綜合勘查技術在巖土工程勘查中的應用

鄭俊杰

（廣東省工程勘察院，廣東 廣州 510510）

在土木建筑工程設計及施工過程中，巖土工程勘查是指依據(jù)設計施工需求，在還未開展設計與施工之前，對現(xiàn)場地質(zhì)條件、巖土結(jié)構(gòu)以及環(huán)境特征等進行勘查、評估，利用勘查與評估結(jié)構(gòu)編制出勘查文件，為工程設計及施工提供數(shù)據(jù)支撐，確保設計及施工質(zhì)量。在目前的巖土工程勘查工作中，有的使用傳統(tǒng)勘查技術，也有的在使用現(xiàn)代化的數(shù)字勘查技術，不管哪種勘查技術，其優(yōu)劣勢都比較明顯，適用的工程項目也各有不同。下面著重就綜合勘查技術的應用進行分析。

1 對綜合勘查技術的概述

在巖土工程建設過程中，鉆探是常用到的一種傳統(tǒng)勘查技術，伴隨著科學技術的快速發(fā)展，巖土工程施工在勘探結(jié)構(gòu)方面的要求逐漸提升，這種情況下采用傳統(tǒng)勘查技術已無法滿足現(xiàn)代化需求，這種情況下綜合勘查技術隨之出現(xiàn)在人們的視野之中。在巖土工程勘查過程中，當前主要用到的勘查方法有探地雷達法、高密度電法等，在對不同勘查技術進行應用時，都會面臨著一定的限制性條件，但同時也各自發(fā)揮了一定優(yōu)勢。然而，一般而言，有效利用這些技術只能對地質(zhì)條件進行側(cè)面研究，根本無法從整體上體現(xiàn)出其優(yōu)勢。而有效運用綜合勘查技術，可依據(jù)不同的自然環(huán)境、地質(zhì)條件等，對多種勘查方式進行綜合選用，將這些技術融合到一起使用，針對勘查精密度、可行性的提升作用非常大。

2 勘查過程中容易出現(xiàn)的問題

2.1 忽略地形、地貌等有關因素

在巖土工程勘查過程中，如果忽視了對外部環(huán)境因素，比如地形、地貌等，就不會對巖土工程區(qū)域以內(nèi)的地質(zhì)情況形成完整的認識，也不能合理掌握地基土層的變化規(guī)律，這種情況下既有可能會出現(xiàn)工期延誤、成本增加等一系列問題。由于勘查過程中忽視了工程施工、施工環(huán)境二者之間的相互作用，將會為巖土工程設計工作的失誤埋下伏筆，從一定程度上來說，這種情況下給出的設計方案，根本滿足不了施工要求，與現(xiàn)實場地的環(huán)境條件不符。

2.2 缺乏對數(shù)字化勘查技術的應用

目前，在巖土工程勘查過程中，依然在采用傳統(tǒng)的圖紙、文字與表格的形式，對于得到的勘查資料，設計人員無法對其進行深入的理解和分析，因此就出現(xiàn)了勘查資料使用、處理上的困難。另外，現(xiàn)階段，我國在數(shù)字化勘查技術方面的要求依然不夠成熟，這方面的運用也不夠深入，此類技術與CAD軟件無法完美的匹配。在以上因素的影響下，使得數(shù)字化勘查技術的實際應用面臨著很大的制約和影響。

2.3 勘查成果不盡如人意

自從改革開放以來，市場經(jīng)濟體制逐步深化、發(fā)展，此種背景下，巖土勘查單位也開始進入到了改革的深水區(qū)，如果依舊采用以前那種依靠政府撥款的方式，將很難獲得生存與發(fā)展，因此人們開始走出一條企業(yè)化管理的道路，自負盈虧。在如此背景下，一些勘查單位為了獲得更多的經(jīng)濟利益，不惜降低在質(zhì)量上的要求，為了縮短工期，在鉆探取樣中降低標準，更有甚者，在編寫勘查報告時編造一些不真實的報告。這種情況下，巖土工程施工根本無法獲得有效的勘查依據(jù)，也無法為施工作業(yè)提供有效指導，造成了資源、時間上的嚴重浪費。

3 幾種常見的綜合勘查技術

3.1 橫波反射

該技術是指利用地下介質(zhì)對波的阻抗差異實施地質(zhì)勘查的，地震波傳輸過程中如遇相對波阻抗差異，將出現(xiàn)反射作用，其反射信號波經(jīng)由地標檢波器，會做好數(shù)據(jù)的接受、記錄工作，再經(jīng)對反射波的振幅、相位失控特征推斷出地下層構(gòu)造。相比縱波反射法，這種橫波反射法所受轉(zhuǎn)換波的影響更小一些，并且因為橫波的速率比較低，垂向的分辨率反而高一些。

3.2 高密度電法

高密度電阻率探測是指利用電極微地下供入垂直的電流，以這種方式建立電場，同時通過供電A 級、B級，綜合排列測量裝置在相對位置上的改變，從地面對電場的相對改變進行測量，以此推斷底層電阻率發(fā)生的深度改變，以達到預期的探測目的。

3.3 多道瞬面波法

多道瞬面波法主要利用多層介質(zhì)中面波傳播速度的改變，以瞬態(tài)沖擊力微震源頭，對面波進行激發(fā)，這樣在脈沖的荷載作用下，地表將會產(chǎn)生波動，傳感器可對波面垂直分量進行記錄，并做好對微波信號的處理，以此確定頻散曲線的改變規(guī)律。從根本上來說，巖土介質(zhì)結(jié)構(gòu)形狀與頻散曲線的改變規(guī)律二者存在一定內(nèi)部關聯(lián)，因此通過分析處理這種內(nèi)在關聯(lián)，可對地質(zhì)體實施有效探測。

