有軌電車項(xiàng)目巖土工程勘察質(zhì)量影響因素分析及控制

周淵

（中鐵二院昆明勘察設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，云南 昆明 650041）

0 引言

現(xiàn)代有軌電車是一種結(jié)合有軌電車和現(xiàn)代汽車優(yōu)勢(shì)的新型城市軌道交通工具，與傳統(tǒng)地鐵相比，現(xiàn)代有軌電車具有低能耗、低污染、運(yùn)量大、速度快、舒適便捷等特點(diǎn)，可以較好地滿足大客流需求，因此，得到廣大城市居民的喜愛。與地鐵相比，現(xiàn)代有軌電車的投資成本相對(duì)較低，可有效緩解交通擁堵、環(huán)境污染等問題，減少城市發(fā)展對(duì)道路交通的壓力。但有軌電車工程規(guī)模大、線路長(zhǎng)，且受地形條件的限制，使得工程勘察工作難度大、周期長(zhǎng)。由此可見，加強(qiáng)有軌電車項(xiàng)目巖土工程勘察質(zhì)量控制，對(duì)于減少工程投資、縮短施工工期、降低工程風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

1 工程概況

文山州城市軌道交通現(xiàn)代有軌電車示范項(xiàng)目4 號(hào)線（含支線）一期工程位于云南省東南部的文山州丘北縣境內(nèi)，擬建4 號(hào)線線路全長(zhǎng)21.112km，分別為4 號(hào)線主線（普者黑景區(qū)站—普者黑火車站）長(zhǎng)15.900km，4號(hào)線支線（近、遠(yuǎn)期為5 號(hào)線，人民醫(yī)院站—文筆山站）長(zhǎng)5.212km；全線共設(shè)置車站19 座（地面站18 座，高架站1 座），最大站間距3.109km，最小站間距0.529km。設(shè)密納車輛基地1 座，控制中心1 座，變電所12 座，充電站13 座。并設(shè)4、5 號(hào)線聯(lián)絡(luò)線，長(zhǎng)0.502km。擬建線路符合丘北縣城市空間布局，聯(lián)通了普者黑火車站、普者黑景區(qū)以及丘北中心城區(qū)，覆蓋主要客流通道，加強(qiáng)了城市交通與區(qū)域交通的一體化銜接，有利于引導(dǎo)丘北規(guī)劃區(qū)實(shí)現(xiàn)空間布局結(jié)構(gòu)，改善普者黑景區(qū)交通條件，為普者黑火車站、丘北機(jī)場(chǎng)提供便捷的接駁交通，滿足中心城區(qū)居民出行需要，是連接南北、貫通東西的重要客流通道，是實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外交通聯(lián)系的重要紐帶，在城市交通中承擔(dān)骨干功能。

2 巖土工程勘察質(zhì)量影響因素分析

2.1 人為因素

在巖土工程勘察中，人為因素對(duì)其質(zhì)量起到了關(guān)鍵影響。首先，在勘察設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)的合理性直接影響勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果勘察設(shè)計(jì)不能準(zhǔn)確把握勘察的目標(biāo)、內(nèi)容和方法，就可能造成勘察結(jié)果與實(shí)際地質(zhì)情況出現(xiàn)偏差。其次，人為因素還體現(xiàn)在勘察人員的職業(yè)道德上，諸如在數(shù)據(jù)記錄和報(bào)告編制中存在失實(shí)或者不準(zhǔn)確，都可能對(duì)巖土工程的設(shè)計(jì)和施工產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。最后，特殊地質(zhì)條件的處理也是測(cè)試勘察人員經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)的環(huán)節(jié)，如何對(duì)待復(fù)雜地層、巖石裂隙、地下水位波動(dòng)等特殊情況，往往直接影響勘察結(jié)果。上述人為因素縱貫始終，從起初的勘察設(shè)計(jì)到最后的報(bào)告編制，無一不對(duì)勘察質(zhì)量產(chǎn)生影響[1]。

2.2 機(jī)械設(shè)備

在巖土工程勘察中，機(jī)械設(shè)備的性能（包括但不限于鉆探和土工試驗(yàn)設(shè)備配置）對(duì)勘察質(zhì)量有著決定性的影響。一方面，鉆探設(shè)備的性能直接影響巖土樣本的取樣質(zhì)量和取樣深度。高質(zhì)量的鉆探設(shè)備能夠精確地鉆取不同深度和不同地質(zhì)條件下的巖土樣本，而低質(zhì)量或者不適合的鉆探設(shè)備可能導(dǎo)致巖土樣本被破壞，或者不能達(dá)到預(yù)定的取樣深度，從而對(duì)勘察結(jié)果產(chǎn)生影響。另一方面，土工試驗(yàn)設(shè)備配置也是影響勘察質(zhì)量的重要因素。合適的土工試驗(yàn)設(shè)備可以對(duì)巖土樣本進(jìn)行精確的物理和力學(xué)性質(zhì)測(cè)試，為工程設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的參數(shù)。不同的巖土類型和地質(zhì)條件需要使用不同的試驗(yàn)設(shè)備，如果設(shè)備配置不合適，可能無法獲得準(zhǔn)確的試驗(yàn)結(jié)果，或者無法全面評(píng)估巖土的性質(zhì)。

