淺論巖土工程技術(shù)的創(chuàng)新與運(yùn)用

熊幫亮

【摘要】巖土工程的主要目的是在復(fù)雜的地質(zhì)條件和自然環(huán)境下，人類(lèi)活動(dòng)能夠確保巖體和土體，不會(huì)因?yàn)閺?qiáng)度過(guò)小而產(chǎn)生變形等問(wèn)題，從而讓巖體發(fā)生局部或者整體失穩(wěn)的狀況，于巖體緊密結(jié)合的建筑物會(huì)因?yàn)閹r體的破壞失去工程能力或者正常運(yùn)營(yíng)的條件。本文就巖土工程技術(shù)創(chuàng)新方法與實(shí)踐進(jìn)行探討分析。

【關(guān)鍵詞】巖土工程；創(chuàng)新方法；實(shí)踐

【Abstract】The main purpose of geotechnical engineering is that under complex geological conditions and natural environment， human activities can ensure the rock mass and soil mass without being deformed due to the intensity being too small， so that the rock mass will be partially or totally destabilized Situation， the rock in the tight integration of the building due to the destruction of rock mass loss of engineering capacity or normal operating conditions. This article discusses the geotechnical engineering innovation methods and practices.

【Key words】Geotechnical engineering；Innovative methods；Practice

1. 引言

巖土工程是囊括多種學(xué)科知識(shí)的一種交叉學(xué)科， 其中主要包括： 基礎(chǔ)工程學(xué)、地質(zhì)工程學(xué)、巖體力學(xué)等。巖土工程主要是運(yùn)用多種勘探儀器對(duì)巖土進(jìn)行綜合整治與改造，其主要研究的主體就是巖體與土體。其中， 巖體在地質(zhì)變化的過(guò)程中形成了各種各樣較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)與應(yīng)力環(huán)境， 而在不同的地域中巖體通過(guò)測(cè)定顯示出的強(qiáng)度、變形性以及滲透性都有著較大的差異。巖土工程的主要目的是在不同的地質(zhì)與自然環(huán)境中使巖體與土體保持必要的穩(wěn)定性并避免整體失衡。該文主要針對(duì)巖土工程在未來(lái)發(fā)展中所需的創(chuàng)新方法與實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了探討。

2. 復(fù)合樁靴結(jié)構(gòu)裝置

（1）沉管灌注樁的樁尖有活瓣樁尖和預(yù)制樁尖兩種形式。活瓣樁靴施工方便，可反復(fù)使用，經(jīng)濟(jì)性好，但由于是三角形分布，在實(shí)際工程施工過(guò)程中，三角形鋼片的尖部存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而導(dǎo)致活瓣閉合不嚴(yán)、活瓣鋼片容易變形或者卡住不能及時(shí)打開(kāi)等缺點(diǎn)，容易導(dǎo)致水或泥砂進(jìn)入樁管影響成樁質(zhì)量，或者無(wú)法成樁。另外在套管沉入地基之前，一般需要用鉛絲或草繩將活瓣臨時(shí)綁扎。預(yù)制樁靴可以有效地克服閉合和開(kāi)啟問(wèn)題，但由于需要在工廠預(yù)制，體積大（一般灌注樁直徑至少 50 cm），運(yùn)輸和施工不便，且不能回收，造價(jià)太高。本發(fā)明試圖研發(fā)一種能克服活瓣樁尖和預(yù)制樁尖的缺點(diǎn)且能結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)的新樁尖結(jié)構(gòu)形式。

