地基設(shè)計(jì)和巖土工程勘察過程中的常見問題分析

劉 敏

(北京航勘建設(shè)有限公司，北京 102600)

地基設(shè)計(jì)和巖土工程勘察過程中的常見問題分析

劉 敏

(北京航勘建設(shè)有限公司，北京 102600)

對地基設(shè)計(jì)與巖土工程勘察的概念作了解釋，探討了巖土工程勘察對地基穩(wěn)定性與均勻性的影響，針對地基設(shè)計(jì)與巖土工程勘察常見的缺乏規(guī)范性、勘察方式單一、人員素質(zhì)較低等問題進(jìn)行了分析，并提出了應(yīng)對措施。

地基設(shè)計(jì)，巖土工程，勘察

近年來,在我國建筑工程施工中地基設(shè)計(jì)以及巖土工程勘察方面都取得了很大進(jìn)步，然而由于我國建筑工程工作起步較晚，在技術(shù)應(yīng)用以及所掌握的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)方面還存在一定的不足之處，導(dǎo)致巖土工程勘察的作用未充分地發(fā)揮出來，進(jìn)而因不合理的地基設(shè)計(jì)使工程整體質(zhì)量受到影響。因此對巖土工程勘察以及地基設(shè)計(jì)存在的問題與相應(yīng)完善策略的分析具有十分重要的意義。

1 地基設(shè)計(jì)與巖土工程勘察的基本概述

1.1 從地基設(shè)計(jì)角度

在分析地基設(shè)計(jì)過程中首先應(yīng)引入地基的基本概念，其主要指能夠支撐來自上部結(jié)構(gòu)傳送荷載的土體或巖體，而且為使建筑物安全、質(zhì)量、使用功能等各方面在其生命周期內(nèi)得以保證，要求荷載作用下的地基不會因?yàn)橥饨绛h(huán)境原因如收縮膨脹、凍脹、壓縮以及濕陷等影響而發(fā)生變形。因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中需以地基標(biāo)準(zhǔn)范圍下承載力為依據(jù)，避免底面單位面積壓力過高的情況出現(xiàn)。同時(shí)還應(yīng)使建筑物沉降值小于變形值的最小值，確保地基不會發(fā)生滑動危險(xiǎn)。現(xiàn)代地基設(shè)計(jì)過程中多以地基的復(fù)雜程度、建筑物的實(shí)用功能、建筑物規(guī)模特征以及可能對建筑整體產(chǎn)生影響的地基問題為依據(jù)，具體劃分為三個設(shè)計(jì)等級。以國家所頒布的《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》為標(biāo)準(zhǔn)，主要體現(xiàn)在甲、乙、丙三個等級。其中甲級地基設(shè)計(jì)適用于工業(yè)建筑物、層數(shù)較多且體型較為復(fù)雜的建筑物以及對基坑要求較高的工程。乙級地基設(shè)計(jì)主要指為甲級與丙級外的建筑物或基坑工程。而丙級地基設(shè)計(jì)適用于7層以下的工業(yè)建筑物或輕型建筑物，要求地基條件以及基坑周邊環(huán)境比較簡單。

1.2 從巖土工程勘察角度

工程項(xiàng)目施工中的巖土工程勘察可理解為根據(jù)地基設(shè)計(jì)要求以及施工項(xiàng)目其他具體要求，對項(xiàng)目場地中的地質(zhì)條件、環(huán)境特征以及巖土特征做出評價(jià)與分析，并對勘察結(jié)果進(jìn)行編制。實(shí)際勘察內(nèi)容多集中在工程項(xiàng)目中的地質(zhì)測繪與調(diào)查、取土試樣、原位與室內(nèi)的測試、現(xiàn)場檢測檢驗(yàn)等。其中工程地質(zhì)條件的評價(jià)通常采用定量分析的方式，并對各階段的勘察內(nèi)容形成書面報(bào)告。具體勘察過程可分為不同的階段，即：工程預(yù)可行性；對項(xiàng)目是否可行的研究；工程設(shè)計(jì)的初期階段；具體施工圖設(shè)計(jì)；對勘察內(nèi)容的補(bǔ)充；實(shí)際勘察階段[1]。

