巖土工程技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展展望

賴麗紅

摘要：介紹國內(nèi)巖土工程技術(shù)發(fā)展及存在的主要問題，提出我省巖土工程技術(shù)發(fā)展方向和實用技術(shù)。

關(guān)鍵詞：環(huán)境；地基處理；深基坑

1 我國巖土工程技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

20 多年來，我國巖土工程技術(shù)發(fā)展迅猛，特別上海（1986）、煙臺（1989）、秦皇島（1992）廣東肇慶（1995）、蘭州（2002）、廣州（2002）等歷屆全國性地基處理與深基坑工程學(xué)術(shù)交流會議的大力推動，使我國在樁基技術(shù)、地基處理技術(shù)、基坑及邊坡支護(hù)技術(shù)方面，取得了顯著成績和突破性進(jìn)展，有些技術(shù)已達(dá)到或接近國際水平，但也存在一些技術(shù)配套能力差、工藝落后、污染環(huán)境、檢測和監(jiān)測滯后、預(yù)測控制能力差等問題。

1. 1 樁基技術(shù)方面樁基仍然是我國目前工程建設(shè)中常用的一種基礎(chǔ)形式，世界上許多先進(jìn)的樁基技術(shù)在我國得到引進(jìn)、發(fā)展和應(yīng)用，并取得顯著的效果，同時也自主開發(fā)了一些具有我國特色的施工工藝和技術(shù)。在高層、超高層建筑中，樁基技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。

1. 2 地基處理技術(shù)方面我國軟土地基處理技術(shù)起步較晚，但發(fā)展很快，從解決一般工程地基處理向解決各類超軟、深厚、高填方等大型地基處理和多種方法聯(lián)合處理方向發(fā)展，現(xiàn)已接近國際先進(jìn)水平，同時在天然地基的合理利用方面，開發(fā)了大量的復(fù)合地基新技術(shù)。強夯法朝著孔內(nèi)強夯和強夯置換方向發(fā)展及小夯擊能、多遍數(shù)方向發(fā)展；預(yù)壓法朝著真空聯(lián)合堆載預(yù)壓方向發(fā)展；排水固結(jié)法由真空預(yù)壓、堆載預(yù)壓朝著真空、堆載、降水或其聯(lián)合方向發(fā)展；水泥土樁朝著大摻入比和噴射攪拌技術(shù)方向發(fā)展；碎石樁朝著振動擠密與豎向增強技術(shù)聯(lián)合使用方向發(fā)展；

1. 3 深基坑工程及邊坡支護(hù)技術(shù)我國深基坑及邊坡支護(hù)技術(shù)是近20 年來隨著高層建筑的大量興建發(fā)展起來的一項新技術(shù)，是集巖土工程和結(jié)構(gòu)工程為一體，包括支擋、防水、降水、挖運土、監(jiān)測和信息化施工的系統(tǒng)工程，具有工程地質(zhì)復(fù)雜多變，區(qū)域性和個性強的特點，已成為施工中的熱點和難點問題。通過大量研究、實踐和總結(jié)，目前深基坑擋土支護(hù)技術(shù)已形成了多種方法，如重力式擋墻、地連墻、樁錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu)、土釘墻及噴錨圍護(hù)結(jié)構(gòu)、沉井、逆作拱墻以及組合支護(hù)結(jié)構(gòu)等，目前基礎(chǔ)埋深超過15m 的已很普遍，北京東方廣場最大挖深達(dá)25m，正在施工的北京國家大劇院工程基坑最深處達(dá)41m。同時預(yù)應(yīng)力錨索、噴錨、樹根樁、土釘、錨桿以及組合支護(hù)、土工加筋支護(hù)、土工網(wǎng)格布等邊坡支護(hù)技術(shù)在建筑、市政、公路、水利、庫岸等邊坡處理中得到推廣應(yīng)用。

1. 4 環(huán)境巖土工程方面與環(huán)境關(guān)聯(lián)的巖土工程及與巖土有關(guān)的環(huán)境工程的廣義環(huán)境巖土工程的概念逐步為學(xué)術(shù)和工程界所接受。傳統(tǒng)的垃圾填埋場、基坑開挖、地下工程、隧道、礦山、邊坡工程等已與環(huán)境衛(wèi)生、廢棄物污染、考古發(fā)掘、地面沉降變形、基坑失穩(wěn)、打樁振動等成為小環(huán)境巖土工程問題。

1. 5 巖土預(yù)測與控制方面從采用傳統(tǒng)理論力學(xué)和計算土力學(xué)計算方法發(fā)展到采用灰色理論、損傷力學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等人工智能方法和動態(tài)滾動預(yù)測方向發(fā)展；控制技術(shù)從單一手段朝著多樣、復(fù)合的方向發(fā)展。

