巖土工程勘察與地基處理問題及對策

吳文遠(yuǎn)

廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 廣東 廣州 510000

引言

為確保巖土工程整體施工設(shè)計(jì)的可靠性，還需重視巖土工程的前期勘測工作，獲取足夠的地基施工參考信息，有效處理地基，增強(qiáng)地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。但是為保障地基勘察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，還需嚴(yán)格的規(guī)范巖土地質(zhì)分析、地質(zhì)勘測流程，完善巖土工程地基處理技術(shù)，為優(yōu)化各類建設(shè)項(xiàng)目巖土工程的施工設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

1 巖土工程勘察與地基處理相關(guān)定義

巖土工程勘察是建筑、道路、橋梁工程建設(shè)前期的基礎(chǔ)工作，巖土勘察的主要內(nèi)容是評估地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、地基內(nèi)土壤的均勻性，計(jì)算地基承載力，為后期工程設(shè)計(jì)提供詳細(xì)的參考信息。巖土工程勘測指標(biāo)具體包括施工區(qū)域的地質(zhì)條件，如地理環(huán)境、水文、氣象、地形地貌、地基構(gòu)成、地基特點(diǎn)等內(nèi)容。相關(guān)人員完成巖土工程勘察作業(yè)后，需編纂地質(zhì)勘查報(bào)告。隨后系統(tǒng)分析地基承載力、特征值、壓縮模量等參數(shù)，并依據(jù)地基物理學(xué)性質(zhì)開展土工試驗(yàn)，演算所獲取的參考數(shù)據(jù)，為巖土工程施工、地基工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。使設(shè)計(jì)方利用真實(shí)、有效的巖土工程勘測數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)符合建設(shè)要求的施工方案，突出巖土工程勘察效果，保障巖土工程地基處理質(zhì)量。

總的來說，對于各類工程而言，巖土勘察、地基處理質(zhì)量影響著工程安全性能，會(huì)造成難以預(yù)計(jì)的損失或傷亡。因此，建設(shè)方只有提前做好巖土工程勘察、地基處理工作，獲取足夠、準(zhǔn)確、真實(shí)的勘測數(shù)據(jù)，才能全面反映項(xiàng)目施工范圍內(nèi)的地質(zhì)特性，才能全面分析巖土層結(jié)構(gòu)，為建筑、道路工程施工建設(shè)打好基礎(chǔ)[1]。一方面，工程建設(shè)中，施工基礎(chǔ)工作與巖土工程勘察息息相關(guān)，地質(zhì)勘查、巖土勘測、地基處理是工程建設(shè)的前期準(zhǔn)備工作，為保障工程建設(shè)整體質(zhì)量，還應(yīng)持續(xù)完善巖土工程勘察措施，有序地完成地基構(gòu)建中的各項(xiàng)施工任務(wù)。另一方面，巖土勘察數(shù)據(jù)會(huì)反向驗(yàn)證地基處理可靠性，夯實(shí)工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，建設(shè)高質(zhì)量的建筑物、道路橋梁或其他工程，為我國經(jīng)濟(jì)事業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展打好基礎(chǔ)。

2 巖土工程勘察與地基處理問題

2.1 地質(zhì)勘測難度大

巖土工程地基處理中存在的問題主要體現(xiàn)在兩方面：其一，工程建設(shè)中，巖土層本身的結(jié)構(gòu)差異大，且存在內(nèi)部結(jié)構(gòu)空洞、地下物不明、風(fēng)化程度不一等問題，而不同的巖土地質(zhì)無法通過巖土勘察準(zhǔn)確判斷。所以在巖土工程勘察時(shí)，勘測人員往往無法獲取全面、完整的巖土地質(zhì)信息，難以準(zhǔn)確地顯示巖土層內(nèi)部各類物質(zhì)的分布狀態(tài)。另一方面，獲取巖土層各項(xiàng)參數(shù)是巖土工程勘察的目標(biāo)之一，但在實(shí)際勘察工作中通常無法獲取巖土內(nèi)部的土樣，繼而在計(jì)算巖土承載力、變形指標(biāo)等參數(shù)的難度大，巖土信息采集不完整，不利于巖土工程基礎(chǔ)性建設(shè)。