（2）鋼制樁套管通過(guò)鎖軸與梯形活瓣樁靴鉸接，梯形活瓣樁靴由多個(gè)上大下小的梯形鋼片組成，鎖軸活動(dòng)連接各梯形鋼片的上端；梯形活瓣樁靴未閉合時(shí)其多個(gè)梯形鋼片各自分開(kāi)，閉合時(shí)各梯形鋼片上端在鎖軸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，其下端向中間聚攏，整體呈多棱錐臺(tái)狀形，這樣各梯形鋼片的下端不會(huì)碰撞在一起，也就不會(huì)碰壞，也不會(huì)互相咬死而影響澆注混凝土。預(yù)制小樁靴結(jié)構(gòu)呈圓錐形，其上部斷面為圓形、中間有帶把；上部斷面由里向外斜向突起，形成中間凹陷，即形成凹口；在凹口上設(shè)置一層橡膠墊圈，以防止水和砂土滲漏，加強(qiáng)密封，在整個(gè)用混凝土制成的預(yù)制小樁靴中加入鋼筋，以加強(qiáng)剛性。梯形活瓣樁靴閉合后，其下端嵌入預(yù)制小樁靴上部的凹口，這樣，梯形活瓣樁靴與預(yù)制小樁靴結(jié)合成一體，下面呈圓錐形，上面是多棱錐臺(tái)形，整體卻呈三角形。

3. 物探技術(shù)

工程物探技術(shù)是依靠電磁理論和電學(xué)理論發(fā)展起來(lái)的。物探中淺層地震折射波法和彈性波測(cè)井技術(shù)以及多通道瞬態(tài)面波法技術(shù)等以及在巖土工程中得到廣發(fā)的應(yīng)用。物探法主要是提高了傳統(tǒng)勘測(cè)方法的效率，保證勘探結(jié)果的準(zhǔn)確。通常物探法能夠通過(guò)對(duì)復(fù)雜巖土的研究為工程提供有效的數(shù)據(jù)和參考信息，保證巖土工程達(dá)到設(shè)計(jì)要求。物探方法不是獨(dú)立工作的，在很多情況下都可以綜合使用多種物探技術(shù)，相互補(bǔ)充、相互驗(yàn)證，同時(shí)提高探測(cè)對(duì)象的適用性，提高巖土工程勘探解決措施的可靠性和全面性。彈性波技術(shù)是物探技術(shù)使用比較多的一種方法，它主要是利用不同介質(zhì)對(duì)彈性波的傳遞來(lái)揭示地下的物體界面。目的是提供各層土的剪切波速值，判定場(chǎng)地土類(lèi)型，劃分建筑場(chǎng)地類(lèi)別，確定場(chǎng)地覆蓋層厚度。如果地下物體界面發(fā)生了變化，彈性波也能根據(jù)動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的特征來(lái)判斷物體界面的變化特征。

4. 吹填超軟地基改性真空預(yù)壓技術(shù)

4.1近年來(lái)，建設(shè)用地不足已成為制約特別是沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的瓶頸，因此沿海地區(qū)正在進(jìn)行大規(guī)模的圍海造地工程。但是，圍海造地的地質(zhì)情況復(fù)雜，新吹填泥主要表現(xiàn)為含水率高，滲透性差，強(qiáng)度很低，處于超軟狀態(tài)，人員和施工機(jī)械無(wú)法直接進(jìn)入場(chǎng)地。過(guò)去對(duì)于淤泥質(zhì)軟弱地基常采用真空預(yù)壓進(jìn)行加固處理，使之具有一定的強(qiáng)度。方法是先采用機(jī)械插設(shè)塑料排水板，再鋪設(shè)砂墊層作為水平排水系統(tǒng)，再進(jìn)行鋪設(shè)土工布、鋪設(shè)真空膜和布置真空泵等工作，這些均是在陸域上實(shí)現(xiàn)的。但是，對(duì)于吹填超軟地基，地基實(shí)際上處于流動(dòng)狀態(tài)，類(lèi)似于水域上施工，傳統(tǒng)真空預(yù)壓根本無(wú)法實(shí)施。傳統(tǒng)的真空預(yù)壓地基處理方法需要采用砂墊層，但是對(duì)于超軟地基同樣存在無(wú)法進(jìn)行砂墊層鋪設(shè)施工的困難。

