基于綠色理念下巖土工程技術(shù)創(chuàng)新方法與實(shí)踐探索

陳懷珠

天津海濱工程勘察設(shè)計(jì)有限公司

1 引言

巖土工程主要對工程中的巖石、地表、地下進(jìn)行施工的項(xiàng)目，是土木工程重要的組成部分。隨著我國經(jīng)濟(jì)高速的發(fā)展，也帶動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新。在建筑工程領(lǐng)域，人們在施工的過程中不僅注重經(jīng)濟(jì)效益，也開始關(guān)注社會(huì)效益，通過技術(shù)的創(chuàng)新，不斷將綠色的理念應(yīng)用到建筑工程的施工中。而巖土工程是一項(xiàng)系統(tǒng)的復(fù)雜的工程項(xiàng)目，其實(shí)施工技術(shù)橫跨多個(gè)學(xué)科，如力學(xué)、地質(zhì)學(xué)、工程學(xué)等，涉及的知識(shí)非常多，是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程項(xiàng)目，這就使得巖土工程的施工顯得尤為困難。同時(shí)，我國對于巖土工程的質(zhì)量也有著嚴(yán)格的要求，這就需要巖土工程不斷創(chuàng)新技術(shù)，既能滿足巖土工程施工本身的需求，也通過綠色理念的引入滿足社會(huì)的需要。因此，研究巖土工程技術(shù)創(chuàng)新是非常有價(jià)值的。

2 簡述巖土工程技術(shù)

自從我國改革開放以來，我國大力發(fā)展建筑行業(yè)，而巖土工程技術(shù)在建筑施工中應(yīng)用非常廣泛，如橋梁建設(shè)、山區(qū)隧道施工、地鐵施工、公路和鐵路施工等多個(gè)領(lǐng)域。而隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們對巖土工程質(zhì)量和效率都有了更為嚴(yán)格的要求，而想要符合這些標(biāo)準(zhǔn)，就必須不斷提升巖土工程技術(shù)的水平。巖土工程項(xiàng)目施工過程一般是巖土工程的工程人員對整個(gè)工程提前進(jìn)行設(shè)計(jì)，按照巖土工程的施工要求，進(jìn)行研究和分析，得出相關(guān)的數(shù)據(jù)，之后通過模擬試驗(yàn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證和校對，最后進(jìn)行實(shí)際施工。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動(dòng)了科技的創(chuàng)新，許多新的材料和設(shè)備被應(yīng)用與巖土工程的施工中。同時(shí)在巖土工程施工管理中，人們引入了現(xiàn)代信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，對巖土工程的全部過程進(jìn)行管理和控制，從而提升了巖土工程技術(shù)的水平，保證了工程的質(zhì)量。巖土工程在施工中需要應(yīng)用多個(gè)工程學(xué)科知識(shí)，技術(shù)人員憑借自己的專業(yè)知識(shí)對巖土工程的施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地勘測，并根據(jù)勘測的結(jié)果對施工內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。巖土工程的施工地質(zhì)環(huán)境極易受到其他因素的影響而發(fā)生變化，技術(shù)人員需要及時(shí)對施工現(xiàn)場的巖石和土壤進(jìn)行勘測得出具體的數(shù)據(jù)，特別是在施工前一定進(jìn)行測量，從而保證巖土工程施工的安全。技術(shù)人員在勘測現(xiàn)場地質(zhì)情況中，一般是通過對巖石和土壤的強(qiáng)度、透氣性、抗壓性等項(xiàng)目進(jìn)行測定，得出具體的數(shù)據(jù)，從而指導(dǎo)作業(yè)人員進(jìn)行巖土工程的施工[1]。

3 巖土工程特點(diǎn)

