提高巖溶地區(qū)巖土工程勘察質(zhì)量的探討

程 宇 龍 舉 張 霖

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局111地質(zhì)大隊(duì)/貴州地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)研究院，貴州貴陽 550081）

0 引言

巖土工程勘察是為建設(shè)工程而進(jìn)行的，對(duì)地質(zhì)、巖土、地下水及地質(zhì)環(huán)境等工程條件進(jìn)行調(diào)查研究，形成系統(tǒng)的為工程建設(shè)服務(wù)的勘察技術(shù)文件的活動(dòng)[1]。巖土工程勘察的主要工作內(nèi)容有工程地質(zhì)測(cè)繪、巖土工程勘探、原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)、勘察文件的編制等工作。巖土工程勘察是工程建設(shè)最重要的環(huán)節(jié)之一，勘察成果的質(zhì)量直接影響著建設(shè)工程的質(zhì)量、安全、工期和投資[2]。然而對(duì)于巖溶地區(qū)，地質(zhì)條件極為復(fù)雜，巖溶發(fā)育形態(tài)千奇百怪，提高巖溶地區(qū)巖土工程勘察的質(zhì)量，對(duì)該地區(qū)工程建設(shè)具有重大意義。本文就如何提高巖溶地區(qū)巖土工程勘察質(zhì)量的相關(guān)問題和注意事項(xiàng)展開討論。

1 提高勘察單位的質(zhì)量管理水平

勘察單位屬于技術(shù)服務(wù)型企業(yè)，其無形資產(chǎn)如人力資源、信譽(yù)、知名度等是企業(yè)發(fā)展的重要資產(chǎn)，是企業(yè)在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下生存之根本。提高勘察單位的質(zhì)量管理水平是提高巖土工程勘察質(zhì)量的前提。質(zhì)量是企業(yè)發(fā)展的靈魂?？辈靻挝活I(lǐng)導(dǎo)應(yīng)高度重視質(zhì)量管理，建立完善的質(zhì)量管理體系和現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢查制度，當(dāng)經(jīng)濟(jì)與技術(shù)出現(xiàn)矛盾時(shí)能作出優(yōu)先質(zhì)量的決策。

2 加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)與規(guī)范化要求

巖土工程勘察質(zhì)量的提高不僅僅依賴于先進(jìn)的設(shè)備，更需要專業(yè)知識(shí)過硬、工程經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)技術(shù)人才。因此加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)人員專業(yè)知識(shí)和技術(shù)能力的培養(yǎng)、不斷提高和豐富巖土工程勘察經(jīng)驗(yàn)是提高巖土工程勘察質(zhì)量的前提條件。

2.1 加強(qiáng)現(xiàn)行規(guī)范的學(xué)習(xí)

編制規(guī)范的目的就是在巖土工程勘察中確?？辈熨|(zhì)量和工程安全的前提下，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，提高建設(shè)項(xiàng)目的投資效益。沒有規(guī)矩，不成方圓！ 我們必須按照相關(guān)規(guī)范開展巖土工程勘察活動(dòng)，但是在實(shí)際工作過程中，也不能將規(guī)范神圣化。因?yàn)橐?guī)范在編制或修訂的過程中，不可能采納所有的觀點(diǎn)，有不同于規(guī)范的觀點(diǎn)或是對(duì)規(guī)范有不同的理解也是正常的[3]。因此對(duì)于規(guī)范的更新變化、不同規(guī)范間的聯(lián)系與區(qū)別，都是需要專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和理解，才能避免出現(xiàn)對(duì)規(guī)范條文的理解不透徹、甚至是曲解，而導(dǎo)致勘察成果低劣甚至出現(xiàn)工程事故的現(xiàn)象。我們?cè)趯W(xué)習(xí)或使用規(guī)范的過程中，應(yīng)遵循“概念為先導(dǎo)，機(jī)理為基礎(chǔ)”的原則。

2.2 組織技術(shù)交流與培訓(xùn)

組織技術(shù)交流與培訓(xùn)是提高勘察技術(shù)人員技術(shù)水平最直接和最有效的方式?？辈靻挝粦?yīng)將其形成制度，定期安排公司內(nèi)部經(jīng)驗(yàn)豐富的員工或邀請(qǐng)外單位技術(shù)專家進(jìn)行技術(shù)交流和講座，其內(nèi)容可以包括新規(guī)范的解讀、工程案例分析、工作經(jīng)驗(yàn)分享、新技術(shù)和新方法的介紹等；同時(shí)派遣員工外出參加學(xué)術(shù)活動(dòng)和學(xué)習(xí)。以此可以有效地促進(jìn)勘察技術(shù)人員知識(shí)的更新?lián)Q代，擴(kuò)大知識(shí)面的廣度和深度，提高技術(shù)的綜合能力。