2 我省巖土工程技術(shù)存在的主要問題

2. 1 樁基礎(chǔ)技術(shù)方面

沉管灌注樁在深厚軟土中存在樁身完整性問題（樁徑< 500mm 的沉管樁尤為突出），振動沉管灌注樁在城市建設(shè)中存在擾民問題，只能用于公路、水利等工程；沖鉆孔灌注樁存在泥漿污染問題，樁身混凝土的灌注質(zhì)量、樁底沉渣的清理和持力層的判斷不易監(jiān)控，施工因素對樁的承載力影響極大等問題；靜壓樁施工存在超壓力可能在抱壓部位產(chǎn)生豎向裂縫以及難以穿越較厚的堅硬土層或樁未能達(dá)到設(shè)計標(biāo)高及擠土效應(yīng)等問題；人工挖孔樁的安全防護(hù)和用于地下水位以下土層的開挖對周邊環(huán)境造成影響等問題；大直徑人工挖孔擴底灌注樁存在載荷試驗費用高、影響檢測數(shù)量和效果的問題；旋挖樁技術(shù)存在因樁機數(shù)量較少，價格過高等問題；復(fù)合載體樁、支盤樁存在水下施工質(zhì)量不穩(wěn)定及蠕變沉降問題。

2. 2 地基處理技術(shù)方面

水泥土攪拌樁水灰比、輸漿量和攪拌次數(shù)等控制管理自動化系統(tǒng)未健全，設(shè)備陳舊、技術(shù)落后，存在攪拌均勻性差及成樁質(zhì)量不穩(wěn)定等問題；高壓旋噴樁存在排泥量過大、水泥浪費嚴(yán)重及樁體下沉量難以控制等問題；振沖加固存在排污問題，在城市建設(shè)中已不受歡迎，只能用于公路、水利等工程；對于厚度> 3m 的軟土地基處理需要變形控制時已不適用；砂石樁用以加固深厚軟土地基時，由于存在工期長、工后變形大等問題，已不再用作對變有要求的建筑地基處理；CFG 樁由于其施工控制及土層變化和地下水等因素形成的樁徑、樁頂標(biāo)高難以控制、施工對周圍環(huán)境的擾動機理和控制措施尚未完全得到解決、工程施工過程中的質(zhì)量檢驗還不夠完善、工程效果難以保證等，因此，CFG 樁應(yīng)用于地下水位高、易流動的粉土、粉砂土地基處理需進(jìn)一步完善。

2. 3 深基坑工程及邊坡支護(hù)技術(shù)

懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)在軟土中應(yīng)用常出現(xiàn)變形過大，對工程樁及周邊環(huán)境造成影響，如工程樁傾斜、斷裂，周邊管道破裂、道路開裂及建筑物裂縫和傾斜等；排樁等支護(hù)結(jié)構(gòu)由于其截降水尚未被高度重視，在基坑開挖過程中雖然支護(hù)結(jié)構(gòu)是安全的且變形很小但由于地下水位的變化或支護(hù)處土體的流失，對周邊環(huán)境造成影響；在深厚軟土中采用噴錨、土釘支護(hù)或水泥土重力式墻支護(hù)，易造成基坑側(cè)壁過大的變形，對坑內(nèi)樁基及基坑周邊環(huán)境造成影響，甚至坑壁倒塌；基坑工程降水設(shè)計計算薄弱和降水技術(shù)及設(shè)備落后；不重視基坑工程的設(shè)計、安全監(jiān)控和信息化施工；許多工程存在肢解發(fā)包的問題；在邊坡加固方面，環(huán)境保護(hù)問題不夠重視，如在加固方案的選擇上不重視水土保持，在邊坡防護(hù)措施上綠化因素考慮得少了一些等等。

2. 4 檢測和監(jiān)測技術(shù)

資質(zhì)、技術(shù)管理部門對檢測和監(jiān)測單位行為管理重視不夠，尤其檢測和監(jiān)測隊伍水平參差不齊，對有價值的數(shù)據(jù)積累少。如樁基試驗多數(shù)未能取得極限承載力，打樁和基坑開挖監(jiān)測項目單一，完整的測試少，多數(shù)建筑物的沉降觀測的精度不夠，可靠性和完整性較差，大多需要變形監(jiān)測的建筑工程均未按有關(guān)規(guī)范進(jìn)行監(jiān)測。不少單位技術(shù)人員不具備巖土工程檢測和監(jiān)測的基本常識，造成方法錯誤和結(jié)論錯誤。