2.2 巖土勘察不到位

巖土工程地基處理前期，施工人員需通過巖土勘察為地基施工做好準(zhǔn)備，為后期地基處理、工程建設(shè)打好基礎(chǔ)。但受多種因素影響，現(xiàn)階段巖土工程勘察工作卻存在人員不重視、勘察不到位等問題，從而使得巖土工程地基處理前提準(zhǔn)備不足，所獲取的地質(zhì)信息、地基情況較少，地基施工難度增加[2]。此外，少數(shù)施工單位因沒有認(rèn)識到巖土工程勘察的重要性，整體勘察操作形式化，勘察流程不規(guī)范，導(dǎo)致巖土勘察功能失效。

3 巖土工程勘察與地基處理的有效對策

3.1 創(chuàng)新巖土勘察方法

為保障巖土工程勘察工作質(zhì)量，夯實(shí)地基施工設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，還應(yīng)引進(jìn)計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，創(chuàng)新巖土勘察方法，用信息化、智慧化的勘察手段，準(zhǔn)確分析巖土工程范圍內(nèi)的地質(zhì)信息。具體來說，相關(guān)企業(yè)可基于互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)建設(shè)“巖土工程勘察實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)”，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察的標(biāo)準(zhǔn)化、流程化管理目標(biāo)，且具有成圖建模、撰寫勘察報(bào)告、獲取地質(zhì)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析巖土層結(jié)構(gòu)等功能。同時(shí)可滿足智能處理巖土工程勘察信息，提升巖土工程勘察質(zhì)量的基本要求，對促進(jìn)行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展有著不可忽視的價(jià)值。

巖土工程勘察系統(tǒng)由GPS定位裝置、數(shù)據(jù)傳感器、無線傳輸設(shè)備、固定儀器、攝像裝置等組件構(gòu)成。在各類軟件、硬件的支撐下，巖土勘察任務(wù)可有序完成，整體勘察效率明顯提高，能夠?yàn)榈鼗幚硖峁┤妗?zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)?；趲r土勘察實(shí)時(shí)系統(tǒng)，相關(guān)人員可用無線傳感設(shè)備的實(shí)時(shí)性、交互性特點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)巖土勘察中存在的問題，糾正地質(zhì)參數(shù)，遠(yuǎn)程控制勘察數(shù)據(jù)，編纂地質(zhì)報(bào)告，排查巖土勘察外業(yè)中的安全風(fēng)險(xiǎn)。從而利用所獲取的巖土勘察信息，計(jì)算地基設(shè)計(jì)承載的實(shí)現(xiàn)方式，精準(zhǔn)設(shè)計(jì)巖土工程地基施工方案，確保地基施工后的穩(wěn)定性、可靠性[3]。

3.2 重視巖土勘察前期準(zhǔn)備

巖土工程勘察、地基處理前期，還需做好前期準(zhǔn)備工作，為后續(xù)施工作業(yè)提供支持。首先，制定詳細(xì)、可參考的工作制度，科學(xué)劃分工作等級，確定巖土工程勘察、地基處理中不同重要程度的工作。隨后調(diào)查分析巖土工程勘察與地基處理伴有的常見問題，分析各類問題的風(fēng)險(xiǎn)等級，并制定詳細(xì)的應(yīng)對方案、管理制度，引導(dǎo)施工人員有效處理相關(guān)問題。其次，保證巖土工程設(shè)計(jì)合理性，重復(fù)檢驗(yàn)巖土勘察報(bào)告質(zhì)量，同時(shí)篩選最優(yōu)的巖土地基處理方案，優(yōu)化巖土工程設(shè)計(jì)。在此期間，施工單位可組織設(shè)計(jì)方、施工方、技術(shù)方共同討論各項(xiàng)維妮塔的解決方法，完善巖土工程施工設(shè)計(jì)方案，制定精細(xì)化的工作制度。最后，引進(jìn)新型、成熟的巖土勘察技術(shù)，提升巖土工程勘察質(zhì)量，并樹立可持續(xù)發(fā)展的基本觀念，不斷記錄分析巖土勘察經(jīng)驗(yàn)，為巖土工程后期建設(shè)提供技術(shù)支持[4]。

