巖土工程技術(shù)創(chuàng)新方法與實(shí)踐

張德明

（福建省建科院檢驗(yàn)檢測(cè)有限公司，福建 廈門 361011）

巖土工程項(xiàng)目發(fā)展期間，創(chuàng)新占據(jù)重要位置。巖土工程項(xiàng)目身為應(yīng)用科學(xué)，可以為工程建設(shè)服務(wù)。因巖土工程發(fā)展與土木工程建設(shè)密切相關(guān)，當(dāng)前土木工程建設(shè)在國(guó)內(nèi)發(fā)展迅速，因而會(huì)遇到很多巖土技術(shù)方面問(wèn)題，因此有必要加強(qiáng)巖土工程技術(shù)創(chuàng)新。當(dāng)前隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其為巖土工程技術(shù)創(chuàng)新提供了新活力，因此可以實(shí)踐中努力研究新的方法。當(dāng)時(shí)因國(guó)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害及資源短缺問(wèn)題明顯，因此應(yīng)加強(qiáng)創(chuàng)新及研發(fā)力度，便于尋找?guī)r土工程及環(huán)境間的平衡點(diǎn)，如此方能促進(jìn)新常態(tài)下巖土工程可持續(xù)發(fā)展。

1 巖土工程技術(shù)特點(diǎn)

巖土工程技術(shù)具備隱蔽性、復(fù)雜性與嚴(yán)格性等特點(diǎn)。一，隱蔽性，巖土工程施工用到的樁基、地下連續(xù)墻等方法都是在隱藏在地下，再者，所有施工工序也都是在隱蔽環(huán)境下進(jìn)行的。施工后期施工產(chǎn)品難以看到全貌。二，嚴(yán)格性，大部分情況下，巖土工程施工要求嚴(yán)格，例如灌注樁施工，除了樁身結(jié)構(gòu)與材料強(qiáng)度要求不嚴(yán)外，剩余灌注樁施工期間所有偏差要求都較為嚴(yán)格。三，復(fù)雜性。巖土工程施工期間常常遇到很多環(huán)境與因素限制，例如工種較多，人員密集等，施工前期準(zhǔn)備工作較多等。但巖土工程勘察期間施工操作使用裝置和測(cè)試設(shè)備較為靈活。此外，施工工藝較為復(fù)雜，同種樁型與施工方法若處在不同位置，其使用的施工工藝也不一樣。

2 巖土工程技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 混凝土管樁技術(shù)問(wèn)題

現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁技術(shù)即PCC 樁技術(shù)，其作為常用柔性樁技術(shù)，實(shí)際操作期間因造價(jià)較低，推廣較為容易，故而被廣泛應(yīng)用在混凝土施工期間，但是因該項(xiàng)技術(shù)缺點(diǎn)較為明顯，強(qiáng)度較低，加固深度方面受限，施工后沉降下沉難以控制。就剛性樁而言，因樁身強(qiáng)度較高，加固深度較深，但成本較高，所以短期內(nèi)難以大面積推廣使用。

2.2 樁基抗液化排水問(wèn)題

現(xiàn)階段，巖土工程施工技術(shù)中常使用碎石樁技術(shù)，經(jīng)過(guò)碎石樁處理的大孔隙可以快速進(jìn)行排水，如此方能在很大程度上解決超凈孔隙水壓力對(duì)地基產(chǎn)生的影響。再者，碎石樁自身有較大局限性，即便抗液化性符合要求，但是因其柔性較大，因而容易使得樁基承載力較差，尤其是樁體很容易產(chǎn)生變形，所以其在大質(zhì)量建筑中應(yīng)用性較低。與此同時(shí)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)房屋建筑常使用剛性地基，即便這種樁基承載力較強(qiáng)，變形較小，缺點(diǎn)為難以排水，因而使得其難以保護(hù)地基，且會(huì)受到液化沖擊的影響，導(dǎo)致其受到嚴(yán)重破壞。

2.3 橋頭跳車問(wèn)題

因車速原因?qū)е萝囕v經(jīng)過(guò)橋頭期間，經(jīng)常出現(xiàn)跳車問(wèn)題，這一問(wèn)題的出現(xiàn)不僅會(huì)影響巖土工程技術(shù)發(fā)展，還會(huì)在行業(yè)范圍內(nèi)產(chǎn)生較大感想?；诖?，有必要就橋頭跳車因素展開(kāi)詳細(xì)分析，一，因地基土具有一定壓縮性，土質(zhì)軟會(huì)在很大程度上影響承載力。二，高路堤填土期間，受到這一因素影響，土重量會(huì)不斷上升。上述情況若較為嚴(yán)重，勢(shì)必會(huì)引起施工后沉降。與此同時(shí)，也應(yīng)充分考慮橋梁應(yīng)用樁基礎(chǔ)，因此應(yīng)用期間不會(huì)導(dǎo)致沉降情況出現(xiàn)，且因橋頭相比路面高出較多，若出現(xiàn)不均勻沉降，勢(shì)必容易在橋頭出現(xiàn)跳車問(wèn)題。