1.3 巖土工程勘察對地基穩(wěn)定性與均勻性的影響分析

1)巖土工程勘察對地基穩(wěn)定性影響分析。

地基穩(wěn)定性是影響工程整體質(zhì)量的決定性因素。進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，對其穩(wěn)定性強(qiáng)弱程度審核過程中通常采用的主要為失效驗(yàn)算手段，在后續(xù)施工中所參考的依據(jù)多為審核計(jì)算中所得的數(shù)據(jù)。此外，在以巖土工程勘察結(jié)果為基礎(chǔ)的前提下，地基設(shè)計(jì)中需充分考慮到可能出現(xiàn)的地基變形情況。為使其穩(wěn)定性得以提高，需利用十字交叉基礎(chǔ)結(jié)合實(shí)際荷載力的方式形成單向連續(xù)性的基礎(chǔ)。

2)巖土工程勘察對地基均勻性的影響分析。

巖土工程勘察工作中，要求施工人員與設(shè)計(jì)人員實(shí)際參與到分析過程中，尤其針對巖土的基本狀況與地基地下狀況等內(nèi)容，避免因分析結(jié)果的差異造成地基起伏或沉降不均勻等現(xiàn)象。因此巖土工程勘察所形成的科學(xué)合理的評價(jià)是確保地基均勻性的基礎(chǔ)[2]。

2 地基設(shè)計(jì)與巖土工程勘察常見問題分析

2.1 施工準(zhǔn)備工作不到位

工程項(xiàng)目建設(shè)中的巖土工程勘察或地基設(shè)計(jì)等方面在實(shí)際開展前都需做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。但從國內(nèi)大多數(shù)施工單位施工現(xiàn)狀分析，工程進(jìn)度的拖延很大程度受不充分的巖土工程勘察與地基設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作所影響。尤其在巖土工程勘察方面，多表現(xiàn)在對工程項(xiàng)目的區(qū)域地面標(biāo)高、地形特征與結(jié)構(gòu)形式以及相關(guān)材料收集的不完善等方面，導(dǎo)致巖土工程勘察的開展流于形式。

2.2 缺乏規(guī)范性

建筑工程施工中質(zhì)量問題為其考慮的核心內(nèi)容。而質(zhì)量的提高需以規(guī)范的流程作為保障。因此無論在地基設(shè)計(jì)過程中或巖土工程勘察過程中都應(yīng)以相應(yīng)的工作規(guī)范作為標(biāo)準(zhǔn)，既可使工作效率得以提高，工程進(jìn)度也將得到保證。但現(xiàn)階段我國建筑工程施工做的巖土工程勘察工作與地基設(shè)計(jì)工作仍缺乏一定的規(guī)范性，具體體現(xiàn)在受不同地區(qū)自然因素或社會因素限制，地基的設(shè)計(jì)往往存在不合理、不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，為工程項(xiàng)目施工帶來很大影響。同時(shí)在巖土工程勘察工作方面，大多施工單位為節(jié)約成本，勘察對象多集中在項(xiàng)目重點(diǎn)區(qū)域范圍，忽視其他非重點(diǎn)區(qū)域，導(dǎo)致工程施工中很多安全隱患問題難以發(fā)現(xiàn)。另外，不規(guī)范的地基設(shè)計(jì)方案與巖土工程勘察報(bào)告也是造成施工成本浪費(fèi)的重要原因，從許多巖土工程勘察報(bào)告中不難發(fā)現(xiàn)，不僅在內(nèi)容方面不夠具體，而且許多記錄與分析數(shù)據(jù)概括性極強(qiáng)，導(dǎo)致實(shí)質(zhì)性內(nèi)容被忽略，無法為地基設(shè)計(jì)提供可靠的參考依據(jù)，制約項(xiàng)目工程的開展[3]。

