)試驗和原位測試時，應(yīng)重點控制下列內(nèi)容：

(1) 在進(jìn)行原狀土試樣制備和強度試驗過程中，應(yīng)避免對土樣的擾動；在進(jìn)行土體及巖土體沿軟弱結(jié)構(gòu)面(或巖土界面)的現(xiàn)場直接剪切試驗時，應(yīng)充分模擬基坑邊坡的實際受力變形及施工擾動的不利因素，使測試成果盡可能反映基坑施工擾動的不利影響及巖土體實際受力變形等因素。

(2) 室內(nèi)試驗除測定不擾動土樣的抗剪強度參數(shù)外，還應(yīng)測定擾動土樣或土層的殘余抗剪強度。

(3) 在基坑工程勘察報告中，推薦巖土抗剪強度設(shè)計值時，應(yīng)根據(jù)原狀土試樣抗剪強度、現(xiàn)場直接剪切測試抗剪強度及擾動土樣或土層的殘余抗剪強度值，區(qū)分不同工況下進(jìn)行使用或經(jīng)折減后使用。

3 巖土參數(shù)取值分析

巖土參數(shù)是基坑工程支護(hù)設(shè)計最重要、最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，是支護(hù)體系選取、支護(hù)結(jié)構(gòu)計算、基坑邊坡穩(wěn)定性分析及變形計算的最關(guān)鍵參數(shù)。巖土參數(shù)的合理選取和正確使用，既關(guān)系基坑工程的經(jīng)濟安全，也影響著基坑支護(hù)方案的選擇和基坑施工工期的長短。以下是幾種巖土參數(shù)取值的常用方法：

3.1 取樣試樣法

這是最基礎(chǔ)的一種辦法，根據(jù)巖土層分布及變化，分別獲取各主要巖土的試樣，嚴(yán)格按照相關(guān)試驗方法，測定各試樣的物理力學(xué)數(shù)值，并結(jié)合統(tǒng)計分析方法給出不同土層的物理力學(xué)指標(biāo)。如巖溶地區(qū)，上覆紅黏土層的狀態(tài)隨深度不斷變化，在取樣試驗時應(yīng)分別獲取硬塑、可塑、軟塑等狀態(tài)的土樣，測定土的物理力學(xué)數(shù)值，再通過統(tǒng)計分析給出不同狀態(tài)下的物理力學(xué)指標(biāo)。

3.2 現(xiàn)場直接剪切試驗法

它是室內(nèi)試驗一種補充和驗證方法，在難以取得試樣進(jìn)行室內(nèi)試驗，或室內(nèi)試驗結(jié)果難以有效反映現(xiàn)場實際情況時，應(yīng)采取現(xiàn)場直接剪切試驗，以獲得更為可靠的巖土體抗剪強度指標(biāo)。如土體沿巖土界面滑動及巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)面或破碎帶滑動時的抗剪強度指標(biāo)，很難通過取樣試樣取得可靠的試驗數(shù)據(jù)。同時，現(xiàn)場直接剪切試驗可以通過試驗條件的設(shè)置，以模擬巖土體實際受力狀態(tài)、變形特征及施工擾動等條件，使試驗成果更科學(xué)可靠。

3.3 反演分析法

即根據(jù)已形成的人工或自然邊坡現(xiàn)狀的實際穩(wěn)定性狀態(tài)，結(jié)合室內(nèi)試驗成果的其他物理參數(shù)，假定一個抗剪強度指標(biāo)，反演計算另一個抗剪強度指標(biāo)的方法。該方法需結(jié)合邊坡的主剖面形態(tài)、坡體的厚度、坡體后緣裂縫及地下水影響等因素綜合考慮，并經(jīng)過多斷面、多次反復(fù)推演，最終確定各土層的抗剪強度指標(biāo)。

3.4 工程類比法

根據(jù)基坑邊坡高度、場地周邊條件及地區(qū)類似工程經(jīng)驗，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查、巖土分布變化、巖體產(chǎn)狀、地下水特征及影響等條件，綜合分析后給出各巖土層抗剪強度指標(biāo)。工程類比法適用于安全等級為三級的基坑邊坡工程，對于安全等級二級的基坑邊坡工程采用工程類比法時，應(yīng)同時具備以下三個條件：首先，坡頂與坡腳無建筑物或主要道路、管線等設(shè)施；其次，邊坡施工階段應(yīng)采用實時動態(tài)監(jiān)測；最后，抗剪強度指標(biāo)應(yīng)采取其他方法驗證后使用。

巖土參數(shù)的合理取值是巖土工程勘察的一大難點，同時，采用不同方法獲得的巖土參數(shù)往往差別較大，如何合理使用不同巖土參數(shù)，是值得各巖土工程技術(shù)人員研究的重要課題。

4 結(jié)束語

通過基坑勘察查明基坑邊坡的地質(zhì)條件、巖土分布變化、地下水特征等情況，經(jīng)過試驗測試等技術(shù)措施提出合理的巖土物理力學(xué)指標(biāo)，為基坑支護(hù)設(shè)計提供基本的地質(zhì)條件和最重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。針對巖土工程而言，勘察、設(shè)計和施工雖屬于不同的工作范疇，且各自相對獨立，但卻又密不可分。基坑支護(hù)設(shè)計是根據(jù)勘察報告提供的地質(zhì)條件及巖土參數(shù)進(jìn)行的，基坑的開挖施工等對地層巖土體必然造成一定的擾動甚至破壞，同時勘察查明的地質(zhì)條件與基坑開挖揭露的地質(zhì)條件可以能存在一定差異，特別是巖溶發(fā)育地區(qū)，出現(xiàn)這種差異的可能性更大。因此，為有效保障地基基礎(chǔ)施工安全、縮短建設(shè)工期、降低基坑支護(hù)施工成本，基坑工程應(yīng)采取動態(tài)設(shè)計、信息化管理辦法，根據(jù)施工揭露的地質(zhì)差異及時調(diào)整基坑支護(hù)設(shè)計，保障施工安全和有效實現(xiàn)建設(shè)目標(biāo)。