3.1 復(fù)雜和多變

巖土工程本身就是一項(xiàng)涉及多個(gè)學(xué)科知識(shí)的復(fù)雜系統(tǒng)性工程，而要將這些內(nèi)容整合起來施工是有一定難度的，這也增加了施工的環(huán)節(jié)，從而使得工程的影響因素增加，使得工程中的不確定性提升。如天氣、地質(zhì)變動(dòng)、工程材料等，這就需要在施工的前期，技術(shù)人員要把這些都考慮進(jìn)去，積極地進(jìn)行實(shí)地勘探和調(diào)查，不斷地優(yōu)化施工內(nèi)容[2]。

3.2 嚴(yán)格性

巖土工程有很大一部分作業(yè)是在地下完成的，而在作業(yè)中經(jīng)常會(huì)使用危險(xiǎn)的爆炸品進(jìn)行施工。而為了保障巖土工程的施工質(zhì)量和安全，就需要作業(yè)人員嚴(yán)格按照施工的流程和要求進(jìn)行操作，從而保證巖土工程的施工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。

4 巖土工程創(chuàng)新實(shí)踐

4.1 工程測試創(chuàng)新實(shí)踐

在巖土工程的施工中，工程測試占據(jù)重要的施工地位，技術(shù)人員通過測試出的數(shù)據(jù)，從而為工程的設(shè)計(jì)人員和現(xiàn)場施工人員提供參考依據(jù)，同時(shí)通過嚴(yán)格的測試，也可以為巖土工程的安全生產(chǎn)和工程質(zhì)量提供保障。目前。我國建筑企業(yè)的巖土測試一般是在室內(nèi)完成的，其測試內(nèi)容主要有力學(xué)試驗(yàn)、監(jiān)測等項(xiàng)目，而在這些測試的過程中需要許多不同的工程技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)作為測試的支撐。當(dāng)前在我國企業(yè)中巖工程測試技術(shù)最常用的分別為坑探技術(shù)和鉆探技術(shù)?？犹郊夹g(shù)常常用于鉆探技術(shù)無法對地質(zhì)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效采集和分析時(shí)選用，這就需要技術(shù)人員選用合適的設(shè)備進(jìn)行勘探作業(yè)。當(dāng)前比較領(lǐng)先的技術(shù)有物探技術(shù)、地震折射波、面波等形式進(jìn)行直接勘測。而鉆探技術(shù)，通過鉆頭對地面以下，不同深度的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。在巖土工程測試中，技術(shù)人員可以根據(jù)二者各自適用的特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)備地運(yùn)其結(jié)合起來使用，從而使得巖土工程的測試更加全面。

4.2 勘探技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐

從上文的巖土工程測試創(chuàng)新我們可以看出，選擇合理的勘探技術(shù)的重要性。適合的勘探技術(shù)選擇能夠保證巖土工程施工的質(zhì)量。技術(shù)人員在實(shí)際的工程測試中，根據(jù)巖土施工的環(huán)境，將鉆探和坑探技術(shù)結(jié)合使用，可以更好地獲取完整的地質(zhì)數(shù)據(jù)，便于技術(shù)人員對巖土類型分類和確定。

目前物探技術(shù)的創(chuàng)新實(shí)踐主要是基于電氣學(xué)、電磁理論等內(nèi)容，將面波、彈性波、電磁波成像等技術(shù)應(yīng)用進(jìn)來，從而完成對地質(zhì)的探測工作。鉆探技術(shù)和坑探技術(shù)都是間接地對地質(zhì)進(jìn)行采樣，通過后期的檢測間接地進(jìn)行勘探工作，而物探則是直接對地質(zhì)情況進(jìn)行勘探，工作效率更高，針對性更強(qiáng)。在勘探的過程中，工作人員要認(rèn)識(shí)到巖土工程的復(fù)雜性，對各種勘探技術(shù)的特點(diǎn)、適用范圍、使用標(biāo)準(zhǔn)、操作流程等進(jìn)行全面認(rèn)真地學(xué)習(xí)，根據(jù)實(shí)際的現(xiàn)場情況，綜合性的考慮問題，在勘探中可以通過多種勘探技術(shù)的應(yīng)用，從而降低勘探的難度，提升勘探的質(zhì)量，從而為巖土工程的地質(zhì)數(shù)據(jù)提供可靠、全面的數(shù)據(jù)支持[3]。

