巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化技術(shù)應(yīng)用探究

王文波 海峽（福建）交通工程設(shè)計(jì)有限公司助理工程師

巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化在具體實(shí)踐中需要進(jìn)行強(qiáng)化，通過勘察任務(wù)、勘察手段、勘察工序以及勘察設(shè)計(jì)，將勘察與設(shè)計(jì)整合為一體，以統(tǒng)一清晰的目標(biāo)來指導(dǎo)具體工作環(huán)節(jié)。巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化的數(shù)字應(yīng)用、共享應(yīng)用以及管理應(yīng)用促使其一體化過程更加有序，根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際要求，可靈活整合與應(yīng)用具體的措施。

1 巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化的特征

1.1 橫向縱向一體化勘察特征

巖土工程實(shí)施中，勘察設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的內(nèi)容。在巖土工程勘察設(shè)計(jì)中，推動(dòng)一體化技術(shù)的應(yīng)用能夠顯著提高勘察設(shè)計(jì)有效性，進(jìn)而提高勘察設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。巖土工程工作中，主要通過勘察手段直接獲取巖土情況，如巖土地質(zhì)地貌、屬性以及特征等，通過科學(xué)有效的勘察，為巖土工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)和支持?？辈煸O(shè)計(jì)一體化將勘察階段與設(shè)計(jì)階段進(jìn)行融合，加強(qiáng)了巖土勘察與設(shè)計(jì)的聯(lián)系，這對(duì)于工程設(shè)計(jì)的合理性以及后續(xù)工程實(shí)施的執(zhí)行效果具有重要作用。巖土工程涉及內(nèi)容較多，要充分考慮到所有環(huán)節(jié)以及相關(guān)影響因素，因此在設(shè)計(jì)中需要全面結(jié)合勘察數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，最終確定最佳的工程設(shè)計(jì)方案[1]。

在巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化技術(shù)應(yīng)用中，基于一體化原則和方法，可以將勘察設(shè)計(jì)從橫向到縱向進(jìn)行一體化結(jié)合。橫向就是指在勘察過程中聯(lián)系工程設(shè)計(jì)目標(biāo)和需要，在具體勘察數(shù)據(jù)采集過程中兼顧設(shè)計(jì)階段的數(shù)據(jù)分析需求，保證勘察數(shù)據(jù)更加精確和全面?？v向就是指在勘察過程中增加工程設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，即邊勘察邊設(shè)計(jì)，真正將設(shè)計(jì)階段融入勘察工作中，以此來提高設(shè)計(jì)的可靠性。橫向縱向一體化技術(shù)主要是按照巖土工程的相關(guān)要求，加強(qiáng)勘察實(shí)踐的針對(duì)性，一切以統(tǒng)一的工程目標(biāo)為核心，勘察工作與設(shè)計(jì)工作不再被人為分割，而是作為一個(gè)工作主體同步開展。

1.2 松散密切一體化勘察特征

巖土工程工作內(nèi)容復(fù)雜，在實(shí)際的勘察設(shè)計(jì)中，需要結(jié)合重點(diǎn)進(jìn)行合理的勘察資源配置。在勘察設(shè)計(jì)中，突出松散密切一體化特征，也就是對(duì)于巖土性質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確測試和評(píng)價(jià)，基于不同勘察儀器和系統(tǒng)完成具體的工作。不同的勘察軟件具有對(duì)應(yīng)的功能特性，雖然在具體執(zhí)行中呈現(xiàn)系統(tǒng)松散特征，但是在最終的勘察設(shè)計(jì)一體化應(yīng)用中，這些勘測系統(tǒng)軟件可以兼容，從而實(shí)現(xiàn)了密切的聯(lián)系，如勘察數(shù)據(jù)信息的整合等[2]。從勘察參與人員角度來分析，如參與人員角色不同，則是松散一體化；如勘察角色一致，則是密切一體化。在一體化勘察設(shè)計(jì)中，基于這樣的特征可以擴(kuò)展勘察范圍，獲取更為全面的數(shù)據(jù)，并且在數(shù)據(jù)分析以及巖土工程情況判斷中，可以從多個(gè)角度和多層面得出相互印證和支持的結(jié)論，進(jìn)一步提高巖土工程勘察設(shè)計(jì)水平。

