地基設計和巖土工程勘察常見問題探討

王斌

（河北省水利水電勘測設計研究院 天津市 300250）

在巖土工程施工建設中，地基設計是該項工程設計的重要環節，它與巖土工程的安全和正常使用有著密切的關系，在地基設計工作中，施工技術人員應綜合考慮施工場所的工程地質與水文地質條件，兼顧巖土工程的使用要求、結構特點和施工技術，確保地基工程的安全可靠性。可是，從整體結構來看，地基設計和巖土工程勘察工作中普遍存在三種問題，分別是地基設計缺乏科學性，巖土工程勘測方式相對落后，地基設計和巖土工程勘察工作存在裂痕，本文將在簡析這三種問題的基礎上淺談解決對策。

1 地基設計和巖土工程勘察常見問題

1.1 地基設計缺乏科學性

和歐美發達國家相比，國內巖土工程的地基設計尚且缺乏科學合理性，進而導致地基工程穩定性不足，難以應對地基的反力作用，甚至在后期出現地基沉降與開裂現象，這必然會嚴重影響巖土工程的質量。

1.2 巖土工程勘測方式相對落后

就目前而言，國內巖土工程勘測方式還相對落后，未能引入先進的勘測技術，勘測手段較為單一，很難確保測量數據，測量精度偏低，很容易為地基設計工作埋下安全隱患。

1.3 地基設計和巖土工程勘察工作存在裂痕

在巖土工程施工建設中，地基設計和巖土工程勘察工作有密不可分的關系，可實際上，大多數施工技術人員會割裂地基設計和巖土工程勘察工作的關系，在地基設計過程中，巖土工程勘查人員沒有將勘查結果告知地基設計人員，與此同時，即便是巖土工程勘查人員將勘查報告提交給地基設計人員，地基設計人員也未必能理解報告中的專業數據，這必然會給地基設計工作的安全性與準確性造成負面影響。

2 解決對策

2.1 優化地基設計方案

做好地基設計工作，解決工作中的問題。首先要重視優化地基設計方案，做好地基的設計工作。與此同時，地基設計人員應綜合考慮設計工作中的八項影響因素，從狹義的視角來講，地基設計的影響因素主要包括地基基礎設計等級；巖土工程基礎所用的材料及基礎的結構形式；地基的埋置深度；地基土的承載力；地基基礎的形狀、布置以及與相鄰基礎的關系；上部結構的類型、使用要求及其對不均勻沉降的敏感度；施工期限、施工方法及所需的施工設備等；在地震區，尚應考慮地基與基礎的抗震。

其次，要做好樁基礎的設計工作，地基設計人員應注意滿足樁基礎的設計要求，一般來講，地基設計人員應確保巖土工程樁基能夠滿足以下四大要求：

（1）樁基設計考慮了巖土工程成樁過程及樁基使用過程中各種因素的變化及其可能產生的后果。

（2）對所設計的樁基賦予一定的安全儲備。

（3）經濟上節約。

（4）給出樁基施工控制標準及監測手段，以保證樁基滿足上述要求。

簡而言之，樁基的設計應最大限度地發揮樁、土、上部結構以及經濟上的潛力，以使所設的樁基更加穩固、安全。

對于軟土地基，應全面加固軟土地基的混凝土結構，避免地基出現沉降與病害，做好地基的壓實工作。軟土路基大多由巖石、碎石土、砂土、黏性土、粉土和人工填土組成，其中，巖石屬于顆粒之間聯結極為牢固，整體性較高，或者存在節理裂隙的大小巖體。一般情況，軟土地基中的巖石通常是軟巖、較軟巖和極軟巖組成，而非硬巖。根據巖石的完整程度來分析，巖石可分為完整巖、較完整巖、破碎巖和粉碎巖。從巖石的風化程度來看，巖石可分為風化巖、微風化巖、未風化巖、強度風化巖和中風化巖等，軟土地基中的巖石幾乎沒有未風化巖，雖然巖石硬度較低，聯結較為緊密，卻難免存在結構松動現象，很容易加劇地基不穩問題；碎石土主要是指粒徑＞2mm的顆粒，而且，碎石土的土含量大多超過全重的50%。從密度來劃分，軟土地基中的碎石土主要包括松散碎石土、密實碎石土、中密性碎石土和微密碎石土。從形狀來區分，碎石土可分為塊石、碎石、卵石、圓礫石、漂石等；砂土這種顆粒的粒徑＞2mm，含量卻低于5%。從粒組含量來區分，砂土分為粗砂、細砂、中砂、粗砂和粉砂等。從密度來看，砂土可分為密實性砂土、松散性砂土、中密型砂土和微密型砂土；黏性土特指是塑性指數高于10的土，從總體上分析，黏性土的軟塑性和流塑性都比較高；粉土的性質結語黏性土和砂土之間，粒徑通常在0.075mm左右，結構非常松軟；根據人工填土的組成結構與成因來分析，這種土主要有四種，分別是壓實填土、素填土、沖填土和雜填土，土質結構都非常松軟。在軟土地基處理過程中，施工技術人員應使用自卸汽車做施工中的運送填料工具，需要注意的是，在裝運材料時，要對其進行均勻性混合。在填筑材料時，要標注出平行線，然后實施分層填筑，從每一層的最低點開始填筑，填筑完畢后再進行壓實。此外，對于土方地基中的施工縫問題，要及時予以修補，對于較寬裂縫，可以先將裂縫表明開鑿為U型以及V型槽，之后填充瀝青以及水泥砂漿等材料，也可以選擇樹脂砂漿材料填充，比如環氧樹脂，環氧樹脂本身有著非常好的抗化學性質和機械強度，能夠實現對裂縫的有效粘合。施工過程中需要將槽內雜物清除干凈并涂抹底層結合料，完成填充后硬化處理，最后使用砂輪機拋光處理。與此同時，可以選擇柔性材料灌注地基，將裂縫轉變為運動節縫，并對裂縫進行密封處理。