2.3 技術(shù)人員工作的規(guī)范化要求

（1）勘察大綱是一個(gè)項(xiàng)目的指導(dǎo)綱要。每一個(gè)工程項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)編寫勘察大綱，作為勘察工作的指導(dǎo)性文件。

（2）技術(shù)人員的工作方式要求“現(xiàn)場(chǎng)不離圖，室內(nèi)不離本”。在現(xiàn)場(chǎng)有了圖紙，技術(shù)人員才能準(zhǔn)確直觀地掌握?qǐng)龅厍闆r，有利于解決實(shí)際問題。在室內(nèi)，不管是開會(huì)還是內(nèi)業(yè)處理，應(yīng)隨身攜帶一個(gè)記事本，記錄相關(guān)事項(xiàng)和信息，避免工作中出現(xiàn)遺漏。

（3）在與項(xiàng)目參建各方的溝通中，應(yīng)采用聯(lián)系函的方式。確保各項(xiàng)事宜均有文字記錄，可避免出現(xiàn)一些事項(xiàng)無跡可尋的麻煩。

3 嚴(yán)控勘察現(xiàn)場(chǎng)工作的質(zhì)量

3.1 工程地質(zhì)調(diào)繪

勘察技術(shù)人員應(yīng)對(duì)場(chǎng)地所在區(qū)域的地形地貌、地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)條件等進(jìn)行調(diào)查，同時(shí)盡可能地收集周邊建筑地質(zhì)資料。

3.2 測(cè)量放線

（1）控制點(diǎn)數(shù)據(jù)復(fù)核：控制點(diǎn)數(shù)據(jù)的正確與否，直接決定著場(chǎng)地鉆孔點(diǎn)位的有效性。

（2）坐標(biāo)復(fù)核：通?？碧近c(diǎn)的坐標(biāo)是有勘察測(cè)量人員根據(jù)電子版建筑總圖進(jìn)行抓取，但是電子版建筑總圖經(jīng)過設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)、勘察等多方技術(shù)人員，難免途中發(fā)生改變。在進(jìn)行鉆孔測(cè)量放線前，應(yīng)根據(jù)甲方提供的蓋有鮮章的紙質(zhì)坐標(biāo)進(jìn)行復(fù)核，確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)放線。

3.3 工程鉆探

（1）鉆孔位置有效性復(fù)核：根據(jù)《貴州省建筑巖土工程技術(shù)規(guī)范》（DB52/T 046—2018）相關(guān)內(nèi)容，鉆探工作量的布置原則為“一柱一孔”，鉆探孔密度高數(shù)量大，鉆探施工過程中常常因?yàn)楦鞣N原因?qū)е裸@孔定位標(biāo)識(shí)發(fā)生移動(dòng)或丟失，為確保勘探點(diǎn)位置的準(zhǔn)確性，避免導(dǎo)致地質(zhì)資料出現(xiàn)偏差，鉆探期間技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)圖紙?jiān)诂F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行孔位復(fù)核，同時(shí)每次鉆孔定位數(shù)量不宜過多。

（2）孔口高程有效性復(fù)核：有些項(xiàng)目可能因?yàn)閳?chǎng)地問題等因素導(dǎo)致同一鉆探點(diǎn)多次測(cè)量定位，常常會(huì)出現(xiàn)場(chǎng)坪等工程活動(dòng)導(dǎo)致孔口高程不一致。因此，在最終鉆探前應(yīng)復(fù)核鉆探點(diǎn)孔口高程信息。

（3）地質(zhì)編錄：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)繪資料和鉆探揭露地質(zhì)情況，進(jìn)行編錄后形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，并與鉆探工人進(jìn)行技術(shù)交底，避免原始記錄不一致。

（4）鉆孔深度有效性檢查：增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的責(zé)任心，嚴(yán)格按照鉆孔設(shè)計(jì)孔深進(jìn)行收孔，避免鉆工造假導(dǎo)致鉆探地質(zhì)資料不實(shí)。同時(shí)為了保證考慮樁端以下地基持力層的穩(wěn)定性（臨空面影響）后，鉆探深度仍滿足規(guī)范要求，應(yīng)根據(jù)巖溶發(fā)育和巖面高差情況對(duì)周圍尚未施工的鉆孔的終孔深度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，以減少二次鉆探造成的浪費(fèi)。根據(jù)《貴州建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ52/45—2018）的相關(guān)內(nèi)容，同時(shí)考慮現(xiàn)場(chǎng)的可操作性，可按照45°的剛性角來進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制。