1.3 技術(shù)系統(tǒng)一體化勘察特征

巖土工程勘察設(shè)計(jì)技術(shù)和系統(tǒng)也具備一體化特征，在勘察設(shè)計(jì)中經(jīng)常用到的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、測繪技術(shù)以及制圖技術(shù)等，都可以基于一體化目標(biāo)構(gòu)建成為一個(gè)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，可以根據(jù)具體的巖土勘察和設(shè)計(jì)需求，調(diào)用一種技術(shù)模塊或者多種技術(shù)模塊，支持勘察設(shè)計(jì)一體化的實(shí)施[3]。在技術(shù)系統(tǒng)一體化方面，可以搭建一個(gè)綜合平臺(tái)，相關(guān)勘察設(shè)計(jì)人員可以依靠這個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)完成勘察設(shè)計(jì)工作內(nèi)容。例如，調(diào)用計(jì)算機(jī)制圖軟件，根據(jù)錄入的勘察數(shù)據(jù)完成巖土結(jié)構(gòu)圖形繪制等，提高勘察設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。

2 巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化的內(nèi)容

2.1 勘察任務(wù)

巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化以勘察為基礎(chǔ)對(duì)設(shè)計(jì)予以支持，勘察工作中需要明確勘察任務(wù)情況。對(duì)巖土工程勘察項(xiàng)目進(jìn)行全面、細(xì)致的分析，確定該勘察設(shè)計(jì)項(xiàng)目的要求和目的，并且對(duì)項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行分解，細(xì)化為具體的工作順序和細(xì)節(jié)。在勘察任務(wù)分析中，注重關(guān)鍵的勘察重點(diǎn)，如巖土層性質(zhì)等，從而為基坑挖掘設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。在勘察任務(wù)方面，還要關(guān)注到相關(guān)的巖土條件，如水文條件。水文條件對(duì)于巖土勘察設(shè)計(jì)的影響較為顯著，當(dāng)巖土工程位于高水位地區(qū)，則巖土結(jié)構(gòu)的流動(dòng)性往往大于低水位地區(qū)，通過勘察獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息后，就可以為工程設(shè)計(jì)提出具體的要求[4]。

2.2 勘察手段

巖土工程勘察中，通過采用適當(dāng)?shù)目辈焓侄慰梢蕴岣呖辈煨屎唾|(zhì)量?？辈焓侄蔚膽?yīng)用需要視具體的巖土工程情況而定，還要參考工程等級(jí)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。勘察涉及巖土鉆探、抽水試驗(yàn)方法等。

2.3 勘察工序

2.3.1 鉆探勘察

巖土工程勘察中，鉆探勘察是最為常見的方式。鉆探勘察利用鉆孔設(shè)備，對(duì)巖土工程勘察區(qū)域進(jìn)行鉆探，通過鉆探進(jìn)行巖土層取樣[5]。在勘察設(shè)計(jì)一體化技術(shù)中，鉆探勘察非常關(guān)鍵，目前較為常見的鉆探機(jī)械包括液壓鉆探設(shè)備等，能夠精確地完成指定距離和尺寸的鉆探，可以獲得第一手勘察數(shù)據(jù)，為巖土工程設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)。巖土工程鉆探勘察如圖1 所示。

圖1 巖土工程鉆探勘察

2.3.2 單孔測試

勘察鉆孔工序中，對(duì)鉆孔數(shù)量、鉆孔進(jìn)深以及取樣數(shù)量進(jìn)行試驗(yàn)，鉆孔工序需要嚴(yán)格控制速度等要素，并且科學(xué)合理地計(jì)算和確認(rèn)鉆孔點(diǎn)位置。

綜上，使用“驢”字作為名字者，既有朝廷大員，也有普通百姓;既有謀反者，也有道德楷模;既有蒙古人，也有漢人或其他民族;既有少年人，也有成年人。所以，《竇娥冤》中的張?bào)H兒雖然道德敗壞、罪大惡極，但他的名字本身并沒有侮辱性的含義，在蒙元時(shí)期只是一個(gè)帶有蒙古文化色彩的普通稱謂。

2.3.3 抽水試驗(yàn)

巖土勘察中進(jìn)行抽水試驗(yàn)（圖2）主要是為了獲取勘察設(shè)計(jì)的水文數(shù)據(jù)，如巖土層中的含水系數(shù)等，對(duì)于在勘察設(shè)計(jì)一體化應(yīng)用中進(jìn)行透水性以及富水性的分析有著重要價(jià)值。抽水試驗(yàn)通過對(duì)數(shù)據(jù)的采集，為巖土工程設(shè)計(jì)提供了數(shù)據(jù)支持，在設(shè)計(jì)中可以基于這些數(shù)據(jù)形成分析圖譜以及巖土工程含水層曲線。

圖2 巖土工程抽水試驗(yàn)

2.4 勘察設(shè)計(jì)