另一方面，要科學使用強夯法來加固巖土工程地基，提高土體強度，降低地基土的壓縮性。所謂的“強夯法”是在重錘夯實的基礎上發展起來的，但其機理又不相同的一項技術，其根本區別在于后者采用的夯擊能量較小，僅適用于含水量較低的回填土表層加固，影響深度為1～2m，而強夯法主要是深層加固，加固深度和所采用的能力遠遠超過淺層重錘夯實法。目前，強夯法已經廣泛應用于雜填土、碎石土、砂土、低飽和度粉土、黏性土以及濕陷性黃土等地基的加固中，該技術方法不但可以實施路上施工，而且也可以在水下夯實。巖土工程實踐表明，強夯法加固地基具有施工簡單、經濟節約、加固效果良好等優勢。

2.2 改善巖土工程勘測方式

巖土工程勘測工作的目的在于查明并評價工程場地巖土技術條件和它們與工程之間相互作用的關系，內容包括工程地質測繪與調查、勘探與取樣、室內試驗與原位測試、檢驗與監測、分析與評價、編寫勘查報告等工作，以此保證巖土工程的穩定性、經濟性和正常使用。改善巖土工程勘測方式，必須明確該項工程的目標，引入各種先進的技術經驗，細化巖土工程地質勘查流程。需要注意的是，通過巖土工程地質測繪與調查、勘探、室內試驗、現場測試與觀測等方法，查明場地的工程地質條件。從微觀視角來講，巖土工程勘查工作主要包括以下內容：

（1）調查場地的地形地貌特征、地貌成因類型及地貌單元的劃分。

（2）對于巖土要查明巖土地層成層條件及其性質、成因類型、時代、厚度和分布范圍、風化程度及地層的解除關系。對于土層應著重區分新近沉積黏性土、特殊性土的分布范圍及其工程地質特征。

（3）從地質構造方面調查巖層褶曲類型，裂隙的性質、產狀、數量、填充膠結情況、斷層位置、斷距、破碎帶寬度等，以及晚近期地質時代構造活動的行跡。

（4）做好水文地質條件的調查工作，對洪水需查明洪水淹沒范圍、河流水位和地表徑流條件等；對地下水要分析地下水類型、補給來源、排泄條件、埋藏深度、水位變化幅度、化學成分及污染指數等。

（5）判斷場地有無滑坡、崩塌、巖溶、塌陷、沖溝、泥石流、岸邊沖刷、古河道及地震等不良現象，并提出它們對場地或者地基的危害程度。

（6）要對地基土的物理力學指標提出天然容重、比重、含水量、可塑性、壓縮系數、壓縮模量、抗剪強度等數據，以及它們在巖土工程施工和使用期間可能發生的性質變化。

2.3 促進地基設計和巖土工程勘察工作的緊密結合

促進地基設計和巖土工程勘察工作的緊密結合，彌補這兩項工作之間的裂痕，巖土工程勘查人員應根據場地的工程地質條件并結合巖土工程的具體特點與要求，進行巖土工程分析評價，提出基礎工程、整治工程和巖土工程的設計方案和施工措施。目前，巖土工程分析評價主要包含五方面的內容：①整編測繪、勘探、測試和搜集到的各種資料，編制各種圖件；②統計和選定巖土計算參數；③做好咨詢性的巖土工程設計工作；④預測或者研究巖土工程施工和運營中可能發生或者已經發生的問題，提出預防或者處理方案；⑤編制巖土工程勘查報告書。

另一方面，巖土工程勘查人員和地基設計人員應加強合作，對于重要工程或者復雜巖土工程問題，在施工階段或者使用期間應進行現場檢驗或者監測。必要時，根據監測資料對地基設計、巖土工程施工方案作出適當調整或者采取補救措施，以保證工程質量、工程安全并總結經驗。

3 結束語

綜上所述，解決地基設計和巖土工程勘查工作的常見問題，確保巖土工程建設的安全質量，地基設計人員和巖土工程勘查工作人員應加強合作，不斷優化地基設計方案，做好天然地基的設計工作，全面加固軟土地基的混凝土結構，避免地基出現沉降與病害，科學使用強夯法提高地基土體強度，降低地基土的壓縮性；改善巖土工程勘測方式，提高勘查技術，細化巖土工程地質勘查流程。