4.3 觸探技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐

巖土工程在對地質(zhì)勘探中，鉆探和坑探的應(yīng)用都需要將探頭深入巖土之下，這就需要觸探技術(shù)的創(chuàng)新。在巖土工程探頭使用中一般分為靜力觸探和動(dòng)力觸探。

巖土工程在勘探的過程中，會(huì)將探頭深入到巖土地表之下，通過對探頭加壓，將靜力傳導(dǎo)至探頭上，從而推動(dòng)探頭在巖土層中前進(jìn)，在探頭行進(jìn)的過程中，由于地下土質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同，探頭遇到的阻力也不同，根據(jù)這些可以對地下土層的物理性質(zhì)進(jìn)行確定，如承受力、變形情況等特性。當(dāng)工作人員選用靜力觸探的技術(shù)時(shí)，就需要按照巖土工程的具體情況和施工環(huán)境合理選擇施工的探頭。在靜力觸探的應(yīng)用中，探頭一般分為孔壓、單橋、雙橋者三種類型。在對探頭加壓時(shí)，也有三種方式，分別為人力加壓、液壓加壓、機(jī)械加壓。不同類型的土層和地基地承受力可以通過靜力觸探技術(shù)進(jìn)行確定。然而由于我國和國際的分辨標(biāo)準(zhǔn)有所不同，靜力觸探識(shí)別的較低，最終導(dǎo)致很少有建筑企業(yè)在巖土工程中使用該項(xiàng)技術(shù)。

動(dòng)力觸探可以對地質(zhì)的物理性質(zhì)進(jìn)行確定，這種觸探是利用圓錐來實(shí)現(xiàn)的。一般按照重量可分為輕、重、超重這三種類型。在日常的作業(yè)中，由于輕型動(dòng)力觸探設(shè)備體型小巧，操作簡便，能夠勝任大多數(shù)的勘探作業(yè)，因此使用頻率較高。

4.4 漿固碎石樁創(chuàng)新實(shí)踐

巖土工程有也會(huì)在公路和橋梁的施工中出現(xiàn)，其一般是對軟土地基進(jìn)行施工，而采用的施工方式一般為復(fù)合式。在復(fù)合式施工中，碎石樁選取的體積都非常小，且樁體相對松散，碎石樁本身的強(qiáng)度很弱，施工人員一般只對碎石樁的樁體進(jìn)行簡單加固，而與樁體接觸的地面則沒有進(jìn)行固化處理。

碎石樁復(fù)合式施工流程少，操作簡單，對技術(shù)要求不高，人員、物力、財(cái)力投入相對較少。因此，在公路建設(shè)的過程中被廣泛地應(yīng)用。然而由于碎石樁自身松散的特點(diǎn)，導(dǎo)致其本身強(qiáng)度不大，承載能力弱，當(dāng)對碎石樁上承載其他物資時(shí)，地基會(huì)承受更多的重力，從而導(dǎo)致下沉。因此，這種施工方式?jīng)Q定了碎石樁復(fù)合式施工不能用于較大的承載施工中。雖然之后可以通過灌漿填補(bǔ)這種技術(shù)的漏洞，但灌漿在剛性樁中最為適宜。

漿固碎石樁技術(shù)根據(jù)碎石樁復(fù)式施工的特點(diǎn)和灌漿技術(shù)進(jìn)行分析，將二者有機(jī)統(tǒng)一起來，提前對碎石樁周圍的土壤預(yù)埋管線，當(dāng)對碎石樁作業(yè)完成后，對地面進(jìn)行灌漿操作，從而實(shí)現(xiàn)對地面的加固。通過這種施工的施工方式，碎石樁與地面的巖土層通過灌漿得到了加固，提升了地面的承載能力，避免了地基出現(xiàn)下沉的現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)，碎石樁在施工的過程中，所選用的都是建筑廢棄的石料、鋼材等建筑材料，施工單位通過廢物利用，不僅不需要對花費(fèi)大量的時(shí)間、人力和財(cái)力處理建筑廢棄物，還可以通過建筑廢棄物在漿固碎石樁中的應(yīng)用，降低了施工成本，節(jié)約了社會(huì)資源，這非常符合巖土工程的綠色理念。

