淺談巖土工程技術(shù)

叢偉+蒲英婷

摘 要：下文主要針對(duì)巖土工程技術(shù)中的勘察技術(shù)出現(xiàn)的一些問(wèn)題進(jìn)行了敘述，并根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)提出了相對(duì)應(yīng)的建議，僅供同行參考。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)栴}；措施

1巖土工程勘察中存在的主要技術(shù)問(wèn)題

現(xiàn)如今，伴隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷高速發(fā)展，眾多基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目和現(xiàn)代化超高層建筑物不斷興建，基礎(chǔ)和基坑開(kāi)挖深度越來(lái)越深，各種公共建筑物的建筑風(fēng)格迴異，其平面和立面變化大，給結(jié)構(gòu)和勘察專(zhuān)業(yè)帶來(lái)諸多的新課題，采用傳統(tǒng)的勘察方法和手段已經(jīng)很難滿足設(shè)計(jì)的需要，存在著許多急需解決的巖土工程勘察技術(shù)問(wèn)題。這些問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面：

（1）地質(zhì)形態(tài)和巖土參數(shù)問(wèn)題：主要有不明地下物體、空洞及其分布形態(tài)、埋藏位置和深度的確定。巖土參數(shù)主要是那些難于取到原狀巖土樣和難于進(jìn)行室內(nèi)、外試驗(yàn)的巖土層如粗顆粒土和風(fēng)化巖等，其巖土設(shè)計(jì)參數(shù)（承載力、變形指標(biāo)等）難于確定。

（2）技術(shù)素質(zhì)問(wèn)題：主要是勘察技術(shù)人員知識(shí)的廣度和深度問(wèn)題，勘察各專(zhuān)業(yè)缺乏內(nèi)部溝通、技術(shù)交流，對(duì)各自技術(shù)服務(wù)的對(duì)象和技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r不了解，導(dǎo)致碰到重大項(xiàng)目和復(fù)雜工程時(shí)束手無(wú)策，不知應(yīng)采用何種技術(shù)方法和手段去解決所碰到的技術(shù)問(wèn)題。

2巖土工程勘察中技術(shù)缺陷的解決措施

解決上述巖土工程勘察工作中存在的主要技術(shù)問(wèn)題，可以從以下幾個(gè)方面著手：

（1）利用工程物探可連續(xù)加密測(cè)點(diǎn)的辦法來(lái)獲得連續(xù)的地質(zhì)界面，從而有效的解決傳統(tǒng)鉆探手段以點(diǎn)帶面劃分地質(zhì)界面時(shí)常帶來(lái)的漏判、劃分不準(zhǔn)確等缺點(diǎn)：如地下不明物體、軟弱結(jié)構(gòu)面、斷層等在地下的分布特征、埋藏深度、位置。并且可以提供許多工程建設(shè)所需的巖土動(dòng)力參數(shù)和設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)。相對(duì)傳統(tǒng)的鉆探方法，工程物探技術(shù)使用時(shí)受場(chǎng)地、地形條件的限制較少，具有節(jié)省時(shí)間、節(jié)省費(fèi)用、勘探精度高等特點(diǎn)。但是，各種工程物探方法的有效性決定于它對(duì)探測(cè)對(duì)象的適用性，因此，為了有效地解決某些復(fù)雜的巖土工程技術(shù)難題，必須采用多種工程物探手段和鉆探聯(lián)合使用的方法，互相補(bǔ)充、互相驗(yàn)證。