3 我省巖土工程技術(shù)的發(fā)展方向

3. 1 樁基技術(shù)

預(yù)制樁（PC、RC、PHC 樁）應(yīng)朝著從無到有、品種多樣化發(fā)展，并不斷完善和提高施工工藝水平，保證樁身質(zhì)量，以滿足市場的需求。發(fā)展少公害、無公害的先進(jìn)沉樁工藝，如液壓錘打入樁、頂壓式靜壓樁，或者預(yù)鉆孔式、預(yù)攪拌式等新的施工工藝。沉管灌注樁應(yīng)朝著無公害、少公害方向發(fā)展，并采取技術(shù)措施，提高混凝土樁身完整性。大直徑?jīng)_鉆孔灌注樁應(yīng)重點研究解決嵌巖和清渣難題，進(jìn)一步提高沉樁質(zhì)量；完善樁端后壓漿的適用范圍及工藝技術(shù)；制定相應(yīng)控制措施及檢驗測試技術(shù)；沖鉆孔灌注樁施工必須配有泥漿處理系統(tǒng)等。

3. 2 地基處理技術(shù)

開發(fā)推廣散裝水泥、高壓輸漿和攪拌均勻的、具有計量裝置及施工管理系統(tǒng)的新的環(huán)保型水泥土攪拌樁技術(shù)。非軟土地基或僅夾薄層軟土（軟土厚度< 3m 的地區(qū)）、特殊土地基可以開發(fā)擠密樁（如砂、石樁）、低樁身強度樁、CFG 樁（水泥粉煤灰碎石樁）或其它剛性樁、半剛性樁復(fù)合地基，多重復(fù)合地基技術(shù)。

3. 3 基坑及邊坡支護(hù)技術(shù)

對深大基坑，推廣應(yīng)用既能保證支護(hù)結(jié)構(gòu)變形小又能保證周邊環(huán)境安全的支護(hù)結(jié)構(gòu)，既要擋土又要截水。推廣排樁加止水樁加支撐結(jié)構(gòu)或預(yù)應(yīng)力錨桿（索）結(jié)構(gòu)，或聯(lián)合復(fù)合土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)。對一般基坑應(yīng)注重發(fā)揮各種支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，開發(fā)應(yīng)用組合式支護(hù)結(jié)構(gòu)，環(huán)保型支護(hù)結(jié)構(gòu)、如加筋水泥土樁、微型樁與錨桿組合、H 型鋼與水泥土樁的組合等支護(hù)結(jié)構(gòu)。止水帷幕大力推廣高壓噴射攪拌樁技術(shù)。在邊坡支護(hù)方面應(yīng)注重環(huán)境保護(hù)，推廣錨桿技術(shù)、樹根樁技術(shù)、推廣土工合成材料在邊坡支護(hù)中的應(yīng)用技術(shù)，應(yīng)在保護(hù)環(huán)境、恢復(fù)生態(tài)等方面努力，大力提倡邊坡植物防護(hù)技術(shù)。

3. 4 巖土工程勘察和設(shè)計

應(yīng)努力提高工程勘察成果的精度和水平，為設(shè)計、施工提供可靠、合理的技術(shù)參數(shù)，在設(shè)計方面應(yīng)充分發(fā)揮設(shè)計人員的技術(shù)潛能，合理選擇基坑方案，在地基設(shè)計及基坑設(shè)計中變形是主要因素，以變形控制設(shè)計是巖土工程設(shè)計工作的重點。積極貫徹考慮地基處理與深基坑工程相互作用的設(shè)計思想。強調(diào)和發(fā)揮國家注冊巖土師的資質(zhì)作用。強調(diào)和發(fā)揮專家論證與審查的作用。

3. 5 檢測與監(jiān)測技術(shù)

對大型工程及小區(qū)建設(shè)應(yīng)強調(diào)通過現(xiàn)場試驗提供設(shè)計參數(shù)，為提高設(shè)計水平提供可靠的數(shù)據(jù)積累。應(yīng)加強對建筑物、基坑和邊坡變形觀測數(shù)據(jù)以及樁基礎(chǔ)、支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力、土壓力等綜合項目測試數(shù)據(jù)的積累，并由有資質(zhì)的專業(yè)隊伍來完成，保證數(shù)據(jù)的可靠性和精度。

4總結(jié)

加強測試隊伍的管理，提高測試技術(shù)信息化水平，及時有效地利用其他學(xué)科的技術(shù)成果推動我省測試技術(shù)的發(fā)展，如計算機技術(shù)、自動化技術(shù)、電子測量技術(shù)、光學(xué)、聲波、電磁聲測試技術(shù)和遙感航測技術(shù)等。