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浅谈武汉地区基坑工程勘察若干问题

发布时间:2014-04-02 信息来源:工勘院网站

1前言

随着我国 城 市 化 进 程 快 速 推 进深 基 坑 工 程项目越来越多特别是大体量如单体地下室2~3万m2 和超深基坑如开挖深度15~30m数量亦不在少数给岩土工程勘察和设计工作者带来了新的难题和挑战。
岩土工程参数对设计方案的难易安全性造价等均有重大影响若参数提得过于保守则让基坑设计难度加大造价增加造成不必要的浪费而若岩土工程参数提得过于冒进则会导致基坑设计的不安全致使基坑垮塌对人身安全和财产造成伤害和浪费 如何提出合理中肯的岩土工程设计参数是对勘察人员的重大考验。
结合近年来参与的部分基坑工程勘察设计和施工工作的一些体会谈谈深基坑工程勘察过程中应注意的几个问题。

2基坑等级的初步判定和勘察工作量的布置

勘 察 工 作 原 则 上 应 遵 循 湖 北 省 地 方 标 准DB42159-2004对基坑工程勘察的要求要合理布置基坑工程勘察工作量 首先初步确定基坑重要性等级应该从该规程表4。01进行划分该表对分级的依据为三个方面即开挖深度工程地质水文地质条件、环境条件。
基坑工程勘探点布置按规程执行宜结合主体建筑一并布置规程规定布孔间距一般宜为12~24m勘探点布置宜沿基坑周边布置条件允许时应扩大到基坑周边1~2倍的基坑开挖深度 当边界外无法布点应通过调查取得相应资料。
需要说明的是在勘察过程中如遇地质条件复杂地段应加密勘察点特别是在填土厚度变化较大有暗沟暗塘地段应加密勘探点以查明浅部不良土层的空间分布范围。
勘探孔深度不小于2倍基坑深度在基坑影响深度范围内如遇深厚软土粉土夹层或降水隔渗需要时应适当加深遇坚硬土层及岩石可适当减小对勘探孔深度一般应穿过软土层如遇到I级阶地上三层以上地下室极有可能采用落底式地下连续墙支护方式在遇到该类工程时勘探孔深度应以进入基岩为宜。

3勘探手段及取样测试

基坑工程勘察应采用钻探取样原位测试及室内试验等多种手段 对于软土及粉土夹层或交互层应尽量采用静力触探对位于ⅡⅢ级阶地上的基坑也应该多采用静力触探孔作对比孔以查明浅部填土软土及古冲沟内Q4沉积的土层当Ⅲ级阶地上发现有冲沟分布应适当加密勘探点。
其他原位测试手段如标贯动探应按规范要求进行条件允许情况下建议在软土分布地段采用十字板剪切试验一级基坑也可采用扁铲侧胀试验。

4室内试验项目和应提供的参数指标

基坑工程室内试验应包括下列项目:
  1. 各岩土层的重度抗剪强度指标压缩系数固结系数以及静止土压力系数。
  2. 饱和软土的灵敏度无侧限抗压强度有机质含量。
  3. 老粘性土的胀缩性指标。
  4. 一般粘性土及粉土的垂直及水平渗透系数。
  5. 砂性土的水下休止角。
  6. 工程需要的其他试验项目。
上述试验项目应根据工程需要选做以下几项指标略作说明。
土层固结系数主要用于基坑大量降水引起周边地层固结沉降计算特别对于软弱土固结系数可计算沉降量与降水维持时间的关系对该类基坑应提供土层的固结系数。
静止土压力系数K0 当开挖深度较大基坑周边环境要求对支护结构位移控制较严格时通常设计人员会采用较大刚度的垂直支挡结构和较强的水平支撑体系可能出现支护结构背后土体远未达到主动极限平衡状态此时桩墙体所受到的土压力并非主动土压力而是接近静止土压力。
c、& 值:大部分勘察人员一般根据规程附录B,提供按武汉市地方经验支护设计土压力计算对粘性土粉土互层土均采用水土合算总应力法 对粉细砂用水土合算分算都有而对中粗砂等用水土分算所以一般勘察人员对较纯净的砂土只提供一种强度指标不妥建议对粉细砂分别提供总应力指标和有效应力指标而对于饱和的中粗砂要提供有效应力指标。

