巖土工程樁基施工與勘察分析

史 超

(江蘇省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)，江蘇 鎮(zhèn)江 212300)

0 引 言

針對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)層面分析，與巖土工程相關(guān)的工作內(nèi)容大多集中在施工方面，而與巖土工程勘察有關(guān)的工作幾乎完全被忽視[1]。當(dāng)工程項(xiàng)目在施工作業(yè)前沒有落實(shí)勘察工作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)施工行為偏差、工程材料與資源浪費(fèi)等問題，這些問題會(huì)在不同程度上對(duì)工程施工成果埋下安全隱患。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)此項(xiàng)工作的優(yōu)化，規(guī)范勘察作業(yè)行為，下文將以某工程為例，對(duì)此項(xiàng)工作展開進(jìn)一步的設(shè)計(jì)。

1 巖土工程樁基施工與勘察中的潛在問題分析

在一個(gè)完整的巖土工程中，對(duì)于樁基結(jié)構(gòu)的施工，是整個(gè)工程當(dāng)中的重要基礎(chǔ)和支撐[2]。而要提高樁基施工的質(zhì)量，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注施工前對(duì)該作業(yè)區(qū)域的巖土勘察工作，選擇技術(shù)水平較高、工作能力較強(qiáng)的專項(xiàng)人員執(zhí)行此項(xiàng)工作，進(jìn)行巖土數(shù)據(jù)的獲取。通過對(duì)獲取數(shù)據(jù)的高精度分析，對(duì)工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行決策與優(yōu)化。

目前，大部分建設(shè)單位與施工單位已認(rèn)識(shí)到了勘察工作在樁基施工中的重要性，但由于此項(xiàng)工作在執(zhí)行中存在一些短板與潛在問題，導(dǎo)致勘察與施工在具體實(shí)施過程中存在安全隱患[3]。下文將從四個(gè)方面，對(duì)此項(xiàng)工作在實(shí)施中的潛在不足展開分析。

第一，在對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行勘察時(shí)發(fā)現(xiàn)，大部分現(xiàn)場(chǎng)工作人員都存在專業(yè)性差的問題，在與勘察技術(shù)人員進(jìn)行交流時(shí)發(fā)現(xiàn)，少部分崗位人員甚至沒有接受過專業(yè)的崗前培訓(xùn)便直接入職參與技術(shù)工作。此部分人員對(duì)于專業(yè)知識(shí)與勘察技術(shù)的理解不夠透徹，他們?cè)诠ぷ髦?，?duì)于技術(shù)的探討深度不夠，執(zhí)行勘察作業(yè)行為時(shí)，對(duì)其個(gè)人行為的要求不嚴(yán)格[4]。一旦在勘察施工現(xiàn)場(chǎng)遇到突發(fā)性事故，他們便會(huì)手足無措，甚至無法理性、客觀地解決與處理問題。

第二，施工區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)化地圖對(duì)于施工與勘察工作而言都具有十分重要的意義，技術(shù)人員可以通過對(duì)地圖的分析，圈定關(guān)鍵勘察區(qū)域與次要勘察區(qū)域，并根據(jù)地圖上標(biāo)注的建筑物進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察與施工的輔助，甚至可以參照地圖上不同構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)、方位等參數(shù)進(jìn)行勘察決策。但綜合此項(xiàng)工作的實(shí)施現(xiàn)狀可以看出，大部分巖土工程在勘察與施工階段，可提供給技術(shù)人員的地圖存在模糊性特點(diǎn)，不僅可參考的內(nèi)容不足，同時(shí)也無法提供技術(shù)人員決策數(shù)據(jù)。此外，由于勘察工作缺少大量的資料作為支撐，技術(shù)人員無法及時(shí)掌握并了解現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況與前端需求，經(jīng)常出現(xiàn)勘察成果與實(shí)際需求數(shù)據(jù)存在偏差的現(xiàn)象。

