【摘 要】勘察設(shè)計是一項工程的生命，尤其是基礎(chǔ)工程一旦出錯鑄成損失就無法挽回。工程地質(zhì)勘察設(shè)計按規(guī)范要求對樁端持力層復(fù)雜地區(qū)(如巖溶地區(qū))是需要逐樁鉆孔勘察或是逐樁多孔進行勘察，概率才能接近準(zhǔn)確。在施工過程中。若不是及時發(fā)現(xiàn)存在的不良地質(zhì)問題，以施工勘察進行補救，很有可能在工程建成后造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失和不良的社會影響。

【關(guān)鍵詞】巖土工程；勘察;設(shè)計

引言

巖土工程勘察是一項綜合性的工程地質(zhì)調(diào)查工作。巖土工程勘察的目的是運用各種勘察測試手段和方法，對建筑場地進行調(diào)查研究，分析判斷修建各種工程建筑物的地質(zhì)條件以及建設(shè)對自然地質(zhì)環(huán)境的影響；研究地基和上部結(jié)構(gòu)共同工作時，保證地基強度、穩(wěn)定性以及不致產(chǎn)生過大沉降變形的措施，分析并提出地基的承載能力；提供基礎(chǔ)設(shè)計、施工以及必要時進行地基加固所需要的工程地質(zhì)和巖土工程資料。

1、巖土工程勘察的不確定性

巖土層是在漫長的地質(zhì)年代里自然形成的，土層物質(zhì)來源、搬運物質(zhì)的自然營力的性質(zhì)與規(guī)模、土體沉積以后的成土環(huán)境等都是變化的，基本上是無序的、隨機的。其中巖石的裂隙性和土的孔隙性以及空間分布的不均勻性，是區(qū)別于混凝土、鋼材等人工材料的主要特點。

1.1巖石的裂隙性

巖石總是或稀或密、或?qū)捇蛘?、或長或短地存在著各種各樣的裂隙，這是巖石區(qū)別于混凝土的主要特點。這些裂隙有的粗糙不平，有的光滑;有的平直，有的彎曲;有的充填，有的不充填;有的產(chǎn)狀規(guī)則，有的規(guī)律性很差。裂隙的成因復(fù)雜多樣，有巖漿凝固收縮形成的原生節(jié)理，有沉積間斷形成的層理，有構(gòu)造應(yīng)力形成的構(gòu)造節(jié)理，有表生作用形成的卸荷裂隙和風(fēng)化裂隙，還有變質(zhì)作用形成的片理、劈理等，在巖石中構(gòu)成極為多樣非常復(fù)雜的裂隙系統(tǒng)。人們將巖石和裂隙視為一個整體稱為“巖體”，將裂隙概化為“結(jié)構(gòu)面”。裂隙的發(fā)育程度直接影響巖體的強度和承載能力，搞清結(jié)構(gòu)面的發(fā)育情況，特別是軟弱結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、強度參數(shù)等，是巖土工程勘察設(shè)計的重點和難點。

1.2土的孔隙性

根據(jù)土力學(xué)解釋:土是一種散體結(jié)構(gòu)的材料，存在孔隙。對于飽和土是固、液兩相;對于非飽和土，是固、液、氣三相。于是產(chǎn)生了有效壓力和孔隙壓力;孔隙壓力又有孔隙水壓力和孔隙氣壓力。在飽和土中，由于孔隙水壓力的增長和消散，不同的加荷速率地基承載力不同;是否及時支撐，對軟土基坑穩(wěn)定有不同的表現(xiàn);滲透系數(shù)和地層組合的差別，導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降速率的差別等等。飽和土中的超靜水壓力可導(dǎo)致擠土效應(yīng)，使樁被擠斷、擠歪和上浮;地震時的超靜水壓力導(dǎo)致砂土和粉土液化。非飽和土的孔隙氣壓力形成基質(zhì)吸力，基質(zhì)吸力隨著土中含水量的增加而降低，因而是不穩(wěn)定的。膨脹土和黃土隨濕度的增加而強度顯著降低，非飽和土基坑雨季容易發(fā)生事故，花崗巖殘積土邊坡暴雨容易發(fā)生淺層滑坡，都和基質(zhì)吸力降低有關(guān)?？傊?，把握好孔隙壓力，特別是地下水的影響，是巖土工程的重要環(huán)節(jié)。

