巖土工程技術(shù)創(chuàng)新方法與實(shí)踐

趙鑫 向曉華

摘 要：幾年來，建筑行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭逐漸放緩，土木工程人才大浪淘沙，人們開始重新審視建筑和建筑相關(guān)的工程技術(shù)，而對(duì)于巖土工程技術(shù)發(fā)展來說既是艱難的發(fā)展瓶頸，又是極為難得的發(fā)展機(jī)遇。隨著我國建筑事業(yè)越漸成熟，建筑人更多的認(rèn)識(shí)到巖土工程和環(huán)境的緊密關(guān)系和巖土工程對(duì)建筑質(zhì)量保障的重要作用，由此也促進(jìn)了巖土工程技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。文章即是結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，探尋巖土工程技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新方法和實(shí)踐方式，希望能給予我國巖土工程技術(shù)發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

關(guān)鍵詞：巖土工程；技術(shù)創(chuàng)新；施工技術(shù)；地基技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）28-0042-02

Abstract： Over the past few years， the development of the construction industry has slowed down gradually， and the civil engineering talents have been in great demand， and people have begun to re-examine the construction and construction-related engineering technology， which is not only a difficult bottleneck for the development of geotechnical engineering technology， but also a bottleneck for the development of geotechnical engineering technology. It is also an extremely rare development based on. With the development of architecture in China， more and more people realize the close relationship between geotechnical engineering and environment and the important role of geotechnical engineering in ensuring the quality of buildings， which promotes the innovation and development of geotechnical engineering. Combining with practical engineering experience， this paper explores the innovative methods and practical ways of geotechnical development， and hopes to contribute to the technical development of geotechnical in our country.

Keywords： geotechnical engineering； technical innovation； construction technology； foundation technology

1 巖土工程發(fā)展概述

顧名思義，巖土工程主要研究對(duì)象即是巖石和土層，而二者的形成過程本身就極為復(fù)雜，更加之不同地區(qū)巖土差異巨大，其工程受力性質(zhì)相差極為懸殊。并且其還隨著各地質(zhì)時(shí)期各地區(qū)的風(fēng)化環(huán)境、搬運(yùn)、沉積等動(dòng)力學(xué)條件而產(chǎn)生差異性。這些無疑都造成了巖土工程學(xué)的復(fù)雜性和區(qū)域性。

而巖土工程學(xué)（又稱為“大地工程”、“土力工程”或“土質(zhì)工程”）其本身起源于土木工程學(xué)，自上世紀(jì)60年代逐漸獨(dú)立發(fā)展成一個(gè)單獨(dú)的學(xué)科，究其根本，巖土工程即是研究和解決土木工程中巖體與土體問題的學(xué)科，具體可分為地基與基礎(chǔ)、邊坡、地下工程等方面。就實(shí)際的工作內(nèi)容來說，巖土工程學(xué)所對(duì)應(yīng)的工作有：土地勘察、巖土工程設(shè)計(jì)、巖土工程治理和巖土工程檢測(cè)等。對(duì)于各類工程項(xiàng)目，無論是地上建筑，橋梁建筑，水庫建筑等工程都離不開巖土工程專業(yè)，而同時(shí)，像敷設(shè)地鐵，開鑿隧洞等建設(shè)項(xiàng)目，土木工程更是其最核心的關(guān)鍵技術(shù)。

對(duì)于我國來說，巖土工程雖然起步較晚，但伴隨我國建筑事業(yè)高速發(fā)展，作為建筑工程的“基石”，巖土工程技術(shù)也得到了極為迅速的發(fā)展。

2 巖土工程技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 隱蔽性

由于巖土工程技術(shù)主要應(yīng)用對(duì)象位于地下，例如各類樁基，地下墻，坑道等，這些施工工序全部需要在地下進(jìn)行，而且大多數(shù)施工成果是不可見的或起輔助作用。

2.2 復(fù)雜性

一方面由于土層，巖石層不可預(yù)測(cè)的因素過多，另一方面由于巖土工程的工序相對(duì)復(fù)雜，導(dǎo)致巖土工程相較于土木工程中的其它子專業(yè)更為復(fù)雜。在巖土工程的施工中，現(xiàn)場(chǎng)會(huì)受到各種環(huán)境因素的制約，工種繁多，施工人員數(shù)量大又難以展開施工，有時(shí)即便是同一種樁基在不同的土層條件下都會(huì)有多種施工工藝和工序，這說明巖土工程施工技術(shù)的復(fù)雜性。

