建筑工程的巖土勘察及地基處理技術

郭新亮，靳龍彬，宋文奇

（中電建振沖建設工程股份有限公司，北京 100102）

我國城市化進程不斷加快，建筑工程項目持續增加，充分準確的巖土勘察對于建筑工程設計及施工具有重要意義。但是我國許多建筑項目在施工前期的巖土勘察工作還比較薄弱，無法全面準確判斷地基情況，導致地基處理不到位，影響工程質量。因此，進一步加強建筑工程前期的巖土勘察工作與地基處理技術研究具有重要背景和意義。目前建筑工程巖土勘察及地基處理技術研究還不夠系統和全面，無法完全指導工程實踐。本研究擬通過文獻研究方法，對建筑工程的巖土勘察及地基處理技術進行系統梳理，以期為工程實踐提供參考。

1 建筑工程巖土勘察的重要性

1.1 判斷工程地基承載力

巖土勘察可以確定工程地基的土質情況，了解不同土層的物理力學性質，判斷其抗剪強度、壓縮系數等參數，這是評價地基承載力的重要依據。通過對地基土層的剖面調查和原位試驗，可以確定地基設計所需要的土層類別、厚度、相對密度、液限、塑限等指標，從而按規范計算出地基允許承載力。如果地基土層較軟或承載力不足，還可以提出地基處理的建議，比如攪拌樁加固、石列加固等。巖土勘察為判斷工程地基的承載能力和合理選取地基處理方案提供了基礎數據和技術支撐[1]。

1.2 明確土層及地下水分布情況

巖土勘察可以通過多個鉆孔的剖面觀察，比較清楚地反映出工程場地的土層分布情況，包括不同土質土層的厚度、埋深、相互聯系等，這對于設計時候準確判斷地基類別、確定基礎形式具有重要意義。另外，巖土勘察還可測定地下水位深度，判斷地下水是否隨季節變化，給出地下水類型，這些對于評估地下水對工程的影響也至關重要。巖土勘察明確場地土層和地下水條件，是工程設計的基礎。

1.3 提供必要的地基處理參數

當發現地基土層不良或承載力不足時，巖土勘察還需要提出地基處理的建議，這時就需要提供地基處理所需要的相關參數，比如土層厚度、相對密度、地下水埋深等。這些參數將指導地基處理的設計，比如確定攪拌樁或排樁的長度、石列的規格和排布等。另外在處理過程中，也需要根據土層剖面適當調整參數，保證處理效果。因此，巖土勘察不僅要判斷需要處理的土層，還要提供必要的處理參數作為依據[2]。

2 建筑工程巖土勘察的要點

2.1 確定勘察范圍與布點

勘察范圍應完全覆蓋工程建筑物和附屬設施的整個承載區，考慮永久性建筑和臨時設施的需要，一般要在承載區四周再留出3～5 米的緩沖區。布點數量要充分并合理，重要建筑部位如主體結構、大體積基礎等的下部，應密集布設多個鉆孔，確保這些重要區域地質情況得到充分確認；一些次要部位如普通墻體、小型管溝等可以適當減少鉆孔數量，但還是需要有代表性抽樣以確認地基條件。在場地范圍較大時，也需要布設部分代表性鉆孔，確保全場地質一致性。布點位置還要結合可能的土層變化位置，如原地表位置、回填土與自然土的交界處等，這些位置土層情況可變，應密集布點[3]。

2.2 確定勘察深度

勘察深度的確定應考慮地基土體的厚度，這通常需要達到承載力已充分發揮的穩定土層，確保其不會再產生大的位移與應力。也可以參考相關標準規范給出的地基最小勘察深度，通常要求粘性土地基勘察深度不低于建筑物埋深的2 倍和15 米，粉性土地基不低于建筑物埋深的3 倍和20 米。對于高層建筑、超高層建筑以及軟土地基，甚至需要進行超深層鉆探，深度達到100 米以上，以確定穩定的基巖條件。只有合理確定了勘察深度，才能對工程地質情況做出較為準確全面的判斷[4]。

2.3 合理選擇勘察方法

常用的巖土勘察方法有機械鉆探取樣、人工挖掘試坑取樣、原位測試、地球物理測量等。根據不同的土質條件和場地實際狀況，需要選用合適的勘察方法或綜合運用多種方法。例如，在粘性土地基中可以采用機械旋轉鉆探并帶入旋轉椎管器取出較好的整體樣品；而在易碎性強的粉性土中則需要使用旋剪式鉆頭切削帶出樣品。對一些重要部位也需要進行原位打擊鉆探、標準鉆探等測試。此外，地球物理勘察如電法探測也可以有效補充鉆探間距較大時的局部情況。只有選用恰當的勘察方法，才能系統全面地確定場地的地層情況。