1.3地層空間分布的不均勻性

自然地質(zhì)條件是復(fù)雜的，巖土體是不均勻的，巖土工程勘察工作，需要從地質(zhì)成因和地質(zhì)年代上對巖土層進行區(qū)分。對巖層進行不同風(fēng)化程度的劃分，對土層還要區(qū)分是沖洪積還是坡殘積，是河漫灘還是階地，是第四紀(jì)地層還是老地層，需要針對等等的不均勻性特征，進行地質(zhì)單元的劃分，這就需要用勘探點的間距來控制其平面分布和豎向厚度變化，不同的基礎(chǔ)類型對地層厚度的敏感性不同，因而布孔間距的要求是不同的。特別是對于十分明顯的不均勻地基，例如軟硬不均的地基、部分基巖出露的地基、半挖半填的地基，存在暗浜的地基、巖溶地基等等，必須布置一定數(shù)量的勘探點來查明其空間分布及其工程特性，必要時還需進行施工補充勘察工作。

2、巖土工程設(shè)計模型的不確定性

巖土工程設(shè)計涉及工程地質(zhì)理論、土力學(xué)的理論、工程力學(xué)理論等，這些工程理論都是一種半科學(xué)半經(jīng)驗的理論，很多理論是建立在經(jīng)驗的基礎(chǔ)上的，如很多公式都是經(jīng)驗公式。巖土工程的理論研究和工程實踐計算應(yīng)用大都離不開模型，采用規(guī)范計算公式也往往需考慮邊界條件，選擇適當(dāng)?shù)挠嬎隳Ｐ?。因為模型是原型的理想化替代物，它反映原型的主要特征，而略去了次要特征，在巖土工程實踐中，對于各種問題其分析模型并不是唯一的，因此模型的不確定性由此而來，模型選擇不同，分析和計算結(jié)果就不同，甚至有很大差異。由于人們所采用的分析模型，就其實用性和復(fù)雜性來說，是與人們的認(rèn)識水平和分析能力直接相關(guān)的，巖土工程設(shè)計發(fā)展趨勢是越來越多的考慮實際結(jié)構(gòu)的特點和性能，這就要求使用越來越復(fù)雜的模型，工程實踐中也需要結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗，考慮工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性，必要時需進行補充勘察并進行設(shè)計方案調(diào)整，做到技術(shù)可靠和經(jīng)濟合理。

3、巖土工程實例

3.1工程概況

某大型鋼鐵企業(yè)決定投資2億元建設(shè)1臺360m2大型燒結(jié)機，采用先進技術(shù)和工藝節(jié)能降耗，加強環(huán)境治理，達到國內(nèi)同類型燒結(jié)廠裝備水平，爭取將燒結(jié)工藝和裝備水平邁上一個新臺階，3年半內(nèi)收回投資，獲得良好的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。其燒結(jié)機主廠房為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，5層，高46m，廠房面積137m×22m。設(shè)計委托巖土工程勘察要求提供巖土技術(shù)參數(shù)及分析評價，并對基礎(chǔ)設(shè)計及處理，對不良地質(zhì)現(xiàn)象防治作出論證和建議，經(jīng)業(yè)主委托，工程地質(zhì)勘察單位組織施工，提交場地資料如下:主要土層分布為雜填土、粘土、粉質(zhì)粘土、強風(fēng)化頁巖(埋深為28～30mm)，中風(fēng)化頁巖等。水文地質(zhì)狀況為:上層滯水、水量不大。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造為低山丘陵與平原地帶，區(qū)域斷裂比較發(fā)育。根據(jù)構(gòu)造調(diào)查，擬建場區(qū)無斷裂通過。結(jié)論為:所建場區(qū)地層分布穩(wěn)定，無斷裂通過無不良地質(zhì)作用，場地是穩(wěn)定的，適宜建筑。

3.2現(xiàn)場樁基施工現(xiàn)狀

根據(jù)現(xiàn)場條件和施工總體網(wǎng)絡(luò)計劃安排，挖孔樁基礎(chǔ)計劃1個半月全部完成，工程施工月個多月有一根樁(C17)在挖至16.8m時出現(xiàn)涌水，C18樁在23m出現(xiàn)大量涌水，其后三四天共有16根樁陸續(xù)出現(xiàn)涌水現(xiàn)象。B18號樁日涌水量達2000m3以上，采用水泵排水無法排干。經(jīng)測量，其靜止水位標(biāo)高大部分在-19～-20m，其樁底離中風(fēng)化巖面還有4m左右。根據(jù)詳勘報告，地下水量不大，這與實際情況不符。另外，從另一處(B18樁)取樣也發(fā)現(xiàn)巖性異常，即出現(xiàn)灰?guī)r夾層。由于地質(zhì)情況發(fā)生變化，整個挖孔樁工程全面停工。根據(jù)施工現(xiàn)場所反映的情況，設(shè)計單位對現(xiàn)場情況進行了詳細分析，由于出現(xiàn)地下涌水和灰?guī)r巖性，工程地質(zhì)實際情況與原詳勘報告不符合，采用排水疏干的辦法難以奏效而機械鉆孔受設(shè)備能力限制樁徑為2700大口徑，且需嵌巖)，難以實施，故擬采用樁筏基礎(chǔ)。同時提出對施工區(qū)域進行工程補勘:對地下水性質(zhì)進行綜合評價，判明巖土整體性和穩(wěn)定性，并查明是否有巖溶、斷裂等不良地質(zhì)作用。