4 綜合勘查技術在巖土工程勘查中的應用

我國地質(zhì)災害頻發(fā)，擁有很多種類的特殊性巖土，綜合勘查技術主要是運用特定的技術對工程條件、地質(zhì)環(huán)境特征等給出綜合性評價，從整體工程上來看，對其施工實際具有重要的意義。在工程設計與施工開展之前，可以采用綜合勘查技術對工程項目所在地區(qū)的巖土情況做一個大致的了解，并且提前對不良地質(zhì)情況采取相應的防治措施，從而有效規(guī)避一些地質(zhì)災害的發(fā)生。此外，在巖土工程建設中應用綜合勘查技術，也為工程建設開發(fā)提供了有效依據(jù)，如此一來，工程設計與施工過程中，即可對其中存在的不良條件實施針對性修改和調(diào)整，從最大程度上為工程施工的質(zhì)量與安全、施工進度提供保證。雖然這項工作在施工中的比例并不大，但是其可能會造成的影響確實不容忽視的。

5 綜合勘查技術的應用實例

5.1 工程簡介

該工程是一座超大面積建筑，單棟6 層，共占地109畝，建筑面積9×104m2，在沉降度上要求較高，如圖1所示。首先，按照設計方的勘查要求，利用原位測試、常規(guī)鉆探等方法，大致了解了擬建場地內(nèi)地質(zhì)情況、持力層大體狀況，樁基持力層為40～50cm 碎卵石層；其次，勘查過程中，工作人員發(fā)現(xiàn)，碎卵石層的東西兩段比較平，但之間的層面有突變。在鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)，碎卵石層面有10cm以上的標高，最大坡度在45°以上，因此極大地影響了基礎工程建設工作。這種情況下，為了確保工程施工可以順利開展，組建了專項工作組對其中存在的異常情況開展綜合勘查。

圖1 該工程的勘查現(xiàn)場

5.2 勘查的目的

本工程項目的勘查工作，采用的鉆探點（常規(guī)）間距是20～30cm，從鉆探孔所展示的地質(zhì)條件來看，僅可采用人為方式對勘探點間的地質(zhì)變化情況進行判斷，根本無法獲取準確判斷。這種情況下，為了對碎卵石層的變化情況進行分析，尤其是為了明確層面高低標高差，了解坡度變化情況，需要從點、線、面等立體化方位，采用鉆探與綜合勘探技術相結(jié)合的方式進行解析。本次勘查主要采用上文提到的橫波反射、高密度電阻率以及瞬態(tài)面波三種方法，勘查的精度達到了2～3cm，另外還與鉆探精準點結(jié)合對地質(zhì)信息實施校核。

5.3 綜合勘查技術的應用

在該巖土工程中，淺層地震波反射法主要是用CDP 覆蓋技術，收到的道數(shù)是12 道，收到的道間距是2cm，另外炮間距、偏移距離分別是2cm和4cm，共計覆蓋6次。在本工程勘查過程中，橫波在碎石層面、淤泥面以及風化的巖層面都出現(xiàn)了明顯的反射，排除風化巖石之外，其他界面產(chǎn)生的反射波的能力都比較強。

同時，勘查過程中還采用了高密度電阻率法（單個排列電級），其電級排列間距是3m，電級的總數(shù)為60根，并且采用二級裝置對數(shù)據(jù)進行采集。從實驗中可以看到，隨著巖土層深度的改變，電阻率會表現(xiàn)出從低到高，再到低，再到高的改變，從中可以推斷出大致上可以將電性層分成4層。

6 巖土工程勘查技術的拓展應用

目前，我國巖土工程勘查早已經(jīng)實現(xiàn)了運用地質(zhì)勘查系統(tǒng)收集地質(zhì)情況的目標。綜合現(xiàn)階段我國社會經(jīng)濟建設情況與發(fā)展需求，建立的地質(zhì)勘查系統(tǒng)不僅可以對水電工程、公路工程、鐵路工程等地質(zhì)情況進行收集，為其設計與施工提供數(shù)據(jù)資料，同時對于勘查技術的發(fā)展也可以起到積極作用。例如，在某濱海低洼區(qū)域地質(zhì)情況的勘查工作中，采用鉆探與原位實驗法相結(jié)合的方式，對其地質(zhì)情況進行了勘查。首先，結(jié)合其地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，根據(jù)設計規(guī)范與要求，針對其施工的可行性進行驗證，其次，根據(jù)設計中的施工要求、技術要求，實施地質(zhì)勘查。最后，確定了該工程在地質(zhì)結(jié)構(gòu)中對地層劃分的情況，明確了地基土的性質(zhì)，另外還得到了有關工程樁基設計、飽和砂土地震液化判斷的有關參數(shù)內(nèi)容，為工程施工提供了指導。

7 結(jié)語

綜上，隨著科學技術的不斷發(fā)展，我國城市建設的步伐越來越快，各種巖土工程也開始增多。這種情況下，為了更好地提升工程質(zhì)量，必須提前將巖土工程勘查工作做好，以大量工程建設經(jīng)驗為基礎，逐步完善綜合勘查技術。然而不同地質(zhì)情況、地形情況下，所用的勘查技術是不同的，這就需要我們明確不同勘查方法的優(yōu)缺點，并對勘查結(jié)果與鉆孔的匹配度進行深入分析和探究。