2.3 施工方法

勘察過程中所選取的施工方法直接影響采樣質(zhì)量、地下條件的正確解釋以及后續(xù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確分析。例如，鉆孔取樣包括擾動(dòng)取樣和無擾動(dòng)取樣兩種方法，無擾動(dòng)取樣能更好地保持土樣的原狀，但其施工難度和成本較高；而擾動(dòng)取樣雖然施工簡(jiǎn)便，但可能改變土樣的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。選擇哪種取樣方法需要根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)條件和工程需求來確定。再者，地質(zhì)條件勘察包括地表地質(zhì)測(cè)繪、鉆孔探測(cè)、地球物理勘探等方法，也會(huì)對(duì)勘察質(zhì)量產(chǎn)生影響。不同的施工方法都有其適用條件和局限性，對(duì)于勘察結(jié)果的影響也各不相同，不恰當(dāng)?shù)倪x擇可能導(dǎo)致勘察結(jié)果出現(xiàn)偏差，進(jìn)而影響工程的設(shè)計(jì)和施工[2]。

2.4 外界影響

一方面，業(yè)主的工期要求可能對(duì)勘察工作產(chǎn)生重要影響。如果業(yè)主的工期要求過于緊張，可能導(dǎo)致勘察人員在時(shí)間壓力下忽視一些重要的勘察環(huán)節(jié)，或者不能進(jìn)行足夠詳細(xì)的采樣和試驗(yàn)。這種情況下，勘察結(jié)果可能有遺漏或者誤差，進(jìn)而影響巖土工程的設(shè)計(jì)和施工。另一方面，征地青苗等問題也可能影響勘察質(zhì)量。若青苗補(bǔ)償問題處理不當(dāng)，可能引起土地所有者的不滿，這可能阻止或延誤勘察活動(dòng)的進(jìn)行。特別是在農(nóng)業(yè)區(qū)，勘察工作可能需要在大面積的農(nóng)田上進(jìn)行，如果青苗補(bǔ)償問題處理不當(dāng)，可能導(dǎo)致勘察人員無法進(jìn)入田地進(jìn)行必要的勘察工作。此外，若需要大規(guī)模清除青苗以進(jìn)行勘察工作，可能引發(fā)環(huán)境和社會(huì)問題，也可能延長(zhǎng)工期和增加成本。

3 巖土工程勘察質(zhì)量控制策略

3.1 事前控制

事前控制是巖土工程勘察質(zhì)量控制策略的關(guān)鍵部分，包括對(duì)工程前期的規(guī)劃設(shè)計(jì)、人員配備、設(shè)備選型、技術(shù)預(yù)備等多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面嚴(yán)格的質(zhì)量控制。首先，制訂周全的勘察方案，明確各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)要求、工作流程和時(shí)間節(jié)點(diǎn)，是事前控制的重要內(nèi)容。針對(duì)文山州丘北縣城市空間布局和交通需求，勘察方案應(yīng)明確技術(shù)要求、工作流程和時(shí)間節(jié)點(diǎn)。由專業(yè)的工程師對(duì)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行初步判斷，預(yù)判可能的風(fēng)險(xiǎn)和難點(diǎn)，從而選擇適宜的勘察方法和采樣策略。勘察方案的周密規(guī)劃將有助于確保勘察工作順利開展。其次，人員配備也是事前控制的關(guān)鍵，需要有一支專業(yè)的勘察隊(duì)伍，包括鉆探技術(shù)工人、巖土勘察工程師、地球物理勘探工程師等。他們需要具備豐富的經(jīng)驗(yàn)和良好的專業(yè)素養(yǎng)，能夠處理各種復(fù)雜的地質(zhì)情況，確保采樣的準(zhǔn)確性和完整性。再次，設(shè)備選型也是事前控制的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于擬建的4 號(hào)線（含支線）一期工程，應(yīng)選擇性能可靠、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便的鉆探設(shè)備和地質(zhì)測(cè)量設(shè)備。合適的設(shè)備將有助于確保勘察工作順利進(jìn)行，提高勘察的效率和準(zhǔn)確性。最后，針對(duì)可能的突發(fā)情況和復(fù)雜的地質(zhì)條件，需要制訂充分的應(yīng)急措施和備選方案。對(duì)于文山州城市軌道交通項(xiàng)目4 號(hào)線一期工程這種連接南北、貫通東西的重要客流通道，可能面臨現(xiàn)場(chǎng)勘察工作與日常交通相互干擾、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化等特殊情況。為應(yīng)對(duì)這些情況，需要擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)的預(yù)判能力，能夠制訂相應(yīng)的實(shí)施計(jì)劃，以確保勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