（2）加強(qiáng)室內(nèi)、外測(cè)試新技術(shù)和施工檢測(cè)、監(jiān)測(cè)技術(shù)的使用，通過(guò)其所獲得的數(shù)據(jù)和資料，經(jīng)過(guò)分析、對(duì)比，建立它們之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，并通過(guò)工程施工檢測(cè)、監(jiān)測(cè)所獲取的實(shí)測(cè)資料反算得到的參數(shù)作為對(duì)比依據(jù)，確保所提供的巖土工程設(shè)計(jì)參數(shù)的可靠性，并達(dá)到解決那些采用傳統(tǒng)勘探手段難于獲取可靠的巖土工程設(shè)計(jì)參數(shù)（如粗顆粒土、花崗巖殘積土、風(fēng)化巖的承載力、變形指標(biāo)）等問(wèn)題。此外，還可以利用土工離心模擬技術(shù)檢查工程安全的可靠性驗(yàn)證堤壩、邊坡的變形和穩(wěn)定性；解決建筑物淺基礎(chǔ)的地基變形特征、破壞模式及極限承載力，樁基礎(chǔ)的承載力和施工工藝對(duì)樁基礎(chǔ)承載力及變形的影響：解決擋土結(jié)構(gòu)的變形及破壞機(jī)理，土體與結(jié)構(gòu)物之間的相互作用；了解動(dòng)力工程、砂土液化、單樁和群樁在水平動(dòng)荷載作用下的性狀。

（3）強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用（如受壓層深度計(jì)算、承載力計(jì)算、各類(lèi)靜力或動(dòng)力有限元計(jì)算、沉降分析、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、地震反應(yīng)分析等），采取這些措施無(wú)疑可以大大提高他們的技術(shù)綜合能力。提高工程勘察技術(shù)人員業(yè)務(wù)水平和綜合能力的關(guān)鍵是：①培養(yǎng)勘察技術(shù)人員的技術(shù)素質(zhì)；②拓寬專(zhuān)業(yè)知識(shí)的廣度和深度；③積極參與工程實(shí)踐。

3案例

某居住小區(qū)依山而建，擬建場(chǎng)地沿山脊走向呈長(zhǎng)條狀，其長(zhǎng)軸方向長(zhǎng)度約為2.2km，短軸方向長(zhǎng)度約為0.7km，占地面積約為1610畝，擬建物主要為多層（3～6層）住宅和（2～3層）別墅，及少部分公共建筑（商場(chǎng)、學(xué)校、衛(wèi)生院、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)、郵電局、會(huì)所等）。業(yè)主按使用功能把本項(xiàng)目劃分為A-G等七個(gè)區(qū)，山體北部為A-C區(qū)，山體南部為D-G區(qū)，場(chǎng)地中部為居住小區(qū)的標(biāo)志性建筑柱廊和生活橋。

本工程占地面積大，位于丘陵地貌，地形復(fù)雜，基巖埋藏淺，許多地方直接裸露，并且跨越的地層單元多，既有山前沖洪積物、坡積物、淤積物，又有新近場(chǎng)地平整時(shí)回填的人工堆積物，其中大部分場(chǎng)地表面分布有厚達(dá)十來(lái)米（含有直徑可達(dá)1～2m的巨大塊狀石頭）的人工填土，地層和巖性分布復(fù)雜?；鶐r主要為花崗巖，局部有斷層分布，巖石的裂隙較發(fā)育，伴有花崗斑巖巖脈、石英正長(zhǎng)斑巖巖脈、輝綠巖巖脈穿插其間，垂直山脊走向僅400m寬度內(nèi)就分布有14條巖脈。各種巖石、巖脈風(fēng)化程度不一，有的巖脈風(fēng)化后，其土質(zhì)松軟，形成了復(fù)雜的巖土組合。其勘察的難度大，為了查明場(chǎng)地的巖土層分布和地質(zhì)構(gòu)造特征，合理地制定勘察方案和選擇合理的勘察手段，首先在收集當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量的工程地質(zhì)測(cè)繪工作，然后根據(jù)地質(zhì)測(cè)繪成果和場(chǎng)地工程地質(zhì)條件編制勘察綱要。再針對(duì)場(chǎng)地地形、地貌特征及工程特點(diǎn)，選用以鉆探、物探為主結(jié)合坑探、靜力觸探等多種勘探方法進(jìn)行勘察工作。本工程共布置勘探點(diǎn)1008個(gè)，對(duì)場(chǎng)地巖土體進(jìn)行了一系列的室內(nèi)外試驗(yàn)和測(cè)試工作，野外測(cè)試工作主要有淺層載荷板試驗(yàn)、動(dòng)力觸探試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、面波測(cè)試、剪切波速測(cè)試、抽水試驗(yàn)；室內(nèi)試驗(yàn)除了常規(guī)的巖土試驗(yàn)項(xiàng)目外，還進(jìn)行了三軸剪切試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)、水質(zhì)分析等。具體的勘察工作是：