2.3 巖土工程勘察方式較為單一

由前文可知，巖土工程勘察在內(nèi)容上主要體現(xiàn)在對工程項(xiàng)目的土質(zhì)信息與其他影響施工的因素進(jìn)行測量、試驗(yàn)、收集與記錄等。但很多施工單位受技術(shù)原因或工程成本影響，測量地質(zhì)信息方式較為落后，而且所選擇的試驗(yàn)設(shè)備不具備較高的精準(zhǔn)度。同時(shí)巖土工程勘察工作人員收集信息時(shí)也未按照實(shí)際的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)操作，導(dǎo)致勘察結(jié)果脫離工程項(xiàng)目的實(shí)際情況。例如，勘察中鉆探取樣的環(huán)節(jié)，施工單位提鉆的次數(shù)以2 m～3 m為界限，使土質(zhì)分層的位置難以確定，為后續(xù)工作如土質(zhì)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、土質(zhì)測量以及信息收集等帶來不利影響。

2.4 巖土勘察工作與地基的設(shè)計(jì)相脫離

在地基設(shè)計(jì)方面，很少有巖土工程勘察人員參與其中，這就造成設(shè)計(jì)人員無法充分了解巖土工程勘察情況。而且地基設(shè)計(jì)人員受自身有限的知識水平與經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)以及較弱的空間分析能力影響，對許多巖土工程勘察數(shù)據(jù)無法做到有效的判斷。另外從巖土工程勘察工作角度來看，由于勘察工作中的信息采集、信息傳達(dá)、信息識別以及對勘察結(jié)果的分析等能力較差，很難為地基設(shè)計(jì)工作提供有效的信息來源[4]。

2.5 地基設(shè)計(jì)中對環(huán)境因素的錯誤估計(jì)

地基設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員為節(jié)約時(shí)間與工程成本，對工程項(xiàng)目周邊的自然環(huán)境因素以及社會因素等并未做到充分調(diào)查評價(jià)與分析。尤其項(xiàng)目處于周邊環(huán)境比較復(fù)雜或地形條件較特殊的情況，若未充分考慮其中存在的影響因素很容易為施工帶來麻煩。因此在考慮地基承載力過程中，除分析工程壓力外也需以環(huán)境變化情況為依據(jù)制定相應(yīng)的防范措施。

2.6 部門間的溝通與人員綜合素質(zhì)有待提高

巖土工程勘察及地基設(shè)計(jì)過程中涉及的資料傳送在目前仍以紙質(zhì)媒介為主，浪費(fèi)時(shí)間資源的同時(shí)也容易出現(xiàn)錯誤。而且設(shè)計(jì)部門與勘察部門間的信息資源也未實(shí)現(xiàn)共享，導(dǎo)致信息流通不暢，使勘察工作中無法根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行試驗(yàn)裝備以及勘察方式的選擇。另外，從人員綜合素質(zhì)方面來看，大部分勘察工作人員具備相關(guān)的勘察資料收集、整理、分析以及利用等方面的能力，但在地基設(shè)計(jì)或其他施工環(huán)節(jié)中的相關(guān)知識卻比較匱乏，使勘察過程中的目標(biāo)不夠明確。特別針對勘察技術(shù)人員的“各自為政”現(xiàn)象，很難確保信息的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)傳達(dá)[5]。

3 地基設(shè)計(jì)與巖土工程勘察完善策略分析

3.1 巖土工程勘察方法應(yīng)用

現(xiàn)階段，巖土工程勘察過程中常用的方式主要包括物探、鉆探、開挖勘探以及工程地質(zhì)的測繪與調(diào)查等方面。實(shí)際勘察中應(yīng)根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際情況充分發(fā)揮勘察方式的作用。