第三，在勘察工作時(shí)，如果現(xiàn)場(chǎng)選擇了優(yōu)化的技術(shù)作為勘察施工的支撐，會(huì)降低工程實(shí)施中一些不確定因素對(duì)工程實(shí)施造成的困擾[5]。但目前，大部分勘察施工在技術(shù)選擇方面存在一定的隨機(jī)性，技術(shù)人員無法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況與需求，選擇與地質(zhì)環(huán)境匹配的工程技術(shù)，甚至在遇到復(fù)雜的巖土環(huán)境時(shí)，無法冷靜地思考問題，最終導(dǎo)致使用方法與設(shè)計(jì)方案存在科學(xué)性與規(guī)范性差的問題，這種問題將對(duì)工程后續(xù)施工埋下較大的安全隱患。

第四，在完成巖土勘察作業(yè)后，相關(guān)地質(zhì)數(shù)據(jù)與勘察結(jié)果數(shù)據(jù)一般都將先通過云端被存儲(chǔ)到終端，并在完成此區(qū)域所有覆蓋范圍的勘察后再進(jìn)行數(shù)據(jù)集中分析。但此種做法是十分不科學(xué)的。勘察工作從開始到結(jié)束會(huì)經(jīng)歷一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間，在此過程中勘察的數(shù)據(jù)將失去時(shí)效性[6]，或在集中整理勘察結(jié)果數(shù)據(jù)時(shí)才發(fā)現(xiàn)某一項(xiàng)或某一類數(shù)據(jù)缺失，又需要技術(shù)人員到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行二次勘察，這就增加了勘察工程的潛在人力成本，導(dǎo)致勘察工作失去了其本質(zhì)意義。

2 巖土工程樁基施工要點(diǎn)

為了提高巖土工程中樁基施工的質(zhì)量，并在保證其質(zhì)量的前提條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)其施工效率的進(jìn)一步提升，針對(duì)巖土工程樁基施工的具體流程，對(duì)其施工要點(diǎn)進(jìn)行分析[7]。巖土工程樁基施工流程示意圖如圖1所示。

圖1 巖土工程樁基施工流程示意圖

基于上述巖土工程樁基的施工流程，分別從預(yù)制樁施工、鉆孔灌注施工、斷樁施工三個(gè)方面對(duì)其施工要點(diǎn)進(jìn)行分析。

2.1 預(yù)制樁施工

在進(jìn)行樁基施工的過程中，預(yù)制樁施工技術(shù)的顯著優(yōu)勢(shì)使得這項(xiàng)技術(shù)得到了廣泛地應(yīng)用。針對(duì)當(dāng)前巖土工程中采用的預(yù)制樁使用方案，其技術(shù)上較為傳統(tǒng)，最終施工效果精度無法得到有效保障，常常出現(xiàn)樁身位置偏差或樁身傾斜的問題，需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化[8]。在實(shí)際開展這項(xiàng)施工內(nèi)容時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)預(yù)制樁結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理控制。在對(duì)預(yù)制樁結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇適用于巖土工程的施工材料和施工結(jié)構(gòu)，樁身混凝土結(jié)構(gòu)選用密度大且抗腐蝕性能強(qiáng)的材料，達(dá)到提高施工工效的目的。由于預(yù)制樁的樁長(zhǎng)更容易控制，因此能夠有效減少截樁或多次截樁，進(jìn)一步縮短施工工期，提高施工效率。在對(duì)預(yù)制樁進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，主要針對(duì)其承載力進(jìn)行計(jì)算，單樁豎向的承載力計(jì)算公式為：

(1)

式中：R為預(yù)制樁單樁豎向的承載力；K為安全系數(shù)，在巖土工程當(dāng)中，K的取值一般為2；Quk為預(yù)制樁單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。在對(duì)預(yù)制樁的數(shù)量進(jìn)行選擇時(shí)，由于其框架柱結(jié)構(gòu)屬于偏心受壓，因此需要充分考慮到偏心放大系數(shù)，將其取值設(shè)定在1.1～1.2，進(jìn)一步得出預(yù)制樁數(shù)量的計(jì)算公式為：