4.5 現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁創(chuàng)新實(shí)踐

PCC樁技術(shù)就是現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁技術(shù)。我國在巖土工程的施工中，作業(yè)環(huán)境有很多都是在軟土上進(jìn)行的，這就非常容易發(fā)生地基下沉的現(xiàn)象。巖土工程的技術(shù)人員參考了多方面的學(xué)科知識(shí)和環(huán)境情況，分析總結(jié)，尋找解決這種問題的方法。經(jīng)過研究人員的不懈努力和反復(fù)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，樁體的受力點(diǎn)主要發(fā)生在樁體的側(cè)面和樁體與地面接觸的部分，產(chǎn)生的力分別為摩擦力和阻力。在試驗(yàn)中，通過對結(jié)構(gòu)不同的樁體變量進(jìn)行對比，分別制作出空心的樁體和實(shí)心的樁體進(jìn)行承載測試，試驗(yàn)表明，空心的樁體承載能力更強(qiáng)。而現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁技術(shù)就是基于以上的試驗(yàn)原理，經(jīng)過調(diào)整和創(chuàng)新后，樁體在制作的過程中降低了混凝土的使用，而通過空心的應(yīng)用，提高了樁體的承載力，從而減少地基下沉現(xiàn)象的發(fā)生。

現(xiàn)澆混凝土大直徑管樁技術(shù)需要的設(shè)備一般包括沉降模、分流器、基座、動(dòng)力器等。通過兩個(gè)固定的鋼管，進(jìn)行加固處理，提高沉模的直徑使得其下半部分和內(nèi)外兩側(cè)的邊緣形成造模漿器樁基阻力得到了降低。同時(shí)，在沉模器的送料入口處加裝分流裝置，使得混凝土充分?jǐn)嚢瑁档土耸┕さ碾y度?，F(xiàn)澆混凝土大直徑管樁技術(shù)，通過引入自動(dòng)化技術(shù)，加強(qiáng)了施工過程中的控制，減少了人工的參與，節(jié)約了大量的人力資源，為建筑企業(yè)的施工降低了生產(chǎn)成本。

4.6 引入衛(wèi)星定位測量

GPS 定位技術(shù)，即衛(wèi)星定位技術(shù)。受到巖土工程施工環(huán)境復(fù)雜的影響，GPS 定位技術(shù)以其方便、高精度等技術(shù)特點(diǎn)，可以完成對復(fù)雜的地理環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，避免了建筑單位采用傳統(tǒng)的勘探方式，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，節(jié)約了大量的資金投入。建筑單位想要采用GPS進(jìn)行測量，前期就需要做好大量的準(zhǔn)備工作，從而保證測量的順利進(jìn)行和數(shù)據(jù)的有效、完整、真實(shí)。例如提前將測量中需要使用的設(shè)備進(jìn)行歸類、整理，測試設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，如定位裝置、通信設(shè)備等。之后選擇在晴天清晨，有利于數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。而GPS 技術(shù)可以和多個(gè)自動(dòng)化設(shè)備連接，提高了測量的效率和準(zhǔn)確性。

5 結(jié)束語

綜上所述，我國巖土工程技術(shù)和國際水平還有巨大的差距，技術(shù)人員應(yīng)該利用好綠色理念和國際的先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合本國和實(shí)際施工環(huán)境，進(jìn)行創(chuàng)新，從而推動(dòng)我國巖土工程技術(shù)的發(fā)展和革新。