關(guān)于巖土工程勘察問題探究

摘要：工程勘察在工程建設(shè)中起著的基礎(chǔ)性的重要作用。近年來工程勘察技術(shù)手段發(fā)展迅速，研究領(lǐng)域不斷拓展，向著巖土工程勘察設(shè)計一體化方向發(fā)展，但在發(fā)展的過程中還存在一些問題和不足。文章介紹了巖土工程的特點(diǎn)，并以工程勘察實(shí)例為例闡述了工程勘察的全過程控制手段和方法。

關(guān)鍵詞：巖土工程；勘察設(shè)計；地質(zhì)調(diào)查；勘察理論

中圖分類號：F407.9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

巖土工程勘察是一項(xiàng)綜合性的工程地質(zhì)調(diào)查工作。巖土工程勘察的目的是運(yùn)用各種勘察測試手段和方法，對建筑場地進(jìn)行調(diào)查研究，分析判斷修建各種工程建筑物的地質(zhì)條件以及建設(shè)對自然地質(zhì)環(huán)境的影響；研究地基和上部結(jié)構(gòu)共同工作時，保證地基強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及不致產(chǎn)生過大沉降變形的措施，分析并提出地基的承載能力；提供基礎(chǔ)設(shè)計、施工以及必要時進(jìn)行地基加固所需要的工程地質(zhì)和巖土工程資料。

1 巖土工程勘察

巖土工程勘察所涉及的基本理論主要包括：土力學(xué)的理論、工程地質(zhì)理論、工程力學(xué)理論等，這些工程理論都足一種半科學(xué)半經(jīng)驗(yàn)的理論，很多理論是建立在經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的，如很多公式都是經(jīng)驗(yàn)公式。巖土工程同題的解決過程實(shí)際上是在理論的指導(dǎo)下，巖土工程技術(shù)人員利用自己的工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工程實(shí)際情況，建立相應(yīng)本構(gòu)模型，運(yùn)用合理適宜參數(shù)，加上良好的判斷力，解決問題的過程。對巖土工程技術(shù)人員來說，扎實(shí)的基礎(chǔ)理論同豐富的經(jīng)驗(yàn)、良好的工程判斷力是同等重要的。

2 工程勘察實(shí)例

2.1 工程概況

國內(nèi)某大型鋼鐵企業(yè)決定投資2億元建設(shè)l臺360m2大型燒結(jié)機(jī)，采用先進(jìn)技術(shù)和工藝節(jié)能降耗，加強(qiáng)環(huán)境治理，達(dá)到國內(nèi)同類型燒結(jié)廠裝備水平，爭取將燒結(jié)工藝和裝備水平邁上一個新臺階，3年半內(nèi)收回投資，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。其燒結(jié)機(jī)主廠房為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，5層，高46m，廠房面積137mX22m。設(shè)計委托巖土工程勘察要求提供巖土技術(shù)參數(shù)及分析評價，并對基礎(chǔ)設(shè)計及處理。對不良地質(zhì)現(xiàn)象防治作出論證和建議．經(jīng)業(yè)主委托，工程地質(zhì)勘察單位組織施工，提交場地資料如下：主要土層分布為雜填土、粘土、粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化頁巖(埋深為28-30mm)，中風(fēng)化頁巖等。水文地質(zhì)狀況為：上層滯水、水量不大。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造為低山丘陵與平原地帶，區(qū)域斷裂比較發(fā)育。根據(jù)構(gòu)造調(diào)查，擬建場區(qū)無斷裂通過。結(jié)論為：所建場區(qū)地層分布穩(wěn)定，無斷裂通過無不良地質(zhì)作用，場地是穩(wěn)定的，適宜建筑。

