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基坑工程勘察与周边环境调查

285 2021-03-15 14:24:52


  • 基坑工程勘察


基坑支护设计和施工对岩土勘察的要求有别于主体建筑对岩土勘察的要求,勘察的重点部位应是基坑外对支护结构和周边环境有影响的范围,但目前,建筑基坑支护的岩土工程勘察通常在主体建筑岩土工程勘察过程中一并进行。主体建筑岩土工程勘察大多数是沿建筑物外轮廓线以内布置勘探工作,忽略对周边环境的调查了解;对持力层、下卧层研究较仔细,忽略了浅部土层的划分和取样试验;侧重于针对地基的承载性能提供土质参数,忽略了支护设计所需要的参数。至今,大多数基坑工程使用的勘察报告就是主体建筑勘察报告,与基坑支护设计与施工对岩土工程勘察的要求还有一定差距。



综合《岩土工程勘察规范》GB 50021—2001(2009 年版)(以下简称"规范 GB 50021")、《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72—2004(以下简称"规程JGJ72—2004")以及规范 GB50007—2011、规程 JGJ120—2012的相关规定,基坑工程的勘察宜按下列要求进行∶


1、勘察阶段

基坑工程的勘察与其他工程的勘察一样,可分阶段进行,一般分为初步勘察、详细勘察和施工勘察。初步勘察应初步查明场地环境情况和工程地质条件,预测基坑工程中可能产生的主要岩土工程问题;详细勘察阶段应在详细查明场地工程地质条件基础上,判断基坑的整体稳定性,预测可能破坏模式,为基坑工程的设计、施工提供基础资料,对基坑工程等级、支护方案提出建议。在施工阶段,必要时尚应进行补充勘察。


2、勘察范围、深度及勘探点的布置

(1)勘察范围∶勘察的平面范围宜超出开挖边界外开挖深度的 2~3 倍,在深厚软土区,勘察范围尚应适当扩大。

(2)勘察深度∶一般土质条件下,勘察深度宜为开挖深度的 2~3 倍,在此深度内遇到坚硬黏性土、碎石土和岩层,可根据岩土类别和支护设计要求减少深度;在深厚软土区,控制性勘探孔应穿透软土层;为满足降水或截水设计要求,控制性勘探孔应穿透主要含水层进入隔水层一定深度;在基坑深度内遇微风化基岩时,一般性勘探孔应钻入微风化岩层1~3m,控制性勘探孔应超过基坑深度1~3m。

(3)勘探点布置∶应沿开挖边界布置勘探点,其中,控制性勘探点宜为勘探点总数的1/3,且每一基坑侧边不宜少于2个控制性勘探点;在开挖边界外,勘探点布置可能会遇到困难,勘察手段以调查研究、收集已有资料为主,但对于复杂场地和斜坡场地,由于稳定性分析的需要或布置锚杆的需要,必须有实测地质剖面时,应适量的布置勘探点。

(4)勘探点间距∶应视地层条件而定,可在 15~25m 内选择,地层变化较大时,应增加勘探点,查明分布规律。当遇到暗滨、暗塘或填土厚度变化很大或基岩面起伏很大时,宜加密勘探点。


3、勘察要求

(1)工程地质勘察

在受基坑开挖影响和可能设置支护结构的范围内,应查明岩土分布、土的常规物理试验指标,分层提供支护设计所需的抗剪强度指标,土的抗剪强度试验方法应与基坑工程设计要求一致(详见 2.3.4 节内容),符合设计采用的标准,并应在勘察报告中说明。


岩体基坑工程勘察除查明基坑周围的岩层分布、风化程度、坚硬程度、完整程度和各岩层物理力学性质外,还应查明岩体主要结构面的力学性质以及结构面类型、产状、延展情况、闭合程度、填充情况、充水情况、组合关系及与临空面的关系等,特别要查明外倾结构面的抗剪强度以及地下水情况,并评估岩体滑动、岩块崩塌的可能性。


另外,应查明场区水文地质资料及与降水有关的参数,具体包括以下内容∶

1)地下水的类型、地下水位高程及变化幅度;

2)各含水层的水力联系、补给、径流条件及土层的渗透系数;

3)分析流砂、管涌产生的可能性;

4)提出施工降水或隔水措施以及评估地下水位变化对场区环境造成的影响。


(2)水文地质勘察

当场地水文地质条件复杂,应进行现场抽水试验,并进行水文地质勘察。

基坑工程的水文地质勘察,应查明场地地下水类型、潜水、承压水的埋置分布特点,明确含水层及相对隔水层的成因及动态变化特征。通过室内及现场水文地质实验,提供各土层的水平向与垂直向的渗透系数。