3.3進行補充勘察

由某勘察單位對施工區(qū)域進行了補充勘察，由于場地地質(zhì)情況復(fù)雜，除進行鉆探工作外，還專門進行了井探和物探工作。經(jīng)補勘工作得出如下認(rèn)識:(1)經(jīng)孔底并內(nèi)環(huán)刀取樣分析，⑤層粘土壓縮模量原勘察值為Es=7.8MPa，實際為Es=7.5MPa，稍低;(2)基巖性質(zhì)較原詳勘報告有較大差別，為寒武系頁巖和灰?guī)r交互層，局部出現(xiàn)20～60cm厚度不等的溶洞，但其下部均控制有3m厚的完整巖石;(3)水文地質(zhì)情況:場地賦存有地下水，第四層上層滯水水位23.5m左右，巖溶裂隙水承壓水位17m左右，證明下部有裂隙存在，地下水對混凝土、混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋均具微腐蝕性。

3.4地基處理設(shè)計

⑴.通過設(shè)計計算，決定采用樁筏混合基礎(chǔ)，其中樁為摩擦樁，對有水樁采用碎石擠密充填辦法。要求樁底達到⑤層土的承載力標(biāo)準(zhǔn)，承載力為250kPa，壓縮模量6.5MPa。后在施工過程中，因受到施工場地和施工機具限制，只能用1t左右的錘夯實，同時，對樁底進行動力觸探檢測。經(jīng)驗證，難以達到承載力要求，且對樁土周圍影響較大，不利于下步混凝土灌注施工。在充分研究巖土工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，設(shè)計采用增加擴大頭，并對原先采用的未達要求的碎石擠密部分(即擴大頭底部)進行預(yù)埋管壓漿處理的方法。

⑵.增加擴大頭

隨著進漿量及壓力的增加，逐漸增加擴大頭，壓密區(qū)范圍得到擴大，具體可以在外管內(nèi)灌入部分混凝土，稍提外管錘擊(靜壓)以擴大樁尖。一般情況下，當(dāng)樁端持力層性質(zhì)相對較差而易于夯擴時，應(yīng)適當(dāng)增加擴大頭混凝土灌注量;當(dāng)持力層密實度大、性質(zhì)較好難以夯擴時，擴大頭混凝土灌入量就要適當(dāng)減少。這樣，壓漿后樁底沉渣得以處理，軟底消失，同時也改變了土體的性質(zhì)，增大了樁側(cè)土的摩阻力，從而大大提高了樁的承載力。

⑶.預(yù)埋管壓漿處理樁底未達要求的碎石

原先采用的的碎石擠密充填，未達承載力要求。處理方法為預(yù)埋注漿管，每根樁按正三角形預(yù)埋三根注漿管，注漿管距樁邊20cm。樁芯混凝土灌注七天后，壓注純水泥漿，注漿壓力不小于10MPa，水泥漿為P.O42.5水泥，水灰比為0.8～0.5，由稀變濃。根據(jù)以上的補充勘察和地基處理設(shè)計，在進行施工處理后，效果良好，經(jīng)大應(yīng)變和靜載試驗檢測，單樁承載力達到設(shè)計要求，未出現(xiàn)不合格樁。

4、結(jié)語

巖土工程勘察與設(shè)計，在工程建設(shè)全過程中的起著關(guān)鍵作用，地基基礎(chǔ)工程一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，對工程建設(shè)造成損失可能無法挽回。巖土工程勘察工作，按規(guī)范要求，在條件復(fù)雜時(如巖溶地區(qū)) 對一柱一樁的基礎(chǔ)，宜逐柱布置勘探孔，甚至一柱多孔進行勘察，以滿足工程設(shè)計要求。在施工過程中加強施工驗樁驗槽工作，及時發(fā)現(xiàn)巖土工程問題，通過補充勘察，及時調(diào)整設(shè)計，采取地基處理措施，可以避免工程質(zhì)量事故的發(fā)生。參考文獻

[1]商燁青.淺析巖土工程勘察中存在的問題[J].河北水利，2008，(11).

[2]徐正分.巖土工程勘察規(guī)范，情況報導(dǎo)[J].勘察科學(xué)技術(shù)，1989，(1).

[3]曾錦明.長輸管道巖土工程勘察應(yīng)注意的幾個問題[J].土工基礎(chǔ)，2006，(2).

[4]盧正廣.對巖土工程勘察若干問題的認(rèn)識[J].科技信息(科學(xué)教研)，2008(23).

[5]戴俊斌.探討巖土工程勘察及基礎(chǔ)設(shè)計的若干問題[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009，(16).