(2)

式中：n為預(yù)制樁的數(shù)量；F為承臺(tái)地層土地基承載力；δ為偏心放大系數(shù)。通過上述公式計(jì)算得出預(yù)制樁數(shù)量最小值。在進(jìn)行預(yù)制樁的設(shè)計(jì)施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分遵循上述設(shè)計(jì)參數(shù)，以確保最終的預(yù)制樁施工的質(zhì)量符合實(shí)際工程需要。

2.2 鉆孔灌注施工

針對(duì)鉆孔灌注施工經(jīng)常出現(xiàn)孔位上的傾斜問題，綜合分析鉆孔的實(shí)際特點(diǎn)，采取相應(yīng)的處理措施。在實(shí)際鉆孔灌注過程中，若選擇鉆進(jìn)的位置土質(zhì)松散，則泥漿護(hù)壁的效果無法達(dá)到預(yù)期，在護(hù)筒結(jié)構(gòu)的周圍缺少了黏土填充，并且一旦出現(xiàn)鉆孔操作時(shí)間和速度不符合設(shè)計(jì)方案要求的問題，則會(huì)進(jìn)一步造成灌注樁的空間上出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象影響施工進(jìn)度。針對(duì)這一問題，在施工過程中應(yīng)當(dāng)充分明確鉆進(jìn)的具體位置以及該位置上的土質(zhì)情況，并在實(shí)際鉆孔時(shí)，對(duì)其時(shí)間和速度進(jìn)行嚴(yán)格控制。

2.3 斷樁施工

造成斷樁問題產(chǎn)生的原因較多，最常見的斷樁問題出現(xiàn)在混凝土灌注這一環(huán)節(jié)當(dāng)中。在進(jìn)行混凝土材料灌注時(shí)，施工人員應(yīng)當(dāng)充分落實(shí)對(duì)各個(gè)施工內(nèi)容的分析和優(yōu)化，綜合考慮造成斷樁問題產(chǎn)生的各類因素，并結(jié)合科學(xué)分析的方法對(duì)各個(gè)因素進(jìn)行排查，最終找出最容易造成斷樁問題產(chǎn)生的因素，并針對(duì)性地提出合理應(yīng)對(duì)措施，從而降低或避免斷樁問題。

3 巖土工程勘察方法設(shè)計(jì)

3.1 勘察手段及技術(shù)選擇

在進(jìn)行樁基施工時(shí)，其勘察結(jié)果的有效性直接影響到施工的質(zhì)量。因此，為了確保最終的勘察結(jié)果符合后續(xù)樁基施工的需要，應(yīng)針對(duì)其勘察手段以及勘察技術(shù)進(jìn)行選擇。當(dāng)前常見的勘察手段包括地質(zhì)測(cè)繪、勘探取樣等。針對(duì)不同的巖土工程地質(zhì)情況以及工程實(shí)際需要，對(duì)其進(jìn)行合理選擇。同時(shí)，在開展實(shí)際勘察工作時(shí)，還可以通過結(jié)合巖土工程地質(zhì)建模的方法，在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)勘察結(jié)果的進(jìn)一步科學(xué)化。巖土工程地質(zhì)建模一般流程示意圖如圖2所示。

