地基設(shè)計(jì)和巖土工程勘察常見問題探討

王斌

（河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院 天津市 300250）

在巖土工程施工建設(shè)中，地基設(shè)計(jì)是該項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，它與巖土工程的安全和正常使用有著密切的關(guān)系，在地基設(shè)計(jì)工作中，施工技術(shù)人員應(yīng)綜合考慮施工場所的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，兼顧巖土工程的使用要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工技術(shù)，確保地基工程的安全可靠性?？墒?，從整體結(jié)構(gòu)來看，地基設(shè)計(jì)和巖土工程勘察工作中普遍存在三種問題，分別是地基設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)性，巖土工程勘測方式相對落后，地基設(shè)計(jì)和巖土工程勘察工作存在裂痕，本文將在簡析這三種問題的基礎(chǔ)上淺談解決對策。

1 地基設(shè)計(jì)和巖土工程勘察常見問題

1.1 地基設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)性

和歐美發(fā)達(dá)國家相比，國內(nèi)巖土工程的地基設(shè)計(jì)尚且缺乏科學(xué)合理性，進(jìn)而導(dǎo)致地基工程穩(wěn)定性不足，難以應(yīng)對地基的反力作用，甚至在后期出現(xiàn)地基沉降與開裂現(xiàn)象，這必然會嚴(yán)重影響巖土工程的質(zhì)量。

1.2 巖土工程勘測方式相對落后

就目前而言，國內(nèi)巖土工程勘測方式還相對落后，未能引入先進(jìn)的勘測技術(shù)，勘測手段較為單一，很難確保測量數(shù)據(jù)，測量精度偏低，很容易為地基設(shè)計(jì)工作埋下安全隱患。

1.3 地基設(shè)計(jì)和巖土工程勘察工作存在裂痕

在巖土工程施工建設(shè)中，地基設(shè)計(jì)和巖土工程勘察工作有密不可分的關(guān)系，可實(shí)際上，大多數(shù)施工技術(shù)人員會割裂地基設(shè)計(jì)和巖土工程勘察工作的關(guān)系，在地基設(shè)計(jì)過程中，巖土工程勘查人員沒有將勘查結(jié)果告知地基設(shè)計(jì)人員，與此同時(shí)，即便是巖土工程勘查人員將勘查報(bào)告提交給地基設(shè)計(jì)人員，地基設(shè)計(jì)人員也未必能理解報(bào)告中的專業(yè)數(shù)據(jù)，這必然會給地基設(shè)計(jì)工作的安全性與準(zhǔn)確性造成負(fù)面影響。

2 解決對策

2.1 優(yōu)化地基設(shè)計(jì)方案

做好地基設(shè)計(jì)工作，解決工作中的問題。首先要重視優(yōu)化地基設(shè)計(jì)方案，做好地基的設(shè)計(jì)工作。與此同時(shí)，地基設(shè)計(jì)人員應(yīng)綜合考慮設(shè)計(jì)工作中的八項(xiàng)影響因素，從狹義的視角來講，地基設(shè)計(jì)的影響因素主要包括地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級；巖土工程基礎(chǔ)所用的材料及基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式；地基的埋置深度；地基土的承載力；地基基礎(chǔ)的形狀、布置以及與相鄰基礎(chǔ)的關(guān)系；上部結(jié)構(gòu)的類型、使用要求及其對不均勻沉降的敏感度；施工期限、施工方法及所需的施工設(shè)備等；在地震區(qū)，尚應(yīng)考慮地基與基礎(chǔ)的抗震。

其次，要做好樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)工作，地基設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意滿足樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要求，一般來講，地基設(shè)計(jì)人員應(yīng)確保巖土工程樁基能夠滿足以下四大要求：

（1）樁基設(shè)計(jì)考慮了巖土工程成樁過程及樁基使用過程中各種因素的變化及其可能產(chǎn)生的后果。

（2）對所設(shè)計(jì)的樁基賦予一定的安全儲備。

（3）經(jīng)濟(jì)上節(jié)約。

（4）給出樁基施工控制標(biāo)準(zhǔn)及監(jiān)測手段，以保證樁基滿足上述要求。

簡而言之，樁基的設(shè)計(jì)應(yīng)最大限度地發(fā)揮樁、土、上部結(jié)構(gòu)以及經(jīng)濟(jì)上的潛力，以使所設(shè)的樁基更加穩(wěn)固、安全。

