王之軍

（大同市建筑設(shè)計(jì)研究院 山西大同 037000）

我國(guó)工程地質(zhì)勘查專業(yè)經(jīng)十余年的發(fā)展，已全面朝著巖土工程勘察趨向發(fā)展，相關(guān)技術(shù)人員的能力與素養(yǎng)均處于不斷更新的狀態(tài)中[1]。伴隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，城市基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目與高層建筑陸續(xù)涌現(xiàn)出來(lái)，以往采用的常規(guī)工程勘查方法與手段已難以迎合現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)的需求，工程勘查技術(shù)方面存在的很多問題噬待解決。

1 巖土工程勘察特征分析

與普通場(chǎng)地的建筑工程勘察相比較，巖土工程勘察具有如下幾種特征：在平面上以帶狀式部署，寬度相對(duì)較窄，但具有一定的可延伸性，能夠穿越多種地質(zhì)形態(tài)和地貌單元，在運(yùn)行過程中會(huì)承受數(shù)種不良地質(zhì)；路基在運(yùn)行過程中承受的載荷量相對(duì)較小，但是對(duì)于高等級(jí)工程地段而言，其對(duì)沉降特別是不均勻沉降，均提出相對(duì)較高的要求。

在對(duì)勘察方法進(jìn)行選擇之前，需結(jié)合勘察時(shí)段要求的內(nèi)容與深度、工程級(jí)別、工程規(guī)模以及作業(yè)的難易程度等因素進(jìn)行。例如，對(duì)于可行性研究勘察時(shí)段而言，主要任務(wù)是采集資料并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察。而初步勘察時(shí)段以進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪、調(diào)查、物理探測(cè)、鉆孔探測(cè)、原位測(cè)試以及室內(nèi)試驗(yàn)等為主，詳細(xì)勘察時(shí)段鉆探、原位測(cè)試以及室內(nèi)試驗(yàn)占主導(dǎo)，只有在情況特殊時(shí)，才進(jìn)行物理探測(cè)與工程地質(zhì)測(cè)繪，借此方式去實(shí)現(xiàn)對(duì)公路工程地質(zhì)條件有整體性認(rèn)識(shí)[2]。

2 巖土工程勘察存在的技術(shù)難題

2.1 界面的規(guī)劃問題

該類問題多體現(xiàn)在巖土體與巖石風(fēng)化程度的界面規(guī)劃、判斷地質(zhì)構(gòu)造與軟弱結(jié)構(gòu)面及不良地質(zhì)體地質(zhì)界面規(guī)劃等方面上。

2.2 地質(zhì)形態(tài)問題

主要是對(duì)地下物體、空洞及其排布形式、埋設(shè)方位及深度等信息缺乏確切掌握。

2.3 巖土參數(shù)問題

多針對(duì)那些不易于獲得原始巖土樣與難以進(jìn)行室內(nèi)、外試驗(yàn)的巖土層，后者以粗顆粒土、殘積土與風(fēng)化巖等為主。導(dǎo)致在勘察作業(yè)中技術(shù)人員難以確定承載能力、形變量等指標(biāo)。

2.4 綜合能力的問題

多體現(xiàn)在部分勘察技術(shù)人員針對(duì)勘察各專業(yè)的野外和室內(nèi)初始資料，缺乏梳理、采集與應(yīng)用的能力，也缺乏精確辨識(shí)真假、總結(jié)等能力。對(duì)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面相關(guān)的知識(shí)缺乏全面掌握，經(jīng)常導(dǎo)致巖土勘察作業(yè)目標(biāo)缺乏明確性，造成所供應(yīng)的勘察信息不符合工程設(shè)計(jì)與施工的相關(guān)需求[3]。

2.5 技術(shù)素質(zhì)的問題

多數(shù)勘察技術(shù)人員知識(shí)面狹窄與缺乏深度性方面體現(xiàn)。此外，與巖土勘察作業(yè)相關(guān)的各個(gè)專業(yè)尚未建立良好的內(nèi)部溝通與技術(shù)交流機(jī)制，造成各專業(yè)對(duì)自己服務(wù)對(duì)象與技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)缺乏充分了解，此時(shí)他們面對(duì)大型項(xiàng)目與復(fù)雜工程時(shí)經(jīng)常手忙腳亂，不能合理應(yīng)用相關(guān)技術(shù)辦法去處理所面對(duì)的技術(shù)性問題。