3 巖土工程技術(shù)創(chuàng)新

3.1 GPS 定位測(cè)量技術(shù)

當(dāng)前GPS 定位測(cè)量技術(shù)逐漸成熟，且被廣泛應(yīng)用，巖土工程項(xiàng)目當(dāng)中該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮重要作用。國(guó)內(nèi)這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，現(xiàn)階段，借助接收終端系統(tǒng)與衛(wèi)星間信息，便于實(shí)現(xiàn)信息的準(zhǔn)確傳達(dá)，這一方面仍需要進(jìn)一步創(chuàng)新。GPS 測(cè)量技術(shù)可以用于測(cè)量復(fù)雜地形山區(qū)工程，測(cè)試期間主要工作包含選點(diǎn)、勘探、布控及采錄等方面。選點(diǎn)前期應(yīng)詳細(xì)勘察山地情況，便于為工程擬定提供充分依據(jù)。接著準(zhǔn)備測(cè)試階段需要用到的儀器與設(shè)備，因上述采集設(shè)備與通訊工具價(jià)格較高，因此保管期間應(yīng)十分小心。接著結(jié)合實(shí)際勘探結(jié)果，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行合理調(diào)度與設(shè)計(jì)，然后結(jié)合實(shí)際需求設(shè)計(jì)工程資料并合理選點(diǎn)、布置測(cè)控。針對(duì)采集器中受到的時(shí)段號(hào)與衛(wèi)星高度截止角等方面信息，應(yīng)詳細(xì)保存并記錄。

3.2 樁技術(shù)創(chuàng)新

大直徑混凝土空心樁技術(shù)。側(cè)摩阻力與樁端阻力身為樁基承載力的來(lái)源，提升樁基承載力能擴(kuò)大樁管與樁端面積。所以，積極研制大面積空心管樁，不僅能減少混凝土用量，還能提升管樁承載力，同時(shí)借助柔性樁和剛性樁間優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)樁基缺陷，便于提升樁基加固效果，加強(qiáng)沉降控制。新型復(fù)合空心樁基包含7 個(gè)部分。加強(qiáng)大直徑混凝土空心樁技術(shù)創(chuàng)新，可以從下面途徑入手：采用兩個(gè)固定同心，然后將環(huán)形樁基沉模裝置固定于底端及內(nèi)外側(cè)，便于減少沉樁阻力。將分流器安置在沉模裝置上端，便于對(duì)混凝土進(jìn)行均勻澆筑，當(dāng)沉模裝置下沉后，樁靴將會(huì)關(guān)閉，避免管腔內(nèi)有泥水進(jìn)入，上拔期間及時(shí)打開(kāi)。新型樁技術(shù)操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度相對(duì)較高。

3.3 碎石樁技術(shù)改進(jìn)

碎石樁即柔性樁，承載力相對(duì)較低，樁身會(huì)出現(xiàn)較大變形，但因排水效果較好，可以抗液化，且具備較強(qiáng)承載力，樁身變形相對(duì)較小，排水功能相對(duì)較差，因此不適合應(yīng)用在液化涂層當(dāng)中。由此，我們發(fā)現(xiàn)，不同樁型優(yōu)缺點(diǎn)各不相同，其中一種樁型缺點(diǎn)也是另一樁型優(yōu)點(diǎn)，二者相互補(bǔ)充。結(jié)合前面情況分析，為了對(duì)樁型進(jìn)行創(chuàng)新，應(yīng)從提升碎石樁承載力及提高剛性樁排水性等方面入手。但因?yàn)榍罢唠y度較大，故而常常選擇對(duì)后者進(jìn)行創(chuàng)新。在剛性樁側(cè)壁設(shè)立凹槽，凹槽內(nèi)部放置具備較強(qiáng)排水能力的材料，如此即可促進(jìn)剛性樁排水，與此同時(shí)，因開(kāi)設(shè)凹槽尺寸要求較低，所以樁基承載力不沒(méi)有大量喪失。借助優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)創(chuàng)新，即可發(fā)明具備較強(qiáng)排水性剛性樁。

3.4 橋頭跳車裝置創(chuàng)新

現(xiàn)階段，橋頭跳車裝置弊端主要為難以上升、沉降、精度難控制等內(nèi)容，橋頭跳車裝置要求中對(duì)此提出了新的要求，通過(guò)加強(qiáng)橋頭跳車裝置創(chuàng)新，可以明顯升高和降低橋面標(biāo)高，便于及時(shí)消除橋頭跳車情況。該項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新的使用和凹槽技術(shù)明顯不同，將螺栓底座與隔振墊相連，螺栓上端固定件與隔振墊再次連接，然后將凹槽設(shè)立在固定件下端，再讓凹槽和活動(dòng)螺母上端凹槽對(duì)應(yīng)，構(gòu)成圓圈形狀，此時(shí)活動(dòng)滾輪即可被固定在凹槽咬合處。該設(shè)計(jì)方法，不僅可以提升橋面標(biāo)高準(zhǔn)確度，還能促使橋面升降，確保橋面標(biāo)高與路基沉降變化相互適應(yīng)，便于將其放在不同地址橋梁結(jié)構(gòu)中，確保結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)與平衡性。

