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深基坑工程的勘察特点

341 2021-08-05 09:47:52

一、勘探测试的特点

1.场地周围环境及地下管线的调查

查明基坑与四周道路及建筑物的间距,了解周围建筑物的地基基础情况。对于施工方案选择是举足轻重的。例如,常州某高层建筑的深大基坑,由于距离交通干道及相邻建筑(浅基)太近,虑及降水沉陷的影响,排除 了大面积降水的方案;而常州市区一个深约 8 m 的地下室基坑,坑周有 20 多米厚的不透水粘性土,在无降水无支护的情况下,顺利地放坡挖至坑底。

据常州市管线规划资料,市区的地下管线埋深一般为 0.5~4 m,有水管、煤气管和电讯管等,而日多为北素性材料构筑。位干坑周的管线,不仅限制了放坡或者加设锚杆,而目,理管基槽多为松散回填,由此形成的破碎带往往还是边坡的潜在滑面之 —(图 1-1)。更何况,查明地下管线的分布,也有利于勘探点实地布置。鉴于目前的地下探测器只适应金属构筑,调查途径还主要靠规划设计资料。

2.勘探点间距、孔深和勘察范围

老城区的浅部往往分布着较厚的人工填土,,填土与天然沉积土的界面形成边坡滑面的可能性较大。在坑周线两侧,一般取 0.8 H且小于10 m 的孔距才能比较接近地反映土层的底面分布,况且,较小的孔距对于查明局部软弱层也是有益的,如图 1-1。对于沿着坑周线的勘探点,其闭合剖面常是支护的侧重位置,应该重点控制和适当加密。加密的原则,是使承压含水层与隔水层的主要界面,在相邻两孔处的高差小于 2.0 m。

众所周知,满足了高层建筑地基的承载力 、变形及抗震分析的孔深,一般都包括了附建地下室基坑开挖与支护所必需的勘探深度。但是,对于一些自重较轻的结构,如空旷地面下或者低层建筑下的深埋地下室及地下深水池等,基底附加压力很小,甚至为负值,此时,确定勘探深度的依据,已不是地基压缩层厚度或者基底宽度,而是取决于基坑稳定或支护分析所需的深度,例如承压水隔水底板、支护结构底部或抗拔(浮)桩端等。

如图 1-2 所示,边坡稳定性分析中的滑面线通常涉及坑周以外(1~2)H的范围,锚杆的设置也类似,有时甚至还考虑将注水井点布设于坑外一定距离。为了香明这个特殊范围的岩十特征、满足设计施工的相应需求,将勘察范围扩大到基坑以外(1~2)H 十分必要。

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3.侧重水文地质

如图 1-3 所示,基坑突涌和流砂问题、支护结构受力特征或者隔水帷幕施工效果,甚至建筑物抗浮验算等,都与承压水密切相关,可见,浅层承压水是影响地下工程的关键地质因素。为了制定相应的预防或处理措施,必须准确地查明场地及区域的水文地质条件,主要包括地下水位、水头及其动态、岩土渗透性、补给特征以及含水层与隔水层的层位。

地下水位及水头是反映承压水特征的通用指标,与现场勘测记录的"初见水位"、"静止水位"的关系如图 1-3(a)所示。勘测方一般采用测压管法,即跟管干钻至含水层顶面量测地下水位(即"初见水位"),后才使用泥浆护壁钻进,清水洗孔后再在含水层段填入粗砂并且打入护孔管及封盖.形成测压管,地下水稳定后量测水头,进而选择本地区的丰水季与枯水季、晴天与雨天,准确地量测水头的动态。

钻孔抽水试验是管井及深井降水施工的模拟。但值得考究的是,如果降水在先施打工程桩的基坑内进行,由于工程桩对含水层的挤密或阻水效应,土中原有的渗透系数必将大大减小。在这种情况下,把抽水试验安排在施打工程桩后进行则更接近模拟工程实际。

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对于由多层土组成的含水层,如果可能采用短滤管井降水时,例如轻型井点或喷射井点,宜采用室内试验测定分层土的横向渗透系数K、和竖向渗透系数 K,。因为,与短滤管井相对应的渗透系数,主要是滤网段所处土层的 Kb,而不是长滤管抽水试验测得的多层土综合渗透系数,更何况,Kn和 K,还可用于评价各层土的透水性(对基坑工程,K、或 K。大于 0.010 m/d 属透水层,否则为隔水层)。因此,将野外抽水试验与室内渗透试验匹配进行,更具有应用的广泛意义。注意,为了满足 K,和 K,试验要求,钻孔或探井土样直径不宜小于 89 mm,也不得在野外按环刀接触面将土样割断。

查明承压水的补给条件,了解不同含水层之 间的水力联系,仅仅依靠现场勘察往往不能实现,还必须通过区域水文地质资料加以综合分析。例如常州市处于Q4~Q3正常冲积层中,第 I(浅层)承压水在区域上与长江水,第Ⅱ承压水甚至深切的运河水相通(图 1-4),水量十分丰富,在一定程度上抑制了基坑单纯大降水的有效性。因此,应该重视熟悉区域性水文地质资料的调查资料。

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静力触探的优点之一,就是连续测试而且软硬反应敏感,用于寻找边坡滑面可能经过的软弱薄层,操作方便,资料可靠。同时,带孔压静探,十字板剪切和自钻式旁压试验等原位测试的指标,对分析边坡稳定性(如 Bishop 法)及静止侧压力,都有应用价值。

二、勘察分析与评价特点 

1.岩土分层和制图

松软层及回填松散带是边坡抗滑薄弱面,含水层与隔水层的界面是坑底开挖及支护结构分析计算的关键部位。强透水层与弱透水层则是短滤管井点布置的一个重要依据。所以,工程地质分层不能局限于按常规物理力学指标分层,应该更为细致,突出上述界面。

工程地质图中,在部面图上增加基坑拟开挖线及地下管线的标注,联绘沿基坑周边展开的剖面图,既方便勘察评价,又利于设计施工的应用。必要时,还应在适当的假设条件下,绘制边坡稳定性计算、支护结构抗倾覆验算及降水井布置等岩土工程初步分析图。

2.岩土参数可靠性取值中应注意的问题

岩土参数标准值可取统计平均值的置信上限或下限,原则是使最终的分析结果(如降水井数、抗滑或抗倾覆稳定系数等)既准确又偏干安全。无疑,抗剪强度指标应取"下限,但必须注意的是,对基坑工程一些岩土指标的应用比常规地基工程复杂得多,取值方法不能随便套用。例如,Y 用于边坡稳定性分析时应取置信上限,K。在作用力计算与抗力计算中分别取上限与下限,E。、E、K、、K。等官用均值,而考虑长期浮托的承压水头标高应取动态最大值甚至引用区域防洪设计标准等。

3.基坑开挖与支护分析评价的主要内容

深基坑工程勘察的特色之一一,就是针对开挖与支护问题,在完善环境、岩土及地下水勘测资料的基础上,结合工程特点、施工可行性及地区经验,进行岩土工程分析评价。主要内容有∶

①天然可开挖的深度,包括坑底效应和坑壁坡角等;

②降水无支护的边坡稳定性、地面沉降及其对环境的影响;

③有降水或无降水的支护结构挡土及隔水可行性;

④土水压力量测、坑周位移观测以及地下水浮托水头长期监控等监测工作的建议。