2.4 對采樣進行必要驗收

土樣采集出來后，不能直接使用，而需要進行一定的驗收，檢驗樣品質量是否合格，關鍵在于檢查樣品是否有嚴重擾動，密封完整性如何，有無變形等，這關系到后續室內試驗的準確性，要立即對關鍵部位的土樣進行防擾動包裝，避免擾動繼續加劇，然后盡快運送到室內進行理化指標測試，即使部分擾動樣品，也要評定其擾動程度，作為試驗結果判定的參考，只有嚴格規范的土樣采集與驗收程序，才能為后續試驗研究奠定可靠的基礎[5]。

3 建筑工程常見不良地基類型

3.1 軟土地基

軟土地基指的是承載力差、易產生大沉降的土地基礎，其特點是含水量大，且含有大量的有機質。軟土地基的形成主要有兩種情況：一是天然形成的，如河流、湖泊等水體長期沉積形成的淤泥質地基；二是人為填筑的地基，如垃圾或工業廢棄物等雜填土地。軟土地基的主要問題在于其抗剪強度低、壓縮性大。當建筑荷載作用于軟土地基時，會產生較大沉降，對上部結構會造成嚴重破壞。此外，軟土地基本身也不穩定，有滑坡等災害的隱患。

3.2 填土地基

填土地基指的是由各種充填料人為填筑形成的地基，根據填筑材料的不同，可分為淤泥質填土地基、建筑廢棄物填土地基、工業廢料填土地基等。這些填土地基的最大特點是充填料組成復雜，性質不均勻；充填過程及后期壓實情況難以控制，多存在腐蝕性物質。由于填土地基填筑質量參差不齊，其抗剪強度、耐壓性能存在很大局部差異。與此同時，填土地基還會產生大的沉降變形。當建筑施工荷載作用于填土地基時，往往會引起較大沉降或不均勻沉降，嚴重時可能導致地表產生段差、開裂等，對建筑物的安全使用造成嚴重影響。

3.3 殘留物地基

殘留物地基指的是地表或地下存在各類廢棄物，影響正常地基的情況，常見的有走私隧道、舊基坑、廢棄阱坑等殘存空洞；存在地下儲油泄漏、有毒有害廢料堆積等環境風險污染源。這些殘留物影響范圍有大有小，小則僅為局部，大則可涉及整個工程用地范圍。它們對正常地基環境的影響主要有地基承載力的削弱、可能誘發地基沉降、地面塌陷等病害、威脅地下水及土壤環境。殘留物地基治理的主要目標是清除地表及地下存在的各類廢棄物，切實消除對環境及地基穩定性的影響，確保地基具有足夠的承載力[6]。

3.4 特殊地基

特殊地基指一些特定的不良地質條件形成的地基。常見的特殊地基有以下幾類：（1）巖溶地基，如石灰巖、玄武巖等能溶解的巖石地段，長期溶蝕后形成地下巖溶洞、通道等裂隙體系，影響地基承載力。（2）風化地基指深厚的殘積土或風化巖層。這些地層風化程度高，土體松軟，抗剪強度低，壓縮變形大。（3）若干特殊的不良土質，如高壓隙水對地基穩定性的影響。（4）地質斷裂帶。存在斷層、節理等地質構造，地層移動不穩定。這些特殊地基治理難度大，需要運用專業的巖土勘察技術確定其分布范圍、工程特性。再根據實際情況采取樁基加固、排水消水、回填等方法進行強化處理，以滿足工程需要。

4 建筑工程地基處理技術

4.1 換土法

換土法是指在建筑物施工前，先進行地基土層的部分或全部挖掘，然后再填充壓實其他合格的土料以改善地基承載力的一種技術。常用的換土法主要有總換土法和局部換土法?？倱Q土法是指挖除全部軟弱地基土，再用其他符合要求的土料回填夯實。這種方法改善效果好，但工程量大。局部換土法是只挖掘建筑物負荷區軟弱地基土，然后回填夯實，只改善建筑物所在范圍的地基承載力。這種方法工程量相對較小，經濟效益較好。施工時要根據現場詳細勘察和試驗結果確定換土的范圍和深度，一般挖深要低于地基設計承載力點以下0.5～1 米?；靥顣r要分層夯實，每層厚度20～30 厘米，夯實至設計要求的密度。同時要控制回填速度，防止產生過大沉降。換土完成后要進行驗收，確保達到設計要求。

