深基坑支護工程地質勘察所提供的報告及資料,是做好深基坑支護設計與施工的重要依據。在一般情況下,深基坑支護勘察應與主體工程的勘察同步進行。制定勘察任務書或編制勘察綱要時,應考慮到深基坑支護工程的設計、施工的特點與內容,有專門章節對深基坑支護工程的地質,水文地質勘察工作提出要求。
在勘察任務書中,應具備下列資料∶
1)建筑場地的地形、管線及擬建建筑物的平面布置圖∶
2)擬建建筑物的上部結構類型、荷載以及可能采用的基礎類型;
3)基坑開挖深度、坑底標高、基坑平面尺寸及可能采用的基坑支護類型;
4)場地及附近地區的環境條件等。
勘探工作
勘察綱要
根據工程地質勘察任務書,搜集場地范圍附近的已有地質、水文、氣象及當地的建筑經驗等資料,編寫勘察綱要,基本內容包括∶
1)工程名稱和建設單位;
2)勘察目的、任務;
3)勘察工作的方法和工作量布置∶包括測繪、調查、勘探、測試等內容、方法、數量,以及對各項工作的要求;
4)預計工作進行中可能遇到的問題及解決問題的措施;5)資料整理和報告書編寫的內容和應附的圖表。
現場勘探
現場勘探包括掘探、鉆探、觸探、物探等四大類。在工程地質勘探中,鉆探是目前最常用、最廣泛、最有效的一種手段。它利用鉆探設備和工具,從鉆孔中取出土石試樣,以測定巖土物理力學性質,鑒別和劃分地層。觸探和物探既是勘探方法,同時也是一種測試手段。觸探可以確定地基土的物理力學性質,選擇樁基持力層和確定樁的承載力。物探如地質雷達可以探明古河道或暗浜的界面以及地下障礙物等。
深基坑支護工程勘探點的布置∶勘探范圍為支護結構可能設置的地段,在開挖邊界外的 1~2 倍基坑開挖深度范圍內,布置勘探點。對于軟土,勘察范圍應適當擴大??碧近c應
布置在基坑周圍,間距視地層復雜程度而定,一般為 20~30m 左右??辈炜椎纳疃葢獫M足整體穩定性等的驗算要求,一般應不小于基坑開挖深度的2~2.5倍。
基坑支護工程的設計與施工都會碰到地表淺層土,因而對其勘察要求更要詳細一些。上海地區表層土常會遇到暗浜、暗塘、暗井、古河道及地下障礙物等,常見的填土為素土與垃圾土。如果回填前沒有清除水草和浜土,則往往含有大量的有機質。杭州、寧波等地有的地區建筑垃圾的填土達2~5m,有些以爐碴或生活垃圾填成,有機質含量較多。
在對深基坑支護的工程地質勘察中,若遇上述填土、暗浜、古河道、地下障礙等土層情況,除采用控制性鉆孔外,可布置較多的淺孔,例如小口徑的勺鉆或麻花鉆,孔距可為2~3m 左右。要求查明其填土成因、類型,了解地形、地物、河塘變遷,查明其分布特征、厚度及界面變化,闡明主要工程特性。
為進行擋墻防滲和基坑降水設計,應進行水文地質勘察,查明含水層(包括上層滯水、潛水、承壓水)和隔水層的層位、埋深和分布情況,測定靜止地下水位。對重要工程應進行分層抽水試驗或注水試驗(對粘土),布置水位觀測孔,以便分層提供各含水層的滲透系數K和補給來源。
測試工作
測試工作中測定的參數,應能滿足深基坑支護和降水的設計與施工的需要,一般應進行下列試驗與測試∶
1)土的天然重度y、天然含水量?與孔隙 e。
2)顆粒分析試驗,以確定砂粒、粉粒及粘粒的含量和不均勻系數 C,=dgo/dg,以便評價土層管涌、潛蝕及流砂的可能性。
若水的滲流方向自下而上,當向上的動水力與土的浮重度相等時,土顆粒將處于懸浮狀態而失去穩定,這時就產生流砂現象。流砂是發生在土體表面滲流逸出處,不發生在土體內部。流砂主要產生在細砂、粉砂及粉土中。
3) 壓縮試驗。 室內壓縮試驗提供壓縮性指標壓縮系數與壓縮模量。用以計算沉降量。當考慮深基坑開挖的卸荷再加荷影響,應進行回彈試驗??紤]應力歷史進行沉降計算,應確定先期固結壓力、壓縮指數與回彈指數。
對深厚高壓縮性軟土上的重要建筑物,應測定次固結系數,用以計算次固結沉降。當進行應力應變分析時,應進行三軸壓縮試驗,為非線性彈性、彈塑性模型提供計算參數。
4)抗剪強度試驗。土的抗剪強度指標粘聚力C和內摩擦角??蛇x用原狀土室內剪切試驗、現場剪切試驗,對飽和軟粘土可采用十字板剪切試驗和靜力觸探試驗。
對重要工程應釆用三軸剪力試驗,飽和粘性土當加荷速率較快時,用不固結不排水(UU)試驗;當土體排水速率快且施工較慢時,可采用固結不野(CU)試驗。當需提供有效應力抗剪強度指標時,應采用固結不排水測孔隙水壓力(cti)試驗。
對一般工程,可釆用直剪試驗,試驗方法由荷裁類型、加荷速率及土的排水條件確定,通??舍娪霉探Y快剪。根據上海地區的經驗,用于土壓力與整體穩定計算的。、伊值,可按抗剪強度的峰值提供;對基坑隆起等其他計算的C、0值,可按峰值抗剪強度的70燃供。
對他和粘土,有時可進行無側限抗壓強度試驗,確定無側限抗壓強度久及土的靈敏度%5>滲透系數的測定。對重要工程應釆用現場抽水試驗或注水試驗測定土的滲透系數。
一般工程可進行室內滲透試驗,測定土層垂直向滲透系數&和水平向滲透系數M砂土和碎石土可用常水頭試驗,粉土和粘性土可用變水頭試驗。透水性很低的軟土可通過周結試驗測定。
6) 有機質試驗。土按有機質含量,可分為無機土、有機質土、泥炭質土與泥炭等??舍娪米剖Я吭囼灮蛑劂懰徕浫萘糠y定。必要時可應用化學分析方法確定有機酸成分。
7) 地基系數的測定。對一般工程可按有關規范確定豎向地基土抗力系數的比例系數啲及水平抗力系數的比例系數mD對重要工程可釆用平板載荷試驗或旁壓試驗確定。
旁壓試驗尚可測定靜止側壓力系數。
勘察報吿的主要內容
基坑支護工程的工程地質勘察一般應與主體工程結合起來一起進行,因此報告也應一起編寫。除主體工程勘察報告應具有的內容外,主要應包括下列內容:
1) 概述與基坑開挖、支護有關的工程地質、水文地質條件。對與開挖、支護有關的地基土層在水平方向和垂直方向的分布與變化應進行詳細劃分與描述,在平面圖與削面圖上標明暗浜、填土與古河道的位置,易發生管涌、流砂的土層分布資料,并提出預防措施和建議$
2) 對基坑支護工程的設計與施工所需的土的物理力學參數進行統計和綜合分析,提出參數的建議值;
3) 提供各含水層的資料和參數,并提出基坑防滲與施工降水方案的建議;
4) 預估基坑開挖引起的土體應力-應變關系的改變和降水對周圍環境可能產生的不良影響.
5) 提岀支護結構現場測試與施工監測的建議。