1)物探方式的應(yīng)用。巖土工程勘察中應(yīng)用的物探主要指目前比較常用的地球物理勘探技術(shù)。其原理在于通過分析巖土間物理性質(zhì)差異如磁性特征、電學(xué)性質(zhì)特征以及重力場特征等，使巖土施工區(qū)的地質(zhì)信息得以獲取。目前很多施工單位在利用物探方式進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，已開始利用勘探儀器與計(jì)算機(jī)相結(jié)合的方式，使勘測工作效率得到提高并保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。2)鉆探方式的應(yīng)用。鉆探方式在巖土工程勘察中的應(yīng)用往往需采用相應(yīng)的設(shè)備，通過觀察井壁并從破碎的巖土中進(jìn)行樣本的采集，使標(biāo)準(zhǔn)深度下地層中巖土地質(zhì)情況得以明確。而且利用鉆探的方式對地表測繪的相關(guān)數(shù)據(jù)與資料能夠進(jìn)行驗(yàn)證與補(bǔ)充。因此巖土工程勘察中應(yīng)充分利用鉆探方式，發(fā)揮其在地下原狀巖土樣本的采集與現(xiàn)場的試驗(yàn)中的優(yōu)勢。3)開挖勘探方式的應(yīng)用。開挖勘探在巖土工程勘察過程中主要指在完成局部巖土工程開挖后，通過觀察與描述獲得探測結(jié)果的方式。但需注意利用開挖勘探時(shí)需將開挖的巖體所表現(xiàn)的空間形狀作為參考依據(jù)，根據(jù)巖體工程實(shí)際特點(diǎn)選擇洞探、井探、槽探或坑探等方式[6]。4)工程地質(zhì)測繪與調(diào)查。對工程地質(zhì)的調(diào)查與測繪工作通常在巖土工程勘察開展前進(jìn)行。其任務(wù)體現(xiàn)在綜合分析工程項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)資料如地形特征、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件等，并以分析結(jié)果作為基礎(chǔ)完成編制測繪底圖的工作，然后再根據(jù)工作底圖進(jìn)行工程項(xiàng)目地質(zhì)詳圖的繪制，從而確保巖土工程勘察中的取樣工作、試驗(yàn)環(huán)節(jié)等各方面具有可供參考的依據(jù)[7]。

3.2 地基設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容分析

項(xiàng)目施工中的地基設(shè)計(jì)在保證將巖土工程勘察數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)的前提下，應(yīng)將地基基礎(chǔ)選型、地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及施工技術(shù)等方面納入設(shè)計(jì)方案中。其中地基基礎(chǔ)選型方面，針對較高的建筑物，可選擇筏形基礎(chǔ)，但這種地基基礎(chǔ)造價(jià)較高；若項(xiàng)目區(qū)域的地基承載力較強(qiáng)可選擇獨(dú)立基礎(chǔ)；而地下水位較低且基礎(chǔ)土質(zhì)較好的區(qū)域，可利用人工挖孔灌注樁以作支撐。而從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，需保證地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)能夠與勘察結(jié)果相適應(yīng)，同時(shí)對施工中地基結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的沉降或地基傾斜問題綜合考慮，將相關(guān)的解決方案添加在設(shè)計(jì)方案中。另外，地基基礎(chǔ)施工技術(shù)方面，根據(jù)施工中可能發(fā)生的情況如淤泥土被擾動的情況，或存在具有侵蝕性特征或有機(jī)含量較多的垃圾廢料等應(yīng)采取的施工技術(shù)也應(yīng)體現(xiàn)在設(shè)計(jì)方案中。因此，地基設(shè)計(jì)在保證科學(xué)合理的前提下，還需在設(shè)計(jì)方案中進(jìn)行完善，對可能存在的問題與針對性措施綜合考慮，這樣才可避免地基施工中安全事故的發(fā)生[8]。

3.3 地基涉及與巖土工程勘察常見問題解決策略

1)巖土勘察工作與地基設(shè)計(jì)的綱要編寫。針對地基設(shè)計(jì)工作與巖土工程勘察工作缺乏規(guī)范性等問題，要求在綱要編寫與審查方面進(jìn)行完善。具體應(yīng)將相關(guān)的設(shè)計(jì)工作、勘察操作、實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容囊括其中，避免不合理的設(shè)計(jì)結(jié)果與勘察結(jié)果出現(xiàn)。特別在勘察報(bào)告內(nèi)容中應(yīng)準(zhǔn)確描述項(xiàng)目工程現(xiàn)場情況以及周邊環(huán)境變化情況等，將可能影響地基設(shè)計(jì)的因素進(jìn)行綜合分析并提出選用地質(zhì)結(jié)構(gòu)或地基施工材料的相關(guān)建議等。另外，對勘察綱要報(bào)告文件需做好審查工作，審核的內(nèi)容既要包括實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，還需將勘察報(bào)告結(jié)果納入其中，保證工程施工能夠順利進(jìn)行。