對于軟土地基，應(yīng)全面加固軟土地基的混凝土結(jié)構(gòu)，避免地基出現(xiàn)沉降與病害，做好地基的壓實(shí)工作。軟土路基大多由巖石、碎石土、砂土、黏性土、粉土和人工填土組成，其中，巖石屬于顆粒之間聯(lián)結(jié)極為牢固，整體性較高，或者存在節(jié)理裂隙的大小巖體。一般情況，軟土地基中的巖石通常是軟巖、較軟巖和極軟巖組成，而非硬巖。根據(jù)巖石的完整程度來分析，巖石可分為完整巖、較完整巖、破碎巖和粉碎巖。從巖石的風(fēng)化程度來看，巖石可分為風(fēng)化巖、微風(fēng)化巖、未風(fēng)化巖、強(qiáng)度風(fēng)化巖和中風(fēng)化巖等，軟土地基中的巖石幾乎沒有未風(fēng)化巖，雖然巖石硬度較低，聯(lián)結(jié)較為緊密，卻難免存在結(jié)構(gòu)松動現(xiàn)象，很容易加劇地基不穩(wěn)問題；碎石土主要是指粒徑＞2mm的顆粒，而且，碎石土的土含量大多超過全重的50%。從密度來劃分，軟土地基中的碎石土主要包括松散碎石土、密實(shí)碎石土、中密性碎石土和微密碎石土。從形狀來區(qū)分，碎石土可分為塊石、碎石、卵石、圓礫石、漂石等；砂土這種顆粒的粒徑＞2mm，含量卻低于5%。從粒組含量來區(qū)分，砂土分為粗砂、細(xì)砂、中砂、粗砂和粉砂等。從密度來看，砂土可分為密實(shí)性砂土、松散性砂土、中密型砂土和微密型砂土；黏性土特指是塑性指數(shù)高于10的土，從總體上分析，黏性土的軟塑性和流塑性都比較高；粉土的性質(zhì)結(jié)語黏性土和砂土之間，粒徑通常在0.075mm左右，結(jié)構(gòu)非常松軟；根據(jù)人工填土的組成結(jié)構(gòu)與成因來分析，這種土主要有四種，分別是壓實(shí)填土、素填土、沖填土和雜填土，土質(zhì)結(jié)構(gòu)都非常松軟。在軟土地基處理過程中，施工技術(shù)人員應(yīng)使用自卸汽車做施工中的運(yùn)送填料工具，需要注意的是，在裝運(yùn)材料時(shí)，要對其進(jìn)行均勻性混合。在填筑材料時(shí)，要標(biāo)注出平行線，然后實(shí)施分層填筑，從每一層的最低點(diǎn)開始填筑，填筑完畢后再進(jìn)行壓實(shí)。此外，對于土方地基中的施工縫問題，要及時(shí)予以修補(bǔ)，對于較寬裂縫，可以先將裂縫表明開鑿為U型以及V型槽，之后填充瀝青以及水泥砂漿等材料，也可以選擇樹脂砂漿材料填充，比如環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂本身有著非常好的抗化學(xué)性質(zhì)和機(jī)械強(qiáng)度，能夠?qū)崿F(xiàn)對裂縫的有效粘合。施工過程中需要將槽內(nèi)雜物清除干凈并涂抹底層結(jié)合料，完成填充后硬化處理，最后使用砂輪機(jī)拋光處理。與此同時(shí)，可以選擇柔性材料灌注地基，將裂縫轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動節(jié)縫，并對裂縫進(jìn)行密封處理。

另一方面，要科學(xué)使用強(qiáng)夯法來加固巖土工程地基，提高土體強(qiáng)度，降低地基土的壓縮性。所謂的“強(qiáng)夯法”是在重錘夯實(shí)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但其機(jī)理又不相同的一項(xiàng)技術(shù)，其根本區(qū)別在于后者采用的夯擊能量較小，僅適用于含水量較低的回填土表層加固，影響深度為1～2m，而強(qiáng)夯法主要是深層加固，加固深度和所采用的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過淺層重錘夯實(shí)法。目前，強(qiáng)夯法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于雜填土、碎石土、砂土、低飽和度粉土、黏性土以及濕陷性黃土等地基的加固中，該技術(shù)方法不但可以實(shí)施路上施工，而且也可以在水下夯實(shí)。巖土工程實(shí)踐表明，強(qiáng)夯法加固地基具有施工簡單、經(jīng)濟(jì)節(jié)約、加固效果良好等優(yōu)勢。

