勘察全過程典型質(zhì)量事故誘因分析及防治

周玉鳳，鄭春柳，王 釵

（1.北京城建勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，北京 100101；2.城市軌道交通深基坑巖土工程北京市重點實驗室，北京 100101）

0 引言

勘察質(zhì)量問題一直是困擾業(yè)界的一大難題，雖然不斷有人總結(jié)問題，制定應(yīng)對措施［1-4］，但舊的問題仍然反復(fù)出現(xiàn)，新的問題也不斷涌現(xiàn)，所以勘察質(zhì)量必須常抓不懈，需要不斷吸取教訓(xùn)和總結(jié)經(jīng)驗。巖土工程勘察質(zhì)量問題貫穿勘察全過程，包括鉆孔定位與標(biāo)高測量、地層劃分、地下水位探查、地震效應(yīng)評價、地基方案確定、圍巖等級劃分等方面。

1 測量案例

1.1 孔口標(biāo)高錯誤案例

某道路工程初勘報告被第三方利用時，發(fā)現(xiàn)勘察鉆孔孔口標(biāo)高普遍高于現(xiàn)狀地面 1.5 m（見圖 1）。前期調(diào)查表明線路修建前沿線不存在填挖方情況，地表不可能出現(xiàn)整體抬升的情況。后經(jīng)核實，系初勘報告鉆孔孔口標(biāo)高整體發(fā)生了錯誤。

圖1 鉆孔孔口標(biāo)高與地形標(biāo)高對照圖

深入調(diào)查后查明為測量人員測量時將基準(zhǔn)點標(biāo)高紀(jì)錄錯誤，導(dǎo)致后續(xù)鉆孔標(biāo)高連環(huán)錯誤，同時測量人員測量后及各級審核人員使用測量成果時均未將鉆孔標(biāo)高與地形圖標(biāo)高進(jìn)行核對。

參考本次事故，測量人員測量前應(yīng)核對基準(zhǔn)點、標(biāo)高和記錄數(shù)據(jù)，確保后續(xù)鉆孔坐標(biāo)和標(biāo)高的正確，各級審核人員在使用測量成果時應(yīng)將測量成果與地形圖已有標(biāo)高進(jìn)行核對，尤其是對地形情況復(fù)雜區(qū)域，以及時發(fā)現(xiàn)和避免標(biāo)高異常問題。

1.2 孔口坐標(biāo)錯誤案例

某線路在內(nèi)業(yè)資料整理時發(fā)現(xiàn)鉆孔實施位置普遍和鉆孔布設(shè)時位置偏差 5～8 m，偏差方位基本一致（見圖 2）。經(jīng)核查，系鉆孔坐標(biāo)發(fā)生系統(tǒng)性偏移錯誤。

圖2 鉆孔實施位置與布設(shè)位置關(guān)系圖

為此，測量人員每次進(jìn)場進(jìn)行測量工作時，均需進(jìn)行基準(zhǔn)點校測和儀器校測，即使是同一臺儀器不同次進(jìn)場也應(yīng)校測，同時應(yīng)對鉆孔的實際位移情況有詳細(xì)的掌握，以便依據(jù)測量結(jié)果返圖的鉆孔位置的正誤進(jìn)行識別。

2 地層案例

2.1 改造路塹填土異常揭露外業(yè)造假

擬改造路塹場地位于沖洪積平原，附近無古河道和現(xiàn)狀河道分布，場地地層平穩(wěn)。審核人審核時發(fā)現(xiàn)草剖圖中該處填土分布特征異常：路塹底部填土厚度達(dá) 3 m 且為松散狀態(tài)，該處路塹為挖方修建，基底持力層應(yīng)為天然土層或壓實填土；另外，各天然土層層位起伏較大（見圖 3），且起伏趨勢與填土底部高度一致，這與當(dāng)?shù)氐貙悠椒€(wěn)的地質(zhì)情況嚴(yán)重不符，審核人當(dāng)即判定為外業(yè)鉆探造假，后經(jīng)核實情況屬實。