4.2 壓實法

壓實法是改良軟弱地基的常用技術之一，其基本原理是利用重型壓路機或其他壓實設備對地基土體進行多次壓實，從而增加土體的密實度與抗剪強度，提高地基的承載力。根據壓實深度不同，可分為輕型壓實和深層壓實兩大類別。輕型壓實主要采用手持式壓路機或小型壓路機，壓實深度在0.3～0.5 米左右，主要通過增加地基表層土的容重密度來提高抗剪強度，操作簡便，能夠有效改善道路或獨立基礎等小面積軟弱地基。深層壓實需要使用總重20～100 噸的大型壓路機或強力振動壓實機，壓實深度可達2～5 米。深層壓實不僅能提高土體密實度，還能在深部產生額外的凈土壓力，并改變粘性土的結構，極大地改善壓實范圍內地基軟土的力學性質。在施工過程中，要嚴格控制壓實的層數、遍數及壓實力度，同時監測地表沉降。關鍵要保證各項指標達到設計要求和規范標準。除傳統壓路機外，一些新型壓實設備如高頻力矩壓實機也逐漸廣泛應用于建筑地基處理，效果顯著。壓實法操作簡便、經濟實用、工效較好，是軟基處理中應用最廣的技術之一。

4.3 預加載法

預加載法是目前應用最廣泛的一種軟弱地基處理技術。其基本原理是在地基土上施加一個明顯大于建筑物實際工作負載的額外壓力，利用該超載壓力產生的過量壓密沉降使地基土體達到壓實致密的目的。常用的預加載方式有堆載法、盛水法和抽真空法三種。堆載法是利用挖填土方或其他重物在地表形成壓載，盛水法是在地表圍堰內蓄水增加壓載，抽真空法則通過抽提地下水降低土體孔隙水壓力而達到增加有效應力的目的。工程中根據具體地層和負載條件選擇適宜的預壓方法。預加載壓力大小和加載時間是實現地基壓實致密的關鍵。一般預壓力取值為設計建筑物負載的1.3～2 倍。預壓時間根據土層壓密特性確定，直到地基壓密沉降趨于穩定然后再卸除。施工期間要定期監測觀測埋設的沉降表和孔隙水壓力計，根據測量結果及時調整和控制壓力，確保地基沉降按設計要求進行。待沉降基本穩定后再逐步卸除預載荷，然后進行上部結構施工。預加載法能顯著改善軟土地基的不利工程性質，是當前建筑項目中應用最廣的地基處理技術之一。

4.4 常規基礎處理

常規基礎處理方法是指利用樁基礎等傳統基礎形式來改善軟弱地基的承載力和整體穩定性的一系列技術。根據不同設計需求，主要包括摩擦樁基礎、端承樁基礎、組合樁基礎以及樁基帶筏板聯合基礎等。這些基礎通過構造抗拔支撐，使上部建筑物荷載可以部分或全部轉移到樁體和周圍地基土上，從而增大地基的允許承載力，并有效減小土體的垂直沉降和差異沉降。施工前需詳細確定樁的類型、長度、直徑、樁基排列形式，以及樁身配筋等細節。樁基礎施工精細復雜，要嚴格控制垂直度，保證配筋綁扎及搭接質量，防止混凝土外漏等問題影響樁身質量。施工完成后要對樁身進行檢測，保證其完整性及設計要求。這些常規基礎處理方法操作簡便、經濟實用，能適應不同軟土地質條件，因此在建筑工程領域得到了廣泛應用。隨著設計計算手段和施工技術的不斷進步，各類新型樁基礎如CFG 樁、千斤頂樁、擠密樁以及壓入式自硬硅酸鹽地樁等也得到快速發展，為建筑工程軟弱地基處理提供了更多可靠高效的技術選擇。這些新技術的應用也必將推動建筑基礎工程向更科學精細的方向發展。

5 結語

通過上述研究內容可知，建筑工程前期的巖土勘察工作至關重要，它為后續的地基處理和施工奠定了基礎。針對不同的不良地基類型，要選擇合理有效的地基處理技術方案。當前和未來一段時期里，建筑工程領域還需要繼續加強巖土勘察與地基處理技術的研究，豐富處理技術手段，指導工程實踐，以保證建筑工程的質量。