3.3 健全巖土勘測與地基施工管理機(jī)制

首先，加強(qiáng)巖土工程施工區(qū)域調(diào)查工作，從氣候、土壤、地質(zhì)條件、施工地形等方面推進(jìn)巖土勘測與地基處理工作，制定科學(xué)的施工管理方案，為巖土工程建設(shè)打好基礎(chǔ)。另外，施工單位還需重視巖土勘察、地基處理人才培養(yǎng)，不斷提高勘測人員、施工技術(shù)人員的綜合素質(zhì)，使其用積極、正確的態(tài)度對待巖土勘察與地基處理工作。其次，充分了解巖土工程施工信息，分析巖土勘察與地基處理方案的可行性，規(guī)范人員操作行為，同時(shí)匯總巖土工程相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)化管理巖土工程建設(shè)工作。最后，施工單位各管理部門應(yīng)加強(qiáng)巖土工程勘察、地基處理等工作的審查力度，及時(shí)對巖土勘測、基坑開挖、地基填充、地基夯實(shí)處理等工作的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，并提出對應(yīng)的改進(jìn)措施。

3.4 完善巖土地基處理技術(shù)體系

巖土工程地基處理作為工程建設(shè)的基礎(chǔ)工作，為確保地基施工處理效果，調(diào)整地基內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)地基承載力、穩(wěn)定性。相關(guān)人員應(yīng)完善巖土地基處理技術(shù)體系，同時(shí)結(jié)合巖土勘察實(shí)際情況，科學(xué)選擇巖土處理技術(shù)。目前，巖土工程地基處理技術(shù)包括“強(qiáng)夯法”“高壓噴射注漿法”“CFG樁加固法”等技術(shù)，不同地基處理技術(shù)其側(cè)重點(diǎn)會(huì)有著明顯差異，施工單位應(yīng)按照地基處理技術(shù)的實(shí)踐優(yōu)勢，完善地基處理方案[5]。

首先，強(qiáng)夯法。強(qiáng)夯法是借助捶擊質(zhì)量為8t左右的重錘夯實(shí)巖土土層，重錘自10～20m高空下落時(shí)，往往會(huì)對巖土土層產(chǎn)生較大沖擊，使地基結(jié)構(gòu)在沖擊波作用下承受較大應(yīng)力，從而增強(qiáng)地基密實(shí)度，控制巖土工程地基壓縮性。巖土工程地基處理中，強(qiáng)夯法具有加固效果好、操作簡單等優(yōu)勢，能夠有效地夯實(shí)雜填土、砂性土。但由于強(qiáng)夯法在施工時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大震動(dòng)，且伴有明顯噪音，所以無法應(yīng)用在周邊房屋較為密集的建筑工程中。

其次，高壓噴射注漿法。巖土工程勘察結(jié)束后，地基處理的關(guān)鍵在于增強(qiáng)地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，高壓噴射注漿法是使用鉆機(jī)在地基上打孔后，將配置好的漿液倒入注漿設(shè)備內(nèi)，并將注漿管道移動(dòng)到特定位置，插入地基土層內(nèi)，隨后通過“高壓噴射”的方式，使?jié){液噴射出來進(jìn)入土體，形成穩(wěn)定的地基結(jié)構(gòu)。通常情況下，高壓注漿噴射后，地基內(nèi)的漿液會(huì)逐漸凝固，并于地基土層相互融合成為樁土結(jié)合的復(fù)合地基，地基本身的承載力明顯提高，在后期建設(shè)中巖土工程地基變形情況減少，有利于加固地基結(jié)構(gòu)，改善巖土工程地基結(jié)構(gòu)，為工程施工建設(shè)打好基礎(chǔ)。