2.3 嚴(yán)謹(jǐn)性

正如上文所提到的，由于巖土工程所需處理的問題相對(duì)復(fù)雜，而且有很大的不確定性， 所以巖土工程的施工需要更為謹(jǐn)慎小心。并且對(duì)于整個(gè)建筑工程來說，巖土工程將直接決定整個(gè)工程的成敗和最終質(zhì)量。因此，巖土工程中的各種施工工序都需要嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)，拿灌樁來說，除去樁身結(jié)構(gòu)本身外、樁身強(qiáng)度要求嚴(yán)格外，對(duì)灌注其它工序也有很高的要求。

3 巖土工程技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

3.1 巖土工程勘探技術(shù)

勘測(cè)單位作為建筑五大主要單位之一，其主要依賴的就是巖土工程的勘測(cè)技術(shù)，而具體在巖土工程的勘探中，所需要運(yùn)用三種核心技術(shù)有：物探技術(shù)、鉆探技術(shù)和坑探技術(shù)。結(jié)合工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來講，巖土工程的這三種技術(shù)各具特點(diǎn)，其技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用也各不相同。

（1）是物探技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

對(duì)于物探技術(shù)的創(chuàng)新，是依賴于電磁理論和電學(xué)理論相互結(jié)合式的發(fā)展創(chuàng)新，其最基本的技術(shù)應(yīng)用原理為：在實(shí)際工程勘測(cè)中，相關(guān)工作人員使用中淺層地震折射波法或者其它多通道瞬態(tài)面波法技術(shù)等來實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)的勘測(cè)。對(duì)比傳統(tǒng)的巖土工程勘探技術(shù)來講，嶄新的電磁勘探技應(yīng)用能夠更為優(yōu)秀的完成勘測(cè)工作，并將勘測(cè)精度提升一個(gè)檔次。

（2）鉆探和坑探的創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用

和物探技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用不同的是，鉆探與坑探技術(shù)的應(yīng)用更為直接，也因此能更直觀的了解項(xiàng)目所在地的實(shí)際地質(zhì)情況。對(duì)于鉆探和坑探技術(shù)，其在項(xiàng)目中的應(yīng)用應(yīng)該更為重視環(huán)境因素的影響，并根據(jù)經(jīng)濟(jì)情況選擇最為合理有效的勘測(cè)技術(shù)，要求達(dá)到最佳的預(yù)期效果。

3.2 巖土工程測(cè)試、繪圖、分析技術(shù)

在工程項(xiàng)目的實(shí)地勘探工作完成后，巖土工程專業(yè)人員需要負(fù)責(zé)的下一項(xiàng)任務(wù)為項(xiàng)目的測(cè)試、繪圖和分析等工作。這些工作中所可能應(yīng)用到巖土工程技術(shù)主要有以下幾點(diǎn)：

（1）原位測(cè)試技術(shù)

原位測(cè)試技術(shù)包含有靜力觸探與動(dòng)力觸探兩種應(yīng)用方法。首先，該技術(shù)主要是針對(duì)于工程施工區(qū)域的地質(zhì)特點(diǎn)而開展的，是依據(jù)項(xiàng)目工程實(shí)地的地質(zhì)情況來實(shí)現(xiàn)巖土工程的技術(shù)的應(yīng)用。就目前我國現(xiàn)階段的原位測(cè)試技術(shù)來說，普遍運(yùn)用的是靜力觸探技術(shù)。可經(jīng)多次實(shí)際工程檢驗(yàn)來看，項(xiàng)目施工中靜力觸探技術(shù)存在有探測(cè)分辨率較低、與國際工程標(biāo)準(zhǔn)接軌困難等嚴(yán)重的缺陷，因此其應(yīng)用前景并不被業(yè)界專業(yè)人士所看好，就目前巖土工程技術(shù)發(fā)展情況來看，靜力觸探技術(shù)開始逐漸為動(dòng)力觸探技術(shù)所取代。

而對(duì)于巖土工程技術(shù)創(chuàng)新中動(dòng)力觸探的應(yīng)用，其主要應(yīng)用是在探頭進(jìn)入巖土內(nèi)0.1m到0.3m階段，對(duì)于所需要的錘擊數(shù)據(jù)實(shí)施記錄，從而來確定所探測(cè)地點(diǎn)的地質(zhì)物理學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。動(dòng)力觸探技術(shù)包含有地質(zhì)勘測(cè)和測(cè)試兩方面工作的特點(diǎn)。

（2）工程測(cè)試中的實(shí)驗(yàn)室壓縮技術(shù)