2.4.1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案比較

勘察設(shè)計(jì)一體化有助于進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案比較。在一體化技術(shù)支持下，勘察中的數(shù)據(jù)獲取以及設(shè)計(jì)中的方案制定與比較整合為一個(gè)整體工作，設(shè)計(jì)不再與勘察分割，從而能夠根據(jù)設(shè)計(jì)需要來評(píng)價(jià)勘察的有效性，從而提高基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案的整體水平。在比較基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案時(shí)，由于設(shè)計(jì)人員也會(huì)參與勘察工作，對(duì)于每一項(xiàng)數(shù)據(jù)的來源都有直接的把握，因此更能夠判斷出方案的優(yōu)劣。

2.4.2 優(yōu)化基坑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基坑結(jié)構(gòu)是巖土工程設(shè)計(jì)的主要方面，在優(yōu)化基坑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，可以通過勘察設(shè)計(jì)一體化保證勘察資料的全面性和有效性。在具體的設(shè)計(jì)階段對(duì)勘察資料進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比分析，從每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)著手，能提高并改進(jìn)基坑結(jié)構(gòu)的能力[6]。可以從巖土工程層面進(jìn)行掌握，通過勘察獲得的各種數(shù)據(jù)信息，并將其作為基坑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及施工方法選擇的重要依據(jù)。例如在基坑挖掘施工中，可以有不同的方式選擇，如排樁施工方式、圍護(hù)施工方式等，要從巖土工程設(shè)計(jì)角度進(jìn)行綜合考慮，以工程設(shè)計(jì)為目的，明確各項(xiàng)具體的勘察工序和內(nèi)容。

解決地下室結(jié)構(gòu)的降水問題是一項(xiàng)重點(diǎn)工作。在優(yōu)化降水井方案時(shí)，可以通過設(shè)計(jì)角度來指導(dǎo)勘察工作的開展，為方案優(yōu)化提供支持。地下水位較淺時(shí)，水位可能超出巖土工程的地下結(jié)構(gòu)，如果地下室整體位于水位線以下，則容易造成地下室嚴(yán)重滲水[7]。在降水井設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化中，可以采用連續(xù)墻設(shè)計(jì)方式，對(duì)原有的地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良。做好地下建筑結(jié)構(gòu)挖掘面、挖掘深度的設(shè)計(jì)，并且依賴降水井設(shè)計(jì)將地下水引入井中，避免對(duì)地下結(jié)構(gòu)造成影響。連續(xù)墻設(shè)計(jì)在地下結(jié)構(gòu)周圍形成隔水面，根據(jù)勘察分析結(jié)論，可以合理地確定出隔水面的高度、每一面的面積等具體信息，從而使降水井起到防滲隔水作用。

3 巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化技術(shù)應(yīng)用路徑

3.1 巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化中的數(shù)字應(yīng)用

巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化技術(shù)可以通過數(shù)字化應(yīng)用手段提高一體化整體效果。對(duì)于勘察設(shè)計(jì)工作而言，最重要的就是保證工作內(nèi)容的銜接和兼容，尤其是對(duì)于勘察獲得的信息，可進(jìn)行數(shù)字化處理，使這些由不同人員采集到的數(shù)據(jù)或者從不同來源掌握的信息資料可以有機(jī)整合在一起，從而為巖土工程設(shè)計(jì)提供支持。

數(shù)字化應(yīng)用最主要的就是建立勘察設(shè)計(jì)一體化系統(tǒng)，該系統(tǒng)將原有的勘察系統(tǒng)、設(shè)計(jì)系統(tǒng)兼容在一起，形成一個(gè)多功能的模塊組合。在具體的勘察設(shè)計(jì)工作中，相關(guān)人員直接調(diào)用系統(tǒng)模塊，如CAD 制圖模塊和數(shù)據(jù)庫模塊，就可以從勘察數(shù)據(jù)庫中直接調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)，并形成設(shè)計(jì)圖紙。隨著巖土勘察設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷完善，系統(tǒng)數(shù)字化建立也更為有效，將地理信息系統(tǒng)等納入其中，能夠?yàn)閹r土工程勘察設(shè)計(jì)提供更多的資料來源，并且擴(kuò)展勘察設(shè)計(jì)的參考范圍。

3.2 巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化中的共享應(yīng)用

巖土勘察設(shè)計(jì)一體化將勘察與設(shè)計(jì)進(jìn)行了統(tǒng)一，在工程設(shè)計(jì)方案制定中，需要通過信息共享來實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)資源的有效利用。信息共享必須有統(tǒng)一的目標(biāo)和原則，勘察設(shè)計(jì)一體化恰好滿足了此要求。通過一體化技術(shù)的應(yīng)用，形成一種更為先進(jìn)的勘察設(shè)計(jì)模式。在此模式下，可以讓勘察設(shè)計(jì)的具體工作內(nèi)容更加清晰，避免勘察和設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)目標(biāo)不統(tǒng)一或者工作銜接存在偏差的情況。此外，巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化需要將所有工程內(nèi)容納入一個(gè)體系中，以勘察為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，以設(shè)計(jì)為指導(dǎo)加強(qiáng)勘察的目的性和針對(duì)性，進(jìn)一步提高整體巖土工程相關(guān)工作的實(shí)施水平。