4.2主要?jiǎng)?chuàng)新在于以下施工步驟：（1）從加固場(chǎng)地的一端開(kāi)始鋪泥上浮橋；（2）將塑料編織布在泥面上展開(kāi)，四邊或至少相對(duì)的兩邊固定在圍堤或立柱上；（3）用橡膠泡沫板和竹膠板制作浮板，浮板可以自行或者靠?jī)筛L(zhǎng)繩索在圍堤或浮橋上的牽引方便地在塑料編織布上移動(dòng)；（4）對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行塑料排水板試插，并對(duì)塑料排水板兩端進(jìn)行特殊加工；（5）用刀片在打設(shè)塑排板位置將塑料編織布劃開(kāi)，將塑料排水板下端略折疊 10cm，對(duì)準(zhǔn)劃開(kāi)的孔口，用人工插板器勻速垂直插入到吹填泥底部；（6）對(duì)插好的塑料排水板上端余下的長(zhǎng)度，先貼地面放置 20 cm 形成一定的水平段，到鄰近的排水支管處從上向下纏繞數(shù)周，纏繞的直徑要大于排水支管直徑的 1.5～2 倍，自然纏繞，避免抱死。再將余下的短板部分插入另一側(cè)泥中，形成一長(zhǎng)板一短板的豎向排水系統(tǒng)，以增加真空度的傳遞；（7）鋪設(shè)排水支管和排水主管，鋪設(shè)兩層土工布，鋪兩層真空膜，安裝真空泵等真空排水系統(tǒng)，開(kāi)始抽真空，并在膜上覆水。

5. 一種軟土地區(qū) PCC 樁地下儲(chǔ)藏井制作方法

5.1儲(chǔ)藏井是地下儲(chǔ)備的主要結(jié)構(gòu)形式，可以儲(chǔ)存石油、天然氣、食品、肥料等物資。較之地上儲(chǔ)備，地下儲(chǔ)備安全環(huán)保，可有效防止雷擊、恐怖襲擊和地震等，有利于國(guó)家的戰(zhàn)略安全，且可節(jié)約土地。能源、材料等儲(chǔ)藏于地下，可應(yīng)對(duì)極端條件（戰(zhàn)爭(zhēng)、恐怖、地震等）下的能源、材料中斷等影響。加強(qiáng)能源、材料的地下儲(chǔ)備是保障國(guó)家安全的重要措施之一，例如我國(guó)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就建立過(guò)地下軍用糧倉(cāng)。

5.2制作方法的創(chuàng)新內(nèi)容主要是采用以下技術(shù)步驟實(shí)現(xiàn)：（1）在樁位施工鋼筋混凝土 PCC 樁，進(jìn)行混凝土的養(yǎng)護(hù)。（2）施工場(chǎng)地降水。（3）開(kāi)挖樁芯土。可采用人工方式開(kāi)挖，也可采用高壓水沖洗樁芯土形成泥漿后，用泥漿泵抽除樁芯土。（4）鑿除部分樁底混凝土，使樁端露出 20～30 cm 的鋼筋頭，作為連接鋼筋。然后下放底板鋼筋，并與樁端連接鋼筋連接。（5）澆筑混凝土底板進(jìn)行封底，進(jìn)行底板混凝土養(yǎng)護(hù)，待達(dá)到一定強(qiáng)度方可停止降水。（6）制作樁頭蓋板。蓋板可根據(jù)工程需要采用外露式，直接露出地表；或采用埋入式，埋入地下一定深度。若采用埋入式蓋板，蓋板安裝后用土層回填，形成地下儲(chǔ)藏井。

6. 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代工程技術(shù)創(chuàng)新方法越來(lái)越多，在勘探過(guò)程中要及時(shí)進(jìn)行溝通，當(dāng)從經(jīng)濟(jì)角度、生態(tài)角度出發(fā)的時(shí)候，創(chuàng)新的方法和技術(shù)才能應(yīng)運(yùn)而生。每一種勘探技術(shù)都有自己的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，并且也有局限性和適用性，在確定巖石勘探技術(shù)時(shí)要結(jié)合工程條件，進(jìn)行綜合選配達(dá)到技術(shù)互補(bǔ)，相互驗(yàn)證，保證勘探質(zhì)量的目的。

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