3 解決巖土工程勘查作業(yè)技術(shù)問題的方法

3.1 運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)

在科學(xué)技術(shù)日新月異的時(shí)代中，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到很大的發(fā)展與進(jìn)步，在社會(huì)各個(gè)行業(yè)中有廣泛的應(yīng)用，并取得良好的應(yīng)用效果。若能將計(jì)算機(jī)設(shè)備應(yīng)用到巖土工程勘察作業(yè)中，其通常能協(xié)助技術(shù)人員獲得連續(xù)性的地質(zhì)界面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有效處理工程勘察期間的漏判、地質(zhì)界面規(guī)劃不精確等現(xiàn)實(shí)問題，此外在計(jì)算機(jī)技術(shù)的協(xié)助下，傳統(tǒng)巖土勘察作業(yè)中很多技術(shù)難題也會(huì)迎刃而解，例如地下工程空洞的排布、形態(tài)、方位和深度等。計(jì)算機(jī)技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用，具有局限性小、成本低廉、時(shí)間耗用少、勘探精確度高等優(yōu)勢(shì)。盡管該種技術(shù)具備很強(qiáng)的適用性，但可靠性相對(duì)較低。在現(xiàn)實(shí)勘察作業(yè)中，針對(duì)一些結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的巖土工程技術(shù)難題，需積極應(yīng)用鉆探和多類物探手段聯(lián)合法進(jìn)行解決，進(jìn)而有效補(bǔ)充單一技術(shù)方面存在的缺陷，促進(jìn)效能的發(fā)揮[4]。

3.2 工程物探技術(shù)

最近幾年中，在先進(jìn)科技的引領(lǐng)下，工程物探技術(shù)完善度不斷提升，當(dāng)下國(guó)內(nèi)工程地質(zhì)勘察作業(yè)中常用到的物探技術(shù)以、TEM法、CT法、地下管線探測(cè)技術(shù)、地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)、高密度電法與多波地震映象法等為主，與其相關(guān)的技術(shù)原理以彈性波理論、電學(xué)原理及電磁波理論等為主。在現(xiàn)實(shí)的勘察作業(yè)中，部分情景下應(yīng)用了一些實(shí)時(shí)信息采集與處理的工程物探設(shè)備，這是推進(jìn)巖土工程勘察進(jìn)程、提升采樣密度與采集信息量、降低作業(yè)成本的有效辦法之一。勘察野外作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、氣候多變，此時(shí)建議技術(shù)人員綜合應(yīng)用工程物探技術(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)滑動(dòng)面、空洞、不明物體、各類斷層等復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的有效勘查，明確地質(zhì)形態(tài)、埋藏的具體方位與深度、排布形式和特征等，以進(jìn)一步提升勘探數(shù)據(jù)信息的精確度。針對(duì)不同介質(zhì)界面的確定方面存在問題，為獲得準(zhǔn)確的地質(zhì)界面信息并維持勘察作業(yè)運(yùn)行的連貫性，可用連續(xù)加密測(cè)點(diǎn)的方法。有研究指出，因?yàn)楣こ涛锾郊夹g(shù)的適用范疇廣寬，故此比其他常規(guī)的鉆探技術(shù)能更快速、更精確的獲得有勘察任務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，信度與效度“雙高”[5]。

3.3 重視新試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)的運(yùn)用

對(duì)于原狀巖土樣本的地質(zhì)介質(zhì)獲取難度相對(duì)較大的勘察作業(yè)，可應(yīng)用波速測(cè)試、大應(yīng)變技術(shù)等新技術(shù)，相關(guān)人員對(duì)以上測(cè)試中所獲得的數(shù)據(jù)信息及資料可進(jìn)行對(duì)照與解析，并采用圖表等方式去統(tǒng)計(jì)現(xiàn)實(shí)測(cè)試中所得的數(shù)據(jù)，進(jìn)而解讀期間存在的關(guān)聯(lián)性，摸索相關(guān)規(guī)律，結(jié)合過去工程勘察中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)進(jìn)行判別與分析，進(jìn)而能促使巖土工程勘察設(shè)計(jì)參數(shù)精度與可靠性的同步提升，同時(shí)也能獲得工程地基變形損壞形式、樁基的承載能力、邊坡結(jié)構(gòu)的安穩(wěn)性與形變能力、擋土結(jié)構(gòu)的破壞模式及形變特征、地下水滲透流淌、風(fēng)化巖的變形指標(biāo)和承載能力等參數(shù)?？梢?，新測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用，能夠?yàn)閹r土工程后期設(shè)計(jì)與施工作業(yè)提供良好的勘察成果，有助于維持工程施工的安全性和可靠性。