3.3 巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化中的管理應(yīng)用

巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化可以在管理工作中進(jìn)行應(yīng)用，不僅能夠提高勘察設(shè)計(jì)能力，而且能夠充分發(fā)揮技術(shù)對(duì)管理的指導(dǎo)和輔助作用。巖土工程工作涉及的人員、內(nèi)容等都比較多，因此需要基于科學(xué)合理的管理來提高工作效率和質(zhì)量，而一體化技術(shù)可以推進(jìn)管理的實(shí)施。對(duì)于勘察和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中存在的不足，可以依托巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化系統(tǒng)，對(duì)各項(xiàng)具體工作執(zhí)行情況進(jìn)行監(jiān)督，找到勘察設(shè)計(jì)銜接的問題所在，并通過一體化技術(shù)應(yīng)用來加強(qiáng)不同工作環(huán)節(jié)的信息交流和溝通。

勘察人員可以基于一體化系統(tǒng)來了解設(shè)計(jì)人員的需要，并且按照設(shè)計(jì)人員的思路，在具體的勘察實(shí)踐中，對(duì)勘察方向、勘察內(nèi)容以及勘察技術(shù)等進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，使勘察工作可以真正符合巖土工程設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)人員則可以依托于一體化系統(tǒng)的管理模式，針對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的一些困惑，直接與勘察人員交流，通過勘察人員的說明和解釋，避免設(shè)計(jì)中出現(xiàn)錯(cuò)誤。

4 巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化的注意事項(xiàng)

4.1 勘察設(shè)計(jì)信息安全管理

巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化，對(duì)信息技術(shù)應(yīng)用方面有較高要求。在勘察與設(shè)計(jì)工作中，由于需要進(jìn)行信息數(shù)據(jù)共享和交互，會(huì)涉及信息安全問題?？辈煸O(shè)計(jì)一體化系統(tǒng)，采用了信息模塊的整合方式，也就在同一個(gè)系統(tǒng)中能夠同時(shí)完成勘察與設(shè)計(jì)工作。為了確保相關(guān)數(shù)據(jù)信息在應(yīng)用中不被竊取和篡改，應(yīng)當(dāng)加密相關(guān)信息。一體化系統(tǒng)需要依賴互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交互，互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的開放性會(huì)增加信息風(fēng)險(xiǎn)。在信息渠道的安全管理中，按照巖土勘察設(shè)計(jì)信息數(shù)據(jù)交互共享工作的實(shí)際需求，要合理設(shè)置系統(tǒng)安全保密等級(jí)，避免不相干的人非法獲取信息，給巖土工程開展帶來不利影響，甚至造成巨大損失。

4.2 勘察設(shè)計(jì)人員管理

勘察設(shè)計(jì)一體化實(shí)踐中，對(duì)相關(guān)技術(shù)人員的要求更高，不僅要求勘察人員懂得設(shè)計(jì)，還要求能夠掌握勘察要領(lǐng)，熟練使用各種一體化信息系統(tǒng)和軟件。因此，相關(guān)單位需要結(jié)合巖土勘察設(shè)計(jì)一體化工作要求，加強(qiáng)對(duì)技術(shù)人員的培養(yǎng)。

4.3 勘察設(shè)計(jì)監(jiān)控管理

在具體的工作中，由于勘察與設(shè)計(jì)從原有的獨(dú)立工作環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)統(tǒng)一、整合的環(huán)節(jié)，工作中出現(xiàn)的問題也同步增加，這就需要加強(qiáng)勘察設(shè)計(jì)監(jiān)管。在巖土工程實(shí)踐中，勘察設(shè)計(jì)一體化使工作內(nèi)容更加復(fù)雜，而且在原來的工程開展模式方面也有了較大的變革，因此在一體化的實(shí)踐中，應(yīng)采用科學(xué)的監(jiān)控方法，從細(xì)節(jié)上加以強(qiáng)化。

5 結(jié)語

巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于現(xiàn)代巖土工程領(lǐng)域的發(fā)展有著積極作用，在勘察設(shè)計(jì)實(shí)踐中，需要轉(zhuǎn)變過去的人為割據(jù)局面，避免由于勘察與設(shè)計(jì)溝通銜接不良所造成的巖土工程設(shè)計(jì)方案存在缺陷的現(xiàn)象。