2.2 改善巖土工程勘測方式

巖土工程勘測工作的目的在于查明并評價(jià)工程場地巖土技術(shù)條件和它們與工程之間相互作用的關(guān)系，內(nèi)容包括工程地質(zhì)測繪與調(diào)查、勘探與取樣、室內(nèi)試驗(yàn)與原位測試、檢驗(yàn)與監(jiān)測、分析與評價(jià)、編寫勘查報(bào)告等工作，以此保證巖土工程的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和正常使用。改善巖土工程勘測方式，必須明確該項(xiàng)工程的目標(biāo)，引入各種先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，細(xì)化巖土工程地質(zhì)勘查流程。需要注意的是，通過巖土工程地質(zhì)測繪與調(diào)查、勘探、室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場測試與觀測等方法，查明場地的工程地質(zhì)條件。從微觀視角來講，巖土工程勘查工作主要包括以下內(nèi)容：

（1）調(diào)查場地的地形地貌特征、地貌成因類型及地貌單元的劃分。

（2）對于巖土要查明巖土地層成層條件及其性質(zhì)、成因類型、時(shí)代、厚度和分布范圍、風(fēng)化程度及地層的解除關(guān)系。對于土層應(yīng)著重區(qū)分新近沉積黏性土、特殊性土的分布范圍及其工程地質(zhì)特征。

（3）從地質(zhì)構(gòu)造方面調(diào)查巖層褶曲類型，裂隙的性質(zhì)、產(chǎn)狀、數(shù)量、填充膠結(jié)情況、斷層位置、斷距、破碎帶寬度等，以及晚近期地質(zhì)時(shí)代構(gòu)造活動的行跡。

（4）做好水文地質(zhì)條件的調(diào)查工作，對洪水需查明洪水淹沒范圍、河流水位和地表徑流條件等；對地下水要分析地下水類型、補(bǔ)給來源、排泄條件、埋藏深度、水位變化幅度、化學(xué)成分及污染指數(shù)等。

（5）判斷場地有無滑坡、崩塌、巖溶、塌陷、沖溝、泥石流、岸邊沖刷、古河道及地震等不良現(xiàn)象，并提出它們對場地或者地基的危害程度。

（6）要對地基土的物理力學(xué)指標(biāo)提出天然容重、比重、含水量、可塑性、壓縮系數(shù)、壓縮模量、抗剪強(qiáng)度等數(shù)據(jù)，以及它們在巖土工程施工和使用期間可能發(fā)生的性質(zhì)變化。

2.3 促進(jìn)地基設(shè)計(jì)和巖土工程勘察工作的緊密結(jié)合

促進(jìn)地基設(shè)計(jì)和巖土工程勘察工作的緊密結(jié)合，彌補(bǔ)這兩項(xiàng)工作之間的裂痕，巖土工程勘查人員應(yīng)根據(jù)場地的工程地質(zhì)條件并結(jié)合巖土工程的具體特點(diǎn)與要求，進(jìn)行巖土工程分析評價(jià)，提出基礎(chǔ)工程、整治工程和巖土工程的設(shè)計(jì)方案和施工措施。目前，巖土工程分析評價(jià)主要包含五方面的內(nèi)容：①整編測繪、勘探、測試和搜集到的各種資料，編制各種圖件；②統(tǒng)計(jì)和選定巖土計(jì)算參數(shù)；③做好咨詢性的巖土工程設(shè)計(jì)工作；④預(yù)測或者研究巖土工程施工和運(yùn)營中可能發(fā)生或者已經(jīng)發(fā)生的問題，提出預(yù)防或者處理方案；⑤編制巖土工程勘查報(bào)告書。

另一方面，巖土工程勘查人員和地基設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)合作，對于重要工程或者復(fù)雜巖土工程問題，在施工階段或者使用期間應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場檢驗(yàn)或者監(jiān)測。必要時(shí)，根據(jù)監(jiān)測資料對地基設(shè)計(jì)、巖土工程施工方案作出適當(dāng)調(diào)整或者采取補(bǔ)救措施，以保證工程質(zhì)量、工程安全并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

3 結(jié)束語

綜上所述，解決地基設(shè)計(jì)和巖土工程勘查工作的常見問題，確保巖土工程建設(shè)的安全質(zhì)量，地基設(shè)計(jì)人員和巖土工程勘查工作人員應(yīng)加強(qiáng)合作，不斷優(yōu)化地基設(shè)計(jì)方案，做好天然地基的設(shè)計(jì)工作，全面加固軟土地基的混凝土結(jié)構(gòu)，避免地基出現(xiàn)沉降與病害，科學(xué)使用強(qiáng)夯法提高地基土體強(qiáng)度，降低地基土的壓縮性；改善巖土工程勘測方式，提高勘查技術(shù)，細(xì)化巖土工程地質(zhì)勘查流程。