最后，CFG樁加固法，在巖土工程地基處理中，CFG樁同樣有著不可忽視的應(yīng)用價(jià)值。CFG樁加固法在地基處理中的應(yīng)用是利用地基褥墊層、CFG樁體、樁體周圍的土層構(gòu)成穩(wěn)定性強(qiáng)、承載力強(qiáng)的復(fù)合地基。采用CFG樁地基加固法時(shí)，樁體本身能夠起到良好的支撐作用，同時(shí)可穩(wěn)定地基結(jié)構(gòu)，增加地基荷載力。相較于強(qiáng)夯法、高壓噴射注漿法，CFG樁加固法的施工操作較為復(fù)雜，要求施工人員在處理巖土工程地基時(shí)，從樁機(jī)選擇、鉆孔、CFG樁預(yù)制等環(huán)節(jié)加強(qiáng)質(zhì)量管理，優(yōu)化地基處理方案。

一方面，施工人員可依據(jù)巖土工程勘察結(jié)果，篩選對應(yīng)型號的樁機(jī)，并結(jié)合地基水文條件應(yīng)用灌注成樁技術(shù)，配置樁體材料。如60mm的黏性土、砂土、鵝卵石，確定材料類型后，鋪設(shè)5m厚度的地基。另一方面，明確混凝土泵、拌和設(shè)備、攪拌設(shè)備的施工參數(shù)，合理使用地基處理中的施工機(jī)械，確保CFG樁成樁質(zhì)量。CFG樁固結(jié)、定型后，將其布設(shè)在巖土工程地基施工范圍內(nèi)，增強(qiáng)地基穩(wěn)定性。

充分掌握巖土工程地基處理技術(shù)體系后，施工單位可在深入分析巖土工程勘察結(jié)果后，借助BIM、計(jì)算機(jī)等技術(shù)，模擬不同技術(shù)在地基處理中的實(shí)際效果，比對強(qiáng)夯法、高壓噴射注漿法、CFG樁加固法等技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，繼而選擇出最優(yōu)的地基處理方案。施工過程中，還需為員工樹立創(chuàng)新意識，使其以“提升巖土工程地基處理質(zhì)量”為目標(biāo)，持續(xù)在施工作業(yè)中改進(jìn)各項(xiàng)地基施工技術(shù)，積累更多的地基處理經(jīng)驗(yàn)，滿足不同地質(zhì)條件下地基處理的基本要求。例如，對于土層松散的地質(zhì)條件，應(yīng)重視地基的夯實(shí)處理，必要時(shí)可聯(lián)合應(yīng)用各類地基處理技術(shù)，制定復(fù)合型的地基施工方案，強(qiáng)化巖土工程地基處理效果，使巖土工程如期竣工。需要注意的是，施工單位應(yīng)正確認(rèn)知巖土工程勘察價(jià)值，提高巖土勘察信息利用率，更為詳細(xì)地為巖土工程建設(shè)提供施工數(shù)據(jù)，為我國各類工程建設(shè)水平的提升創(chuàng)造有利條件。

4 結(jié)束語

綜上所述，巖土工程勘察、巖土地基處理是工程建設(shè)的基礎(chǔ)工作，只有進(jìn)一步規(guī)范巖土勘察流程，引進(jìn)先進(jìn)的勘察技術(shù)、巖土勘測手段才能獲取準(zhǔn)確的地質(zhì)信息。從而將其應(yīng)用在巖土工程地基施工設(shè)計(jì)中，有效地完成地基處理，增強(qiáng)巖土工程地基的穩(wěn)定性。有效降低地基沉降、處理難度大等常見問題，構(gòu)建科學(xué)的巖土工程勘察、地基處理技術(shù)體系，提升巖土工程建設(shè)水平。