3.2 事中控制

事中控制是巖土工程勘察質(zhì)量控制策略中的重要一環(huán)，對(duì)文山州城市軌道交通現(xiàn)代有軌電車示范項(xiàng)目的巖土工程勘察而言尤為重要。首先，工程勘察過程中的數(shù)據(jù)收集和記錄是事中控制的關(guān)鍵。通過設(shè)備監(jiān)控和實(shí)地觀察，持續(xù)收集鉆探、采樣和試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，包括鉆探深度、鉆探速度、巖芯描述、試驗(yàn)結(jié)果等，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄和整理。對(duì)于文山州城市軌道交通項(xiàng)目，特別是在其采樣和試驗(yàn)環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)控和管理將確保勘察活動(dòng)的準(zhǔn)確性和有效性。其次，事中控制還涉及對(duì)勘察人員的管理和指導(dǎo)。對(duì)于擬建4 號(hào)線一期工程的巖土工程勘察，必須確保勘察人員的操作符合標(biāo)準(zhǔn)程序和技術(shù)規(guī)范。通過實(shí)地監(jiān)督和指導(dǎo)，及時(shí)糾正可能存在的錯(cuò)誤，從而避免人為因素對(duì)勘察質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。最后，對(duì)突發(fā)情況的處理也是事中控制的重要環(huán)節(jié)。其中包括突然變化的天氣條件、復(fù)雜的地質(zhì)狀況以及設(shè)備故障、交通疏解、人員傷病等情況，對(duì)此需要有預(yù)先準(zhǔn)備的應(yīng)急措施，并能夠及時(shí)、有效地應(yīng)對(duì)，以保證勘察工作順利進(jìn)行。

3.3 事后控制

事后控制在巖土工程勘察質(zhì)量控制策略中占據(jù)重要位置，主要包括對(duì)完成的勘察活動(dòng)進(jìn)行評(píng)估、分析和反饋，以期提高未來工作的效率和質(zhì)量。首先，事后控制需要對(duì)完成的勘察工作進(jìn)行全面的質(zhì)量評(píng)估，包括對(duì)采集的樣本、完成的試驗(yàn)、記錄的數(shù)據(jù)等進(jìn)行詳細(xì)的審核，檢查其是否符合預(yù)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，是否達(dá)到預(yù)期的勘察目標(biāo)。這不僅能夠確保當(dāng)前工作的質(zhì)量，還能夠?yàn)楹罄m(xù)工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考。其次，通過對(duì)完成工作的反思和分析，找出影響勘察質(zhì)量的關(guān)鍵因素，以及可能的改進(jìn)措施。這涉及工作流程的優(yōu)化、設(shè)備的改進(jìn)、人員培訓(xùn)的加強(qiáng)等多個(gè)方面。該環(huán)節(jié)需要對(duì)工程實(shí)踐有深入的理解和洞察能力，以提煉出有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。最后，事后控制還包括對(duì)勘察結(jié)果進(jìn)行反饋和報(bào)告。將勘察結(jié)果和分析以適當(dāng)?shù)男问椒答伣o相關(guān)的決策者和管理者，以支持其決策和管理。同時(shí)，編制詳盡的勘察報(bào)告，記錄勘察的過程、結(jié)果和分析，以供后續(xù)工作參考[3]。

4 基于層次分析法的巖土工程勘察質(zhì)量評(píng)價(jià)方法分析

4.1 構(gòu)建指標(biāo)評(píng)價(jià)模型

構(gòu)建指標(biāo)評(píng)價(jià)模型是基于層次分析法的巖土工程勘察質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的關(guān)鍵步驟。在此模型中，各個(gè)影響因素被組織為一個(gè)層次結(jié)構(gòu)，包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層。目標(biāo)層是評(píng)價(jià)的最終目標(biāo)，即巖土工程勘察質(zhì)量；準(zhǔn)則層包括影響勘察質(zhì)量的各個(gè)因素，如設(shè)備性能、人員能力、施工方法等；方案層是各個(gè)具體的勘察方案。在該模型中，各層級(jí)之間的關(guān)系利用成對(duì)比較矩陣來表示，這是層次分析法的核心技術(shù)。