2.2 現(xiàn)場樁基施工現(xiàn)狀

根據(jù)現(xiàn)場條件和施工總體網(wǎng)絡(luò)計劃安排，挖孔柱基礎(chǔ)計劃1個半月全部完成，工程施工1月個多月有一根樁(C17)在挖至16.8m時出現(xiàn)涌水，C18樁在23m出現(xiàn)大量涌水，其后三四天共有16根樁陸續(xù)出現(xiàn)涌水現(xiàn)象。B18號樁日涌水量位達(dá)標(biāo)2000m3分，采用水泵排水無法排干。經(jīng)測量，其靜止水位標(biāo)高大部分在-19～-20m，其樁底離中風(fēng)化巖面還有4m左右。根據(jù)詳勘報告，地下水量不大，這與實(shí)際情況不符。另外，從另一處(B18樁)取樣也發(fā)現(xiàn)巖性異常，即出現(xiàn)灰?guī)r，而詳勘報告定名為頁巖。由于地質(zhì)情況發(fā)生變化，整個挖孔樁工程全面停工。根據(jù)施工現(xiàn)場所反映的情況，設(shè)計單位對現(xiàn)場情況進(jìn)行了詳細(xì)分析，由于出現(xiàn)地下涌水和灰?guī)r巖性。工程地質(zhì)實(shí)際情況與原詳勘報告不符合，采用排水疏干的辦法難以奏效而機(jī)械鉆孔受設(shè)備能力限制(樁徑為2700大口徑，且需嵌巖)，難以實(shí)施，故擬采用樁筏基礎(chǔ)。同時提出對施工區(qū)域進(jìn)行工程補(bǔ)勘：對地下水性質(zhì)進(jìn)行綜合評價，判明巖土整體性和穩(wěn)定性，并查明是否有巖溶、斷裂等不良地質(zhì)作用。

2.3 重新補(bǔ)充勘察結(jié)果

由某甲級勘察單位對施工區(qū)域進(jìn)行了補(bǔ)充勘察，除進(jìn)行鉆探工作外，還專門進(jìn)行了井探和物探工作。經(jīng)補(bǔ)勘工作得出如下認(rèn)識：(1)經(jīng)孔底并內(nèi)環(huán)刀取樣分析，層粘土壓縮模量原勘察值為Es=7.8MPa，實(shí)際為Es=7.5MPa，稍低；(2)基巖性質(zhì)較原詳勘報告有較大差別，為寒武系頁巖和灰?guī)r交互層(以灰?guī)r為主)，局部出現(xiàn)20-60cm厚度不等的溶洞，但其下部均控制有3m厚的完整巖石；(3)水文地質(zhì)情況：場地賦存有地下水，第四層上層滯水水位23.5m左右，巖溶裂隙水承壓水位17m左右，證明下部有裂隙存在，地下水對混凝土、混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋均具微腐蝕性。

2.4 恢復(fù)施工及導(dǎo)致后果

設(shè)計單位通過計算，決定采用樁筏混合基礎(chǔ)，其中樁為摩擦樁，對有水樁采用碎石擠密充填辦法。要求樁底達(dá)到層土的承載力標(biāo)準(zhǔn)，承載力為250kPa，壓縮模量6．5MPa。后在施工過程中，因受到施工場地和施工機(jī)具限制，只能用1t左右的錘夯實(shí)，同時，對樁底進(jìn)行動力觸探檢測。經(jīng)驗(yàn)證，難以達(dá)到承載力要求，且對樁土周圍影響較大，不利于下步混凝士灌注施工。建設(shè)單位委托我院提供下一步處理意見(巖土設(shè)計)，在充分研究巖土工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，設(shè)計采用增加擴(kuò)大頭，并對原先采用的未達(dá)要求的碎石擠密部分(即擴(kuò)大頭底部)進(jìn)行預(yù)埋管壓漿處理的方法。