（5）鉆探原始記錄表的真實(shí)性檢查：由于鉆探工人的文化水平、專業(yè)知識(shí)、工作能力以及責(zé)任心等的不同，鉆探原始記錄可能會(huì)存在偏差?，F(xiàn)場(chǎng)勘察技術(shù)人員應(yīng)在終孔前檢查鉆探原始記錄表的真實(shí)性和完整性。

3.4 水文地質(zhì)測(cè)試

由于巖溶區(qū)巖溶洞隙發(fā)育不均勻，與巖溶水連通較好的鉆孔出水量可能大些，但連通性較差的鉆孔可能會(huì)很小。因此在選擇抽水試驗(yàn)等水文測(cè)試點(diǎn)時(shí)，應(yīng)選擇巖溶發(fā)育、巖芯破碎的鉆孔。

巖溶地區(qū)碳酸鹽巖上覆土層通常為紅黏土，而紅黏土具有反剖面性，在巖土結(jié)合面處的紅黏土狀態(tài)通常為軟塑甚至流塑狀，極易垮孔。在進(jìn)行鉆孔水位觀測(cè)時(shí)，應(yīng)注意所測(cè)得的水位是否是真實(shí)水位。

3.5 施工安全

鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)之前，勘察技術(shù)人員要先行對(duì)危險(xiǎn)源、市政管線等進(jìn)行調(diào)查；鉆探施工前要對(duì)鉆探工人進(jìn)行施工安全技術(shù)交底，同時(shí)要杜絕施工過程中的安全隱患。

4 新技術(shù)新方法的應(yīng)用

巖溶地區(qū)地質(zhì)條件極為復(fù)雜，碳酸鹽巖內(nèi)發(fā)育的溶洞、溶溝、溶槽和溶隙的分布無序、形態(tài)多變[4]。鉆探是最常用的一種傳統(tǒng)勘探手段，它具有直接、簡(jiǎn)單、便捷的特點(diǎn)，但是在巖溶區(qū)常常出現(xiàn)間距不到1 m的兩個(gè)鉆孔，揭露的地質(zhì)情況可能完全不一樣，僅靠鉆探很難查明巖溶的發(fā)育情況。特別是機(jī)械成孔樁巖溶區(qū)的大量出現(xiàn)，由于勘察技術(shù)人員無法下孔驗(yàn)槽，“一樁一孔”甚至是“一樁多孔”都很難全面查明樁底持力層的完整性。因此，采用一些新技術(shù)新方法來解決巖溶區(qū)勘察這一難題，提高巖溶地區(qū)巖土工程勘察的準(zhǔn)確性是非常有必要的。

4.1 孔間CT技術(shù)

孔間CT 技術(shù)是借鑒醫(yī)學(xué)CT，根據(jù)射線掃描在物體外部觀測(cè)得到的物理場(chǎng)量，對(duì)所得到的數(shù)字信息進(jìn)行反演計(jì)算處理，重現(xiàn)探測(cè)區(qū)域巖體內(nèi)部物性或狀態(tài)參數(shù)的分布規(guī)律圖像，從而達(dá)到圈定異常區(qū)域的一種物理勘探方法?？组gCT通?？煞譃殡姶挪–T 和地震波CT[5]。地震波CT 與電磁波CT工作原理、工作方法大致相似，區(qū)別在于場(chǎng)源及利用的物性參數(shù)不同。

地震波CT 是利用地質(zhì)體的地震波速度差異，通過層析成像的方法對(duì)地震波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，來重建介質(zhì)體內(nèi)速度分布（或吸收分布）的圖像，并以此劃分巖體的性質(zhì)，確定溶洞、溶蝕、節(jié)理裂隙發(fā)育帶等空間分布[6]。

電磁波CT勘探是利用不同地質(zhì)體密度和均勻性的差異性，對(duì)電磁波的能量吸收與反射情況的影響來再現(xiàn)地質(zhì)體異常，根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行成像分析，獲取不良地質(zhì)體的空間分布情況[7]。

孔間CT能提供大量孔間信息，比鉆孔全面，能補(bǔ)充鉆探資料的不足，從一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)展到一個(gè)面[8]。在地質(zhì)條件相對(duì)簡(jiǎn)單、巖體完整的條件下有較好的應(yīng)用。但是某些條件下不易解釋，特別是對(duì)于巖溶地區(qū)，由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和多變性，易使有效信號(hào)能量降低、有時(shí)難以接收和識(shí)別到反饋數(shù)據(jù)，應(yīng)用受到一定程度的限制。