4.2 建立判斷矩陣

在層次分析法中，判斷矩陣作為評(píng)價(jià)模型的基礎(chǔ)，需要對(duì)各因素進(jìn)行成對(duì)比較，并將專家的主觀判斷量化為可操作的數(shù)值。矩陣中的每一項(xiàng)代表了相對(duì)上一層級(jí)目標(biāo)，兩個(gè)因素的相對(duì)重要性。這些比較值通常根據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)和判斷得出，可以是定量的，也可以是定性的，但都需要轉(zhuǎn)化為相對(duì)的數(shù)值，對(duì)每一層中的因素，應(yīng)建立判斷矩陣，反映因素間的相對(duì)重要性。矩陣中的元素aij描述因素i 相對(duì)于因素j 的重要性。通常選取1～9 的尺度表達(dá)相對(duì)重要性，需要注意的是，判斷矩陣應(yīng)該是正互反矩陣，即對(duì)于任意兩個(gè)因素i 和j，如果i=j，那么aij=1，如果i≠j，那么aij=1/aji。創(chuàng)建判斷矩陣后，需要進(jìn)一步計(jì)算各因素的權(quán)重，以及判斷矩陣的一致性。

4.3 計(jì)算特征向量

每一個(gè)判斷矩陣對(duì)應(yīng)一組特征向量，需要通過求解最大特征值λmax和對(duì)應(yīng)的特征向量來確定，即通過求解特征方程|A-λI|=0，可以得到矩陣A 的特征值λ，其中，A 是判斷矩陣，I 是單位矩陣，需要找到最大的特征值λmax，并求解相應(yīng)的特征向量，特征向量需滿足方程(A-λmaxI)v=0，其中v 是特征向量。求得特征向量后，需要對(duì)其進(jìn)行歸一化處理，即使特征向量的所有元素之和為1，歸一化后的特征向量就是各因素的權(quán)重。求得的特征向量需經(jīng)過歸一化處理，獲得各因素的相對(duì)權(quán)重，此過程涉及線性代數(shù)運(yùn)算，可能需要借助數(shù)學(xué)軟件實(shí)現(xiàn)。

4.4 一致性檢驗(yàn)

在計(jì)算得到各因素的權(quán)重后，需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，以確保判斷的一致性。主要的一致性指標(biāo)是一致性比率（CR）。CR 的計(jì)算方法是首先計(jì)算一致性指數(shù)（CI），CI=(λmax-n)/(n-1)，其中n 是判斷矩陣的階數(shù)。然后CR=CI/RI，其中RI 是隨機(jī)一致性指數(shù)，是一個(gè)根據(jù)n 預(yù)先給定的常數(shù)。如果CR＜0.1，就可以認(rèn)為判斷矩陣通過了一致性檢驗(yàn)。

4.5 權(quán)重確定

權(quán)重，即各個(gè)因素在評(píng)價(jià)系統(tǒng)中的相對(duì)重要程度，它反映了在整個(gè)評(píng)價(jià)過程中不同因素的優(yōu)先級(jí)和影響程度。在存在多層因素的情況下，權(quán)重的計(jì)算更具有挑戰(zhàn)性。權(quán)重應(yīng)該從最底層的因素開始計(jì)算，這些因素往往是最具體、最直接影響巖土工程勘察質(zhì)量的因素。首先根據(jù)判斷矩陣得到這些因素的相對(duì)權(quán)重，然后向上逐級(jí)計(jì)算。在每一級(jí)，將子因素的權(quán)重與其父因素的權(quán)重相乘，得到這一級(jí)的全局權(quán)重。在所有級(jí)別的權(quán)重都確定并通過一致性檢驗(yàn)后，就得到一個(gè)完整的權(quán)重體系，該體系能夠反映各個(gè)因素對(duì)巖土工程勘察質(zhì)量的影響程度，為評(píng)價(jià)巖土工程勘察質(zhì)量提供了量化的工具[4]。

5 結(jié)語

綜上所述，巖土工程勘察是現(xiàn)代工程建設(shè)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，其質(zhì)量直接影響后續(xù)工作的開展和建設(shè)進(jìn)度。本文對(duì)巖土工程勘察質(zhì)量影響因素、控制措施進(jìn)行研究，并利用層次分析法對(duì)巖土工程勘察質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期優(yōu)化巖土工程勘察方法及提升巖土工程勘察質(zhì)量，為現(xiàn)代有軌電車項(xiàng)目的推廣應(yīng)用和可持續(xù)發(fā)展提供幫助。