2)工程相關(guān)準(zhǔn)備工作。項(xiàng)目施工前期，首先要求施工單位將工程涉及的項(xiàng)目結(jié)構(gòu)形式、成本投入、材料選擇、地面標(biāo)高以及巖土工程勘察中需要的設(shè)備等做出明確規(guī)劃。特別針對施工過程中因地基設(shè)計(jì)與巖土工程勘察工作準(zhǔn)備不充分所產(chǎn)生的問題應(yīng)制定相應(yīng)的方法策略。避免因設(shè)計(jì)土質(zhì)的不完善以及勘察結(jié)果的不準(zhǔn)確影響工程的整體質(zhì)量[9]。

3)對施工區(qū)域性研究的重視。建筑施工項(xiàng)目往往需面對許多比較復(fù)雜的地質(zhì)條件，這就要求巖土工程勘察與地基設(shè)計(jì)工作人員需充分考慮區(qū)域的地形特征、自然環(huán)境特點(diǎn)以及區(qū)域地質(zhì)條件，以此為依據(jù)進(jìn)行勘察與設(shè)計(jì)方式的選擇。具體可根據(jù)國家工程建設(shè)規(guī)范對可能影響地基變形與地基承載力的因素制定相應(yīng)的解決措施，使地基設(shè)計(jì)與勘察結(jié)果滿足工程實(shí)際要求。

4)人員綜合素質(zhì)的提高。作為工程項(xiàng)目建設(shè)的主體，施工人員是決定工程項(xiàng)目質(zhì)量的決定性因素之一。但從地基設(shè)計(jì)工作與巖土工程勘察過程中設(shè)計(jì)人員與技術(shù)人員的表現(xiàn)可發(fā)現(xiàn)，人員的綜合素質(zhì)仍有待于提高。因此在項(xiàng)目施工前需做好技術(shù)交底工作，要求其掌握設(shè)計(jì)與勘察的具體規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并將具體權(quán)責(zé)內(nèi)容進(jìn)行明確，以此促進(jìn)施工人員綜合能力的提高，進(jìn)而為工程施工提供保障[10]。

4 結(jié)語

在城市化進(jìn)程加快以及信息技術(shù)發(fā)展的背景下，巖土工程勘察工作與地基的設(shè)計(jì)也應(yīng)滿足現(xiàn)代化工程建設(shè)要求。在實(shí)際進(jìn)行地基設(shè)計(jì)與巖土工程勘察過程中，應(yīng)對二者的基本要求與存在的關(guān)系進(jìn)行分析，根據(jù)存在的如準(zhǔn)備工作不充分、缺乏規(guī)范性、勘察方式較為單一等問題采取相應(yīng)的完善策略，通過綱要編寫的完善以及施工人員綜合素質(zhì)的提高，確保地基設(shè)計(jì)與巖土工程勘察能夠與項(xiàng)目建設(shè)要求相符合，促進(jìn)工程整體質(zhì)量的提高。

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Analysis on common problems in foundation design and rock and soil engineering investigation process

Liu Min

(BeijingHangkanConstructionCo.,Ltd,Beijing102600,China)

This paper explained the concept of foundation design and rock and soil engineering investigation, analyzed the influence of rock and soil engineering investigation to foundation stability and uniformity, and researched the common lack of normalization, single investigation mode, low quality of personnel and other problems of foundation design and rock and soil engineering investigation, put forward the countermeasures.

foundation design, rock and soil engineering, investigation

2015-03-04

劉 敏(1976- )，女，工程師

1009-6825(2015)14-0058-03

TU195

A