圖3 填土與天然土層起伏異常示意圖（單位：mm）

發(fā)生如此嚴(yán)重的低級技術(shù)問題，說明項目技術(shù)人員對鉆探外業(yè)隊伍的管理嚴(yán)重缺失，未在現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)管，更談不上指導(dǎo)，同時也說明項目技術(shù)人員專業(yè)技術(shù)水平嚴(yán)重偏低，未掌握最基本的地質(zhì)常識，故未能判斷出此類明顯的造假行為。

數(shù)據(jù)造假是業(yè)內(nèi)目前最為頭疼的問題，雖然信息化監(jiān)管手段已在部分地方實施［5］，但還未大范圍推廣，也還不十分完善，故除勘察單位應(yīng)制定詳盡的外業(yè)管理制度并嚴(yán)格實施、嚴(yán)懲造假行為外，項目工程師應(yīng)提高職業(yè)素養(yǎng)和責(zé)任心，應(yīng)在現(xiàn)場進(jìn)行技術(shù)把控、監(jiān)管，防止造假行為發(fā)生，技術(shù)人員也應(yīng)努力提高自身技術(shù)水平、尤其是現(xiàn)場技術(shù)經(jīng)驗，不斷提高自身判錯能力。

2.2 未查清填土分布導(dǎo)致基坑支護(hù)方案調(diào)整較大

某基坑工程在圍護(hù)樁施工過程中，施工單位發(fā)現(xiàn)填土厚度和范圍較勘察報告反應(yīng)的更為異常，因擔(dān)心在厚層填土中圍護(hù)樁施工出現(xiàn)塌孔、斷樁等情況，影響基坑安全，業(yè)主要求勘察單位進(jìn)場進(jìn)一步查明厚層填土的分布范圍?？辈靻挝徊捎勉@探、物探對填土坑進(jìn)行了專項勘察。期間走訪調(diào)查得知，該區(qū)域原為水溝，后被填埋，通過調(diào)取 Google earth 歷史地形圖（見圖 4），證實了該區(qū)域原為水溝。根據(jù)專項勘察結(jié)果，支護(hù)方案進(jìn)行了調(diào)整，工期和造價都有一定程度增加。

圖4 Google earth 調(diào)查地形變遷示意圖

本案例說明，地形變遷對地質(zhì)條件影響很大，在踏勘、綱要編制、現(xiàn)場施工、報告編寫過程中不充分了解擬建場地內(nèi)溝、坑的歷史變遷，僅靠間距滿足規(guī)范要求的鉆孔鉆探，很可能查不明填土等特殊土的分布情況，進(jìn)而影響設(shè)計和施工方案。

“雪龍?zhí)枴彼喜糠钟衅邔?，水下部分有兩層，它的船體采用高等級的鋼板制作，即使外界溫度低到零下40攝氏度，船體也不會變形。船上的各類設(shè)施十分齊全。它裝配有先進(jìn)的導(dǎo)航、定位、自動駕駛系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)，還有一個580平方米的潔凈實驗室和海洋物理、化學(xué)、生物、地質(zhì)、氣象等一系列科學(xué)考察實驗室。每個實驗室里都有自己的“看家寶貝”，比如水文資料采集室，里面不僅有魚探儀，有能在航行時測定海水流速、方向的多普勒海流計，還有用來測量海水溫度、鹽度、深度的探測儀器（CTD）等一大批先進(jìn)的設(shè)備。

故在方案編制時應(yīng)通過資料收集、調(diào)用 Google earth 歷史地形圖、現(xiàn)場走訪等方式對場地的歷史變遷、地形變化進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查；鉆探實施過程中，對填土厚度異常區(qū)，應(yīng)根據(jù)工程需要及時加密鉆孔或采取物探進(jìn)行詳查；在設(shè)計和施工交底時應(yīng)對厚層填土區(qū)重點進(jìn)行交代，提請設(shè)計施工注意，避免問題在施工階段才出現(xiàn)，造成大的損失。