5基坑工程岩土层的合理划分

目前勘察报告对于基坑工程影响范围内土层划分比较粗略宜进行细致划分便于设计使用具体有以下常见问题值得注意:
  1. 部分勘察人员将人工填土下原沟塘底残存的薄层淤泥或淤泥质土一并归为填土但大部分基坑开挖将揭穿该层不管软土厚度多少都将构成边坡的潜在滑动面所以勘察时一定要单独分层。
  2. 武汉市深厚软土地区大部分有自上而下强度渐增之趋势这一点从静探曲线上看尤其明显有的勘察人员将巨厚层软土全部划为一层而按上部Ps值较低指标提供c、& 值这将会给设计带来巨大的浪费。
  3. 对I级阶地过渡层划分过于粗略 有时工程勘察场地面积较大交互层分布在不同地段土层性质差异悬殊有些地段以粘性土为主有些地段则以粉土砂土为主 当有基坑工程时上述两层c、&值有明显差异且对基坑降水隔渗等影响显着所以当地层分布有上述情况时应在平面上进行分区以不同土层来处理。
  4. 人工填土中若含有大块硬物质,如老基础、砼块、废弃桩头等勘察报告中应重点描述并评价对施工工艺的影响。
  5. 经常有厚层软土无规律夹薄层粉土从触探曲线反映 虽然不能在土层划分时单独分出但应在勘察报告中土层描述里进行描述且在对基坑进行评价时重点强调基坑开挖后粉土易流析应建议采取隔渗措施。
  6. 当然将基坑影响范围内土层划分细致后要保证各层土样取样和原位测试的数量应满足相关规范要求。

6勘察成果报告的主要内容

勘察报告书中基坑工程分析与评价应至少包括以下内容基坑规模周边环境及基坑土层分布情况基坑支护设计参数表基坑支护方案地下水治理方案对基坑设计施工及监测的建议等。
上述内容基本能满足相关规范规程对基坑工程勘察的要求但以下几点值得注意:
  1. 对基坑周边环境大部分没有单独委托勘察单位进行探测或调查但应将目前掌握的信息在报告中反映提请设计施工注意特别老城区基坑周边废旧的管道对基坑安全影响较大。
  2. 地下水治理方案部分勘察报告对基坑地下水治理分得不够细致如武汉市常有工程场地是填湖形成上部有厚层杂填土周边有地表水体分布且基坑离地表水体较近 此种情况下填土层中地下水是受湖水侧向补给不是上层滞水而是潜水水位与地表水密切相关简单建议明排不妥而应建议采取隔渗措施。对承压水抗突涌计算宜考虑地下水位年变化幅度如勘察期间恰逢枯水期而基坑施工又在汛期两者水头差值较大又或者基坑较大运营时间较长跨越汛期和枯水期。
  3. 建议的基坑支护方案要合理可行切合实际 比如有的场地空间狭小采用大放坡明显距离不够而报告中却依然建议采用放坡方案有的建议支护结构类型在该场地适应性很差实施起来难度很大勘察人员应充分考虑 另外勘察人员应对现行的基坑设计规范以及职能部门下发的各种文件有所了解才不至于在勘察报告中给出有悖规程规范和文件的建议方案。

7其他几个问题的探讨

 交互层C、φ取值的问题

规程附录B中没有直接给出交互层C、φ 值但在备注里有所说明 建议根据静力触探大致统计各单层厚度所占百分比分别按三者标准值综合取值。

填土层 C、φ取值的问题

对于一些深厚的填土地段有的勘察报告没有采用任何的勘察手段提出的C、φ 值过于随意导致基坑设计难度增大支护造价增多 建议遇到深厚的填土地段有必要采用动探静探标贯等手段进行判别给出成分分析及描述提出一个相对适中的C、φ 值。

岩质基坑问题

对于岩质基坑规程要求对岩体应测量结构面的类型产状了解其发育程度延伸程度张开程度充填状况胶结程度组合关系及与基坑边坡临空面的关系且建议有条件时进行现场原位剪切试验。上述工作一般在工程勘察中实施起来难度较大但勘察时一定要注意到土岩结合面指在基坑暴露范围内有无相对软弱土分布一定要进行测试和取样试验应重点评价软弱结构面与边坡临空面关系。
此外现在很多设计要求提供岩石的C、φ值实际是一个概念误区 因为岩石不符合土压力计算模型应与设计人员沟通建议参考边坡规范和工程地质手册提供岩石似内摩擦角。

抽水试验问题

现场抽水试验应模拟工程降水时特点合理布置试验孔和水位观测孔以求出含水层渗透系数抽水井试验深度应根据工程实际情况确定一般I级阶地砂层中抽水保证过滤器有效长度不小于12~15m有条件时对超深基坑进行群井干扰抽水试验有适当机会应搜集工程降水实际资料进行反演分析和计算。

8结语

从基坑支护设计角度出发对勘察如何提供合理中肯的岩土工程评价和参数诸多问题进行了论述旨在为基坑支护设计人员可以根据勘察资料提出更安全经济合理的方案。

参 考 文 献

  • 基坑工程技术规程DB42159-2004。湖北省建设厅湖北省质量技术监督局联合发布2004。
  • 基坑工程技术规程征求意见稿 DB42159-2011。湖北省建设厅湖北省质量技术监督局联合发布2011。