（1）本次勘察對(duì)場(chǎng)地內(nèi)是否存在不良地質(zhì)作用和潛在不良地質(zhì)作用進(jìn)行了大量的深入調(diào)查研究，提出了防治措施。對(duì)有關(guān)邊坡的安全和穩(wěn)定性問(wèn)題作了專(zhuān)題研究，通過(guò)計(jì)算分析了邊坡的穩(wěn)定性條件，提供了各種邊坡的支護(hù)方案和支護(hù)設(shè)計(jì)、施工所需的有關(guān)巖土參數(shù)，對(duì)施工、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)工作提出了合理化的建議。

（2）根據(jù)山地地層相對(duì)簡(jiǎn)單，但鉆機(jī)搬運(yùn)困難等因素，將物探、井探、槽探手段應(yīng)用于難于進(jìn)行鉆探的山頂、陡坡等位置，并考慮到井探和槽探的勘探深度有限，因此將物探、井探、槽探等結(jié)合起來(lái)使用，既達(dá)到了勘察目的又節(jié)約了勘察成本。其次將各種勘察手段相互進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，如通過(guò)大量物探與鉆探、坑探、井探等的對(duì)比試驗(yàn)，取得場(chǎng)地各巖土層的對(duì)比參數(shù)，提高物探資料的準(zhǔn)確性和可靠性。把室內(nèi)巖土試驗(yàn)和野外標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果與靜載荷板試驗(yàn)成果進(jìn)行分析、對(duì)比，建立它們與地基承載力和變形指標(biāo)之間的關(guān)系等。

（3）根據(jù)初步勘察成果判定，本工程有大量的擬建物基礎(chǔ)將選擇花崗巖殘積土作為其持力層，由于場(chǎng)地內(nèi)花崗巖殘積土穿插有大量不同巖性的巖脈，并且其風(fēng)化程度不同，造成巖土軟硬不一。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，采用常規(guī)土工試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)成果提供設(shè)計(jì)所需的巖土設(shè)計(jì)參數(shù)往往偏低，為了能準(zhǔn)確地提供設(shè)計(jì)所需的巖土設(shè)計(jì)參數(shù)，本次勘察共進(jìn)行了6臺(tái)載荷板試驗(yàn)以獲取不同花崗巖殘積土的承載力特征值和變形模量。其所獲得的地基承載力特征值比采用常規(guī)方法提供的提高了約1.5倍（180kPa提高到289kPa），變形模量提高了3倍（5MPa提高到15.3MPa），取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

（4）巖土工程勘察報(bào)告著重對(duì)地基與基礎(chǔ)方案，地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行細(xì)致和深入的分析、探討。根據(jù)場(chǎng)地巖土工程條件，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)荷載分布特征和成樁可能性及基礎(chǔ)持力層的工程性質(zhì)、埋藏深度等，對(duì)基礎(chǔ)方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上的可行性分析和對(duì)比。針對(duì)不同分區(qū)、不同的建筑物，建議選用不同的基礎(chǔ)形式和不同的基礎(chǔ)持力層。巖土工程勘察報(bào)告強(qiáng)調(diào)了檢測(cè)和監(jiān)測(cè)工作的重要性。該意見(jiàn)被業(yè)主和設(shè)計(jì)人員所采納，經(jīng)過(guò)施工檢測(cè)和施工監(jiān)測(cè)，證明勘察報(bào)告所提供的各種巖土設(shè)計(jì)參數(shù)和各種方案經(jīng)濟(jì)合理、目的性和針對(duì)性強(qiáng)。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所訴，合理地選擇、運(yùn)用工程物探技術(shù)與傳統(tǒng)的勘探技術(shù)相結(jié)合，是解決巖土工程勘察存在的技術(shù)問(wèn)題的最佳途徑。