对于需进行地下水控制专项设计的基坑工程,为了评价含水层的富水性,确定含水层组单井涌水量,了解含水层组水位状况,测定承压水头,获取含水层组的水文地质参数,确定抽水试验影响范围,应对场地含水层及地下水分布情况进行现场抽水试验,计算含水层水文地质参数。


抽水试验的成果资料应包括∶在成井过程中,井管长度、成井井管、滤水管排列情况、洗井情况等的详细记录;绘制各抽水井及观测井的st 曲线、s-lgt 曲线,恢复水位s- lgt 曲线以及各组抽水试验的Qs关系曲线和q-s 关系曲线。确定土层的渗透系数,影响半径,单位涌水量等参数。


4、基坑工程评价要求

基坑工程勘察应针对以下内容进行分析,提供有关计算参数和建议∶

(1)边坡的局部稳定性、整体稳定性和坑底抗隆起稳定性;

(2)坑底和侧壁的渗透稳定性;

(3)挡土结构和边坡可能发生的变形;

(4)降水效果和降水对环境的影响;

(5)开挖和降水对邻近建筑物和地下设施的影响。


5、勘察报告要求

岩土工程勘察报告中与基坑工程有关的部分应包括下列内容∶

(1)与基坑开挖有关的场地条件、土质条件和工程条件;

(2)提出处理方式、计算参数和支护结构选型的建议;

(3)提出地下水控制方法、计算参数和施工控制的建议;

(4)提出施工方法和施工中可能遇到的问题,并提出防治措施;

(5)对施工阶段的环境保护和监测工作的建议。


  • 基坑周边环境调查

环境保护是基坑工程的重要任务之一,在建筑物密集、交通流量大的城区尤其突出。由于对周边建(构)筑物和地下管线情况不了解,盲目开挖造成损失的事例很多,有的后果非常严重。环境调查的目的是明确环境的保护要求,从而得到其变形的控制标准,并为基坑工程的环境影响分析提供依据,为设计和施工采用针对性的保护措施提供相关资料。


1、环境调查范围

国外关于基坑围护墙后地表的沉降形状及上海地区的工程实测资料(图 4.11)表明,墙后地表沉降的主要影响区域为2倍基坑开挖深度,而在 2~4 倍开挖深度范围内为次影响区域,即地表沉降由较小值衰减到可以忽略不计。据此,一般情况下环境调查的范围为 2倍开挖深度。但当有重要的建(构)筑物如历代优秀建筑、有精密仪器与设备的厂房、其他采用天然地基或短桩基础的重要建筑物、轨道交通设施、隧道、防汛墙、共同沟、原水管、自来水总管、煤气总管等重要建(构)筑物或设施位于2~4倍开挖深度范围内时,为了能全面掌握基坑可能对周围环境产生的影响,也应对这些环境情况作调查。


2、环境调查方法与内容

一般可通过城建档案了解建筑物,通过地理信息系统或其他档案资料了解管线的类别、平面位置、埋深和规模,如确实搜集不到资料,必要时对建筑物应进行房屋结构质量检测与鉴定,对管线应采用开挖、物探、专用仪器或其他有效方法进行地下管线探测。


调查一般包括如下内容∶

(1)对于建筑物应查明其用途、平面位置、层数、结构形式、材料强度、基础形式与埋深、历史沿革及现状、荷载、沉降、倾斜、裂缝情况、有关竣工资料(如平面图、立面图和剖面图等)及保护要求等;对历代优秀建筑,一般建造年代较远,保护要求较高,原设计图纸等资料也可能不齐全,有时需要通过专门的房屋结构质量检测与鉴定,对结构的安全性作出综合评价,以进一步确定其抵抗变形的能力;

(2)对于隧道、防汛墙、共同沟等构筑物应查明其平面位置、埋深、材料类型、断面尺寸、受力情况及保护要求等;

(3)对于管线应查明其平面位置、直径、材料类型、埋深、接头形式、压力、输送的物质(油、气、水等)、建造年代及保护要求等,当无相关资料时可按《城市地下管线探测技术规程》CJJ 61—2003 进行必要的地下管线探测工作。

(4)对于场地周围和邻近地区地表水应查明汇流、排泄情况,地下水管渗漏情况以及对基坑开挖的影响程度。

(5)应查明基坑四周道路离基坑的距离及道路上车辆载重情况。