4 巖土工程技術(shù)應(yīng)用

4.1 鉆探和坑探

鉆探與坑探間有較大差異，其能直接掌握地質(zhì)現(xiàn)狀。很多巖土工程都會(huì)用到鉆探和坑探。這里，鉆探是結(jié)合地層種類和勘探要求對(duì)地層深度進(jìn)行的采樣，接著開(kāi)展實(shí)驗(yàn)分析，最終確定巖土種類及物理性質(zhì)的方式。如果使用鉆探仍然不能探明地下地質(zhì)情況，此時(shí)則需要使用坑探法?？犹椒ㄔ頌榻柚鷻C(jī)械和動(dòng)力裝置進(jìn)行勘探，這一過(guò)程會(huì)消耗較大物力、人力、財(cái)力，所以使用坑探法期間應(yīng)充分考量項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。

4.2 靜力觸探

靜力觸探具備高效與便捷特點(diǎn)，是土體原位測(cè)試法。其借助機(jī)械裝備精力，將標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)探頭均勻壓入土層當(dāng)中，因土層探頭受阻而產(chǎn)生壓力，便于在這一壓力作用下，探頭傳感器將土層當(dāng)中阻力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，接著使用儀表測(cè)量。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)巖土工程項(xiàng)目用到的靜力觸探頭包含單橋探頭及雙橋探頭、控壓觸探頭。此外，靜力觸探能精準(zhǔn)獲得粉土、軟土、砂石等土層地基承載力和單樁極限承載力，雖然靜力觸探優(yōu)點(diǎn)較多，但是仍然存在很多弊端，比如，分辨率低等，其會(huì)對(duì)巖土工程應(yīng)用產(chǎn)生較大影響。

4.3 動(dòng)力觸探

動(dòng)力觸探作為原位測(cè)試當(dāng)中的一種，一般情況下多是將探頭灌入土層深度為10cm～30cm 深度，接著使用錘擊數(shù)掌握風(fēng)化基巖物理性質(zhì)，通常特性主要包含測(cè)試及勘測(cè)兩種。此外，動(dòng)力觸探也分為輕型、重型、超重型。輕型觸探儀器主要是對(duì)砂土、粉土、粘性土進(jìn)行勘探，施工較為便利，操作相對(duì)簡(jiǎn)單，能及時(shí)記錄錘擊次數(shù)，然后將其套入公式即可得出所需數(shù)據(jù)。

4.4 GPS 技術(shù)應(yīng)用

GPS 測(cè)量技術(shù)應(yīng)用空間衛(wèi)星群和地面接收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息傳送，該技術(shù)應(yīng)用時(shí)間很晚，發(fā)展前景廣闊。特別是巖土工程項(xiàng)目地形復(fù)雜區(qū)域，應(yīng)合理使用GPS 技術(shù)測(cè)量。具體而言，一，應(yīng)結(jié)合山地特點(diǎn)做好勘探準(zhǔn)備，便于合理擬定項(xiàng)目操作，確保裝置及儀器準(zhǔn)備合理，這里采集儀器與通信設(shè)備應(yīng)結(jié)合巖土工程項(xiàng)目狀況合理調(diào)度。此外，應(yīng)提前掌握巖土工程資料及設(shè)計(jì)書(shū)，保證勘探結(jié)果能結(jié)合設(shè)計(jì)及施工要求進(jìn)行。此外，勘探前期應(yīng)合理開(kāi)展選點(diǎn)與測(cè)控布局等工作。采集器應(yīng)制定時(shí)段號(hào)與采集時(shí)間，然后合理記錄相關(guān)信息，最終認(rèn)真填寫(xiě)報(bào)告內(nèi)容并存檔保存，便于后期應(yīng)用。

4.5 計(jì)算機(jī)技術(shù)

當(dāng)前，CAD 技術(shù)也被廣泛應(yīng)用在巖土工程施工當(dāng)中弄，該設(shè)計(jì)軟件可以結(jié)合工程數(shù)據(jù)和資料在計(jì)算機(jī)內(nèi)描繪地形與地質(zhì)等情況，再者還具備一定野外數(shù)據(jù)采集方面功能，便于對(duì)測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行有效整理和統(tǒng)計(jì)分析。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，巖土工程技術(shù)創(chuàng)新方法較多，勘探期間應(yīng)加強(qiáng)溝通，站在經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境視角分析，惟其如此，方能實(shí)現(xiàn)技術(shù)和方法的創(chuàng)新。無(wú)論哪種勘探技術(shù)都有相應(yīng)優(yōu)缺點(diǎn)，因此實(shí)際應(yīng)用期間，可以聯(lián)合多種技術(shù)合理應(yīng)用，或者結(jié)合巖土工程實(shí)際情況，合理選擇勘探技術(shù)，便于保障實(shí)際勘探質(zhì)量。