圖2 巖土工程地質(zhì)建模一般流程示意圖

按照?qǐng)D2中的內(nèi)容，在進(jìn)行各項(xiàng)地質(zhì)勘察工作時(shí)，充分結(jié)合構(gòu)件的模式實(shí)現(xiàn)對(duì)工程地質(zhì)情況的系統(tǒng)化分析。在上述構(gòu)建的巖土工程地質(zhì)模型的基礎(chǔ)上，所有的勘察數(shù)據(jù)都是通過各個(gè)測(cè)點(diǎn)資料得到的，各測(cè)點(diǎn)的幾何特征類型數(shù)據(jù)和屬性特征類型數(shù)據(jù)都能夠?yàn)榭辈旒昂罄m(xù)分析提供依據(jù)。在數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上，通過分析進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)巖土工程地質(zhì)構(gòu)成情況的解釋。同時(shí)，在明確連接規(guī)則的基礎(chǔ)上，針對(duì)獲取到的各個(gè)勘察結(jié)果進(jìn)行整合與連接，能夠形成一個(gè)具有網(wǎng)狀曲面結(jié)構(gòu)的圖形，從而在空間層面上實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)勘察結(jié)果的描述。通過模型當(dāng)中面、線、點(diǎn)等實(shí)現(xiàn)對(duì)巖土工程勘察位置、地質(zhì)形狀、屬性等內(nèi)容的表示，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)施工區(qū)域地質(zhì)情況的可視化描述，為后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)勘察檢驗(yàn)與檢測(cè)提供重要依據(jù)。

3.2 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)勘察校驗(yàn)檢測(cè)

在對(duì)巖土工程進(jìn)行勘察時(shí)，針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的勘查檢驗(yàn)與檢測(cè)在項(xiàng)目當(dāng)中起到連接和貫穿的作用。因此，對(duì)勘察內(nèi)容應(yīng)當(dāng)給予更高的關(guān)注，并嚴(yán)格按照檢測(cè)工作要求完成各項(xiàng)任務(wù)。在檢測(cè)過程中，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整合和處理，技術(shù)人員在完成檢測(cè)后需要充分明確巖土工程中巖土的具體性狀。同時(shí)，還可通過多區(qū)域多點(diǎn)化的數(shù)據(jù)采集方式，進(jìn)一步提高對(duì)巖土勘察數(shù)據(jù)的分析有效性，以此促進(jìn)整個(gè)工程項(xiàng)目的安全性進(jìn)一步提升。

4 勘察方法對(duì)比分析

選擇某地區(qū)在建巖土工程作為此次實(shí)驗(yàn)的試點(diǎn)工程，根據(jù)工程樁基施工需求，編制針對(duì)此區(qū)域的巖土工程勘察作業(yè)流程，如圖3所示。

圖3 編制巖土工程勘察作業(yè)流程示意圖

在此基礎(chǔ)上，對(duì)此工程的勘察等級(jí)進(jìn)行確定，等級(jí)確定標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 巖土工程勘察等級(jí)

完成勘察工作的前期準(zhǔn)備工作后，使用本文設(shè)計(jì)的勘察方法與傳統(tǒng)方法，對(duì)此工程項(xiàng)目的相同區(qū)域進(jìn)行勘察，隨機(jī)選擇8個(gè)勘察點(diǎn)，對(duì)兩種方法的勘察深度進(jìn)行比對(duì)，結(jié)果見表2。

表2 兩種勘察方法的有效勘察深度

從對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，本文勘察方法的有效勘察深度大于傳統(tǒng)勘察方法的有效勘察深度，由此可見，應(yīng)用本文勘察方法得到的結(jié)果數(shù)據(jù)具有更高的價(jià)值，可以為工程后續(xù)施工作業(yè)提供更加真實(shí)、可靠的決策數(shù)據(jù)。

5 結(jié)束語

巖土工程勘察工作是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的工作，隨著巖土工程在建筑領(lǐng)域內(nèi)覆蓋范圍的增加，施工方已經(jīng)認(rèn)識(shí)到此項(xiàng)工作的重要性，并提出了針對(duì)不同地質(zhì)環(huán)境與工程條件的勘察方案。本文在此次研究中，也設(shè)計(jì)了一種針對(duì)巖土工程的全新勘察方案，完成設(shè)計(jì)后，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了此方法在實(shí)際應(yīng)用中的效果要優(yōu)于傳統(tǒng)方法?？梢詾楹罄m(xù)工程施工提供更加完善的決策數(shù)據(jù)作為參照，通過對(duì)勘察數(shù)據(jù)的深度分析，可以解決工程施工中一些潛在問題，保證巖土工程中樁基施工項(xiàng)目的順利實(shí)施。