4 工程實(shí)例

工程方擬定在山體側(cè)建設(shè)居民住宅小區(qū)，處于決定建設(shè)場(chǎng)地順沿山脊走向呈長(zhǎng)條狀，長(zhǎng)約為2.3km，寬約為0.6km，占地總面積約為1615畝，預(yù)計(jì)建設(shè)的建筑體是多層（3～6層）住宅與（2～3層）別墅及少部分公共建筑（商場(chǎng)、學(xué)校、衛(wèi)生院、儲(chǔ)蓄所、俱樂部等）。建設(shè)方按照工程使用功能將該工程項(xiàng)目細(xì)化為A-F等六個(gè)區(qū)，山體北部是A-C區(qū)，山體南部是D-F區(qū)。

該工程占地面積相對(duì)較大，屬于丘陵地貌、地形相對(duì)復(fù)雜、山體陡峭，部分地段基巖直接袒露，同時(shí)跨越數(shù)個(gè)地層單元?；鶐r以花崗巖為主，局部地段有斷層，巖石的裂隙發(fā)育相對(duì)良好，和山脊走勢(shì)相垂直的450m范疇中就排布了15條巖脈。各類巖石、巖脈風(fēng)化程度不一。在對(duì)該巖土工程進(jìn)行勘察作用過程中，共布設(shè)1010個(gè)勘探點(diǎn)，對(duì)建設(shè)場(chǎng)地巖土體進(jìn)行系列性的室內(nèi)外試驗(yàn)與測(cè)試，具體的勘察工作如下：

（1）結(jié)合山地地層結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、鉆機(jī)搬運(yùn)困難等現(xiàn)實(shí)條件，擬定把物探、井探、槽探技術(shù)應(yīng)用于難以進(jìn)行鉆探的山頂、陡坡等處，綜合應(yīng)用多種勘察技術(shù)，能有效彌補(bǔ)井探和槽探的勘探深度有限的不足，促進(jìn)勘察作業(yè)進(jìn)展的同時(shí)也降低了資金投入量。

（2）對(duì)不同勘察技術(shù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，獲得施工場(chǎng)地各巖土層的對(duì)比參數(shù)，以提升勘探資料的精確度與可靠性。例如將室內(nèi)巖土試驗(yàn)結(jié)果與靜載荷板試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解析、對(duì)照，構(gòu)建其間和地基承載力和變形指標(biāo)間的相關(guān)性[6]。

（3）本工程在施工期間，將花崗巖殘積土設(shè)為持力層，而大量巖脈穿越其中，其風(fēng)化程度不一，進(jìn)而導(dǎo)致巖石硬軟度不同。為提升巖土設(shè)計(jì)參數(shù)的精度，本試驗(yàn)中擬定進(jìn)行7臺(tái)載荷板試驗(yàn)，進(jìn)而獲得不同花崗巖殘積土的承載力特征值和變形模量。結(jié)果顯示所獲得的地基承載力特征值比傳統(tǒng)方法所提供的提高了約1.6倍，變形模量提升了3倍有余，協(xié)助工程勘察單位獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)束語(yǔ)

大量的工程實(shí)踐表明，科學(xué)的選用工程物探技術(shù)與傳統(tǒng)的勘探技術(shù)，是處理巖土工程勘察作業(yè)中技術(shù)問題的有效辦法之一。但是總結(jié)長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為任何勘察技術(shù)均有一定的局限性與適用性，為有效的處理一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的巖土工程勘察作業(yè)中存在的技術(shù)問題，就一定要對(duì)多種勘察手段聯(lián)合應(yīng)用，相互補(bǔ)充、相互驗(yàn)證，進(jìn)而不斷提升勘察數(shù)據(jù)信息的精確度與可靠性。