2.5 增加擴(kuò)大頭

隨著進(jìn)漿量及壓力的增加，逐漸增加擴(kuò)大頭，壓密區(qū)范圍得到擴(kuò)大，具體可以在外管內(nèi)灌入部分混凝土，稍提外管錘擊(靜壓)以擴(kuò)大樁尖。一般情況下，當(dāng)樁端持力層性質(zhì)相對較差而易于夯擴(kuò)時，應(yīng)適當(dāng)增加擴(kuò)大頭混凝土灌注量；當(dāng)持力層密實(shí)度大、性質(zhì)較好難以夯擴(kuò)時，擴(kuò)大頭混凝土灌入量就要適當(dāng)減少。這樣，壓漿后樁底沉渣得以處理，軟底消失，同時也改變了土體的性質(zhì)，增大了樁側(cè)土的摩阻力，從而大大提高了樁的承載力。

2.6 預(yù)埋管壓漿處理樁底未達(dá)要求的碎石

原先采用的的碎石擠密充填，未達(dá)承載力要求。處理方法為預(yù)埋注漿管，每根樁按正三角形預(yù)埋三根注漿管，注漿管距樁邊20cm。樁芯混凝土灌注七天后，壓注純水泥漿。注漿壓力不小于10MPa，水泥漿為P．042.5水泥，水灰比為0.8-0.5，由稀變濃。根據(jù)以上的勘察設(shè)計進(jìn)行施工處理，效果良好，經(jīng)大應(yīng)變和靜載試驗(yàn)檢測，單樁承載力達(dá)到設(shè)計要求。未出現(xiàn)不合格樁。

3 巖土勘察的發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)的巖土工程勘察方法存在以下幾方面問題：(1)勘察資料過于地質(zhì)化。(2)數(shù)字化地圖與數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)間不夠貫通。(3)勘察信息數(shù)字化程度低。今年來數(shù)字化勘察技術(shù)被廣泛應(yīng)用，數(shù)字化巖土工程勘察是指應(yīng)用當(dāng)代測繪技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和CAD技術(shù)，通過計算機(jī)及其軟件，把一個工程項(xiàng)目的所有信息(勘察、設(shè)計、進(jìn)度、計劃、變更等數(shù)據(jù))有機(jī)地集成起來，建危綜合的計算機(jī)輔助信息流程，使勘察設(shè)計的技術(shù)手段從手工方式向現(xiàn)代化CAD技術(shù)轉(zhuǎn)變，作到數(shù)據(jù)采集信息化、勘察資料處理數(shù)字化，硬件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、圖文處理自動化，逐步形成和建立適應(yīng)多專業(yè)、多工種母產(chǎn)的高效益、高柔性、智能化的工程勘察設(shè)計體系。該技術(shù)體系用系統(tǒng)工程觀點(diǎn)，把勘察、設(shè)計的圖紙、圖像、表格、文字等以數(shù)字化形式存貯，供各專業(yè)設(shè)計使用。對巖土工程勘察方法實(shí)施改進(jìn)，逐步過渡到數(shù)字化勘察技術(shù)，并推廣其廣泛應(yīng)用，這是勘察工程發(fā)展的必然趨勢。但是這其中還有一段很長的路要走，不僅儀是因?yàn)槠渲羞€有一些關(guān)鍵技術(shù)問題尚未完令攻克，而且我國目前在數(shù)字化勘察、勘探方面的專業(yè)人才也很匱乏，因此，必須加大數(shù)字化巖土工程勘察技術(shù)人才的培養(yǎng)，并加快該技術(shù)的研究應(yīng)用，以真正實(shí)現(xiàn)巖土工程的數(shù)字化勘察的廣泛應(yīng)用。

結(jié)語

勘察設(shè)計是一項(xiàng)工程的生命，尤其是基礎(chǔ)工程一旦出錯鑄成損失就無法挽回。工程地質(zhì)勘察設(shè)計按規(guī)范要求對樁端持力層復(fù)雜地區(qū)(如巖溶地區(qū))是需要逐樁鉆孔勘察或是逐樁多孔進(jìn)行勘察，概率才能接近準(zhǔn)確。在施工過程中。若不是及時發(fā)現(xiàn)存在的不良地質(zhì)問題，以施工勘察進(jìn)行補(bǔ)救，很有可能在工程建成后造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會影響。

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