4.2 管波探測(cè)技術(shù)

管波探測(cè)法是利用管波在孔徑變化、孔底、孔液表面、以及管波有效探測(cè)范圍內(nèi)的任何波阻抗變化處產(chǎn)生反射波的變化來確定鉆孔側(cè)旁是否存在異常區(qū)域[9]。該方法有效探測(cè)半徑為2 m，分辨能力為0.3 m，具有非常高的垂向探測(cè)精度，適合于巖溶地區(qū)巖土工程勘察鉆探孔內(nèi)的巖溶探測(cè)。

該方法可小范圍、高精度的查明鉆孔周圍的不良地質(zhì)體，拓展了鉆孔探測(cè)范圍，可彌補(bǔ)鉆探“一孔之見”的不足，避免溶洞漏記和對(duì)溶洞大小、形狀判斷不準(zhǔn)的情況發(fā)生，有效地規(guī)避了工程風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)巖溶地區(qū)工程建設(shè)具有重大意義。

4.3 鉆孔電視測(cè)試技術(shù)

鉆孔電視測(cè)試是采用光學(xué)成像技術(shù)對(duì)鉆孔壁進(jìn)行360°觀測(cè)，并錄制全景影像、實(shí)時(shí)同步展開為2D剖面圖的過程，后期并可創(chuàng)建3D孔壁模型。

該方法可清晰、直觀地將鉆孔孔壁情況展現(xiàn)，有助于技術(shù)人員對(duì)復(fù)雜地層進(jìn)行更準(zhǔn)確的判斷，是勘察方法中非常有效地一種輔助手段。但當(dāng)鉆孔內(nèi)存在水渾濁、垮孔時(shí)無法進(jìn)行測(cè)試。

4.4 綜合探測(cè)法

利用鉆探、管波探測(cè)、孔間CT成像和鉆孔電視各自的優(yōu)點(diǎn)，通過鉆探可以進(jìn)行地層分類、取芯獲取巖土物理力學(xué)指標(biāo)和為管波探測(cè)創(chuàng)造測(cè)試條件，再采用管波探測(cè)查明鉆孔周圍一定范圍內(nèi)是否存在巖溶洞隙等不良地質(zhì)體。當(dāng)存在較大溶洞時(shí)，可應(yīng)用孔間CT成像探測(cè)孔間溶洞的空間分布。當(dāng)巖體較破碎、鉆探無法取出完整芯樣時(shí)，可采用鉆孔電視測(cè)試技術(shù)成像，將鉆孔壁巖體情況直觀地展示。

將鉆探、管波探測(cè)、孔間CT 成像、孔內(nèi)電視有針對(duì)性地綜合應(yīng)用到巖溶地區(qū)巖土工程勘察中來，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)、補(bǔ)充單一才法的不足，這樣就能有效地查明場(chǎng)地的巖溶發(fā)育、分布和形態(tài)，為勘察報(bào)告的準(zhǔn)確性提供有力的技術(shù)保障。

5 加強(qiáng)后期驗(yàn)槽的控制

由于巖溶地基的復(fù)雜性和特殊性，鉆探孔揭露的地質(zhì)情況僅為“一孔之見”，因此地基開挖過程中，常常出現(xiàn)達(dá)到地勘建議基底標(biāo)高后，樁孔底仍為半巖半土或陡立巖面的情況，尚未滿足基底持力層的要求。因此驗(yàn)槽是勘察工作中非常關(guān)鍵的一道工序。

首先，驗(yàn)槽前應(yīng)查閱地勘資料，并將施工樁號(hào)和鉆孔號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系理清。其次，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)樁孔深度進(jìn)行實(shí)測(cè)，并用絕對(duì)標(biāo)高復(fù)核其是否達(dá)到地勘建議值。最后，查看樁孔底地質(zhì)情況是否與地勘報(bào)告建議持力層一致。

6 結(jié)語

（1）人才是企業(yè)的生命力，唯有提高技術(shù)人員的專業(yè)水平才能使企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力得到提升。

（2）現(xiàn)場(chǎng)第一手資料是編制勘察報(bào)告的基礎(chǔ)，因此現(xiàn)場(chǎng)工作的質(zhì)量直接決定著勘察報(bào)告的可靠性和準(zhǔn)確性。

（3）單一的勘探技術(shù)已經(jīng)不能滿足復(fù)雜場(chǎng)地高要求的勘探要求，只有通過引進(jìn)或研發(fā)新技術(shù)新方法，并與傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行綜合應(yīng)用、集成創(chuàng)新，才能有效解決復(fù)雜的巖土工程勘察問題。