接上文所談及的巖土工程測(cè)試技術(shù)，在這類技術(shù)的創(chuàng)新中，室內(nèi)壓縮試驗(yàn)的實(shí)施是巖土工程測(cè)試試驗(yàn)的關(guān)鍵組成部分。該試驗(yàn)的試驗(yàn)原理為壓縮實(shí)驗(yàn)品的，并由此來判斷項(xiàng)目所在區(qū)域的土質(zhì)受壓縮性質(zhì)。這種測(cè)試方法所得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)得準(zhǔn)確得到試驗(yàn)地區(qū)的壓縮模量和壓縮系數(shù)等土質(zhì)變形參數(shù)，從而給項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)和開展提供必要的數(shù)據(jù)支持。

（3）GPS定位技術(shù)在工程繪圖中的應(yīng)用

在擁有必要的檢測(cè)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在巖土工程的繪圖工作中，圖紙的定位與整體繪制參考向來為巖土工程技術(shù)中的難點(diǎn)技術(shù)。本文所介紹的繪制方法為在繪圖技術(shù)創(chuàng)新中應(yīng)用GPS技術(shù)來實(shí)現(xiàn)工程繪圖的準(zhǔn)確定位，進(jìn)而去提高巖土工程圖紙的繪制精度。這里需要特別提及的是在項(xiàng)目地點(diǎn)地形復(fù)雜多變的時(shí)候（如山丘、洼地等地形），巖土工程的實(shí)踐工作中，GPS測(cè)量可以更好的發(fā)揮其技術(shù)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)輔助繪圖的工作。并不難解釋的是，伴隨著GPS技術(shù)的發(fā)展，其精度和可應(yīng)用性都得到了飛躍式的發(fā)展，這使得這一技術(shù)可以更好更高效的應(yīng)用于巖土工程的實(shí)際測(cè)繪工作，即明顯的提高了巖土工程圖繪制的精準(zhǔn)度和科學(xué)性，又規(guī)避了繪制過程中任務(wù)因素的影響，其可以說是巖土工程技術(shù)與目前先進(jìn)科學(xué)技術(shù)結(jié)合的典范。

（4）計(jì)算機(jī)輔助在工程測(cè)量與設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

從土木工程技術(shù)的整體發(fā)展情況看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為建筑技術(shù)發(fā)展的核心推動(dòng)力，因此對(duì)于巖土工程的技術(shù)創(chuàng)新，也絕對(duì)離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持。首先，CAD技術(shù)本身就已經(jīng)成為巖土工程技術(shù)創(chuàng)新中的重要組成部分。巖土工程的核心數(shù)據(jù)和資料都可通過計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)整合和整理，另外其也方便對(duì)野外采集數(shù)據(jù)、土工勘測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)施分析和解讀。再者，BIM技術(shù)已經(jīng)對(duì)土木工程中的結(jié)構(gòu)工程，暖通工程等產(chǎn)生了近乎顛覆性的影響，軟件技術(shù)得到了快速的發(fā)展和更新，而BIM技術(shù)對(duì)于巖土工程的直接影響和間接影響具體在哪些方面還有待于廣大專業(yè)人員探索和研究。

3.3 PPC樁地基技術(shù)

在巖土工程的實(shí)施過程中，地基處理技術(shù)是最能影響工程整體質(zhì)量的最基礎(chǔ)的部分。對(duì)此本文所探討的巖土工程實(shí)施技術(shù)為PPC樁基技術(shù)，這一技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新為：首先是可以利用振動(dòng)沉模技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目基地內(nèi)的土質(zhì)自動(dòng)排出。再者為在排出土質(zhì)的管樁模具中澆筑混凝土，從而可以一舉兩得的澆筑出混凝土柱狀地基。而該技術(shù)的應(yīng)用核心要素有：一是在樁基澆筑施工中，混凝土受到更為嚴(yán)格的規(guī)范制約。二是在混凝土灌注進(jìn)行合理必要的振搗，使其結(jié)構(gòu)更加優(yōu)秀穩(wěn)定。三是在振動(dòng)沉模過程中，其擠壓作用可以使巖土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)一步提高，從而保證工程整體的穩(wěn)定性。也因?yàn)樯鲜鋈c(diǎn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使得PPC樁地基技術(shù)在巖土工程中得到了廣泛的認(rèn)可和使用。

作為土木工程學(xué)科的一個(gè)重要分支，凡是在工程項(xiàng)目中涉及巖石、土、地下、水中的部分我們都可以稱之為巖土工程。介于其重要的作用和影響力，巖土工程已經(jīng)逐漸成為建筑工程實(shí)踐所需要的核心技術(shù)之一，巖土工程技術(shù)不斷創(chuàng)新和實(shí)踐也必將為土木工程發(fā)展帶來更廣闊的發(fā)展前景。

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