3 鉆孔深度不足案例

某高架工程位于北京市西部地區(qū)，擬采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。線路跨越不同地貌單元，在沖洪積平原與山前坡麓地貌過渡地帶，地層變化極大，勘察單位對該區(qū)域各樁位均針對性進(jìn)行了鉆孔深度和單樁承載力計算。設(shè)計利用勘察資料進(jìn)行樁基設(shè)計時，發(fā)現(xiàn)黏性土及混合土分布較多的山前坡麓區(qū)樁基承載力滿足要求，但豎向變形較大，與厚層卵石平原區(qū)的相鄰樁位不滿足差異變形要求，山前坡麓區(qū)樁長需要加長（見圖 5），但勘察報告提供鉆孔深度不滿足樁長加長要求，故要求勘察單位進(jìn)行鉆孔加深勘探。

圖5 復(fù)雜地層不同鉆孔深度需求示意圖

顯而易見，勘察單位只注重單樁承載力核算，而忽視對樁基變形的計算，尤其是未對相鄰樁基的差異變形問題進(jìn)行考慮是發(fā)生此問題的根本原因。

為防止此類問題的發(fā)生，勘察單位在進(jìn)行樁基孔深設(shè)計時，不僅應(yīng)根據(jù)單樁承載力對孔深進(jìn)行計算，還應(yīng)對樁基變形進(jìn)行初估算，在復(fù)雜地質(zhì)區(qū)還應(yīng)考慮相鄰樁基的差異變形對孔深的要求。

4 現(xiàn)場取樣不滿足要求案例

某地鐵盾構(gòu)區(qū)間結(jié)構(gòu)位于中風(fēng)化碳質(zhì)板巖中，審定時發(fā)現(xiàn)區(qū)間剖面所有鉆孔結(jié)構(gòu)洞身范圍內(nèi)及其上下基巖地層中沒有任何試驗數(shù)據(jù)，違反規(guī)范強(qiáng)條。

通過調(diào)查查明發(fā)生此問題是策劃綱要時因技術(shù)人員對碳質(zhì)板巖巖質(zhì)較脆、完整巖芯采取困難的特性認(rèn)識不足，故策劃了采取完整巖芯，現(xiàn)場技術(shù)人員對完整巖芯采取困難的情況也未采取任何補(bǔ)救措施。

對此類問題，技術(shù)人員在策劃綱要時，應(yīng)事先充分收集當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)資料，了解地層特性、適宜的試驗方法和手段，應(yīng)進(jìn)行針對性策劃。對于外業(yè)現(xiàn)場不能取原狀樣的可以取擾動樣（尤其是混合土），不能取樣則改進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、動力觸探試驗等原位測試試驗，不能取完整巖芯就取碎塊進(jìn)行點荷載試驗，總的原則是在原策劃有試驗數(shù)據(jù)的土層和位置必須有試驗數(shù)據(jù)，只有在現(xiàn)場獲得充分的試驗數(shù)據(jù)，才能滿足工程評價需要。

5 地下水案例

某隧道工程勘察單位先期提供了初步勘察報告，隨后才提供水文地質(zhì)勘察報告。設(shè)計在使用上述兩份報告時，發(fā)現(xiàn)觀測時間相近的背景下，同一層地下水的水位觀測結(jié)果差別較大，特別是承壓水，初勘報告中該層水水位標(biāo)高為 -1.01～1.64 m，水文地質(zhì)勘察報告中該層水位標(biāo)高為 7.12～9.40 m，兩報告水位差約達(dá) 8 m，勘察單位未進(jìn)行任何說明。水位差異導(dǎo)致設(shè)計單位無法進(jìn)行地下水控制設(shè)計，設(shè)計工作一度停滯不前。

出現(xiàn)此類問題說明技術(shù)人員沒有充分了解區(qū)域的水文地質(zhì)特征，故對初勘數(shù)據(jù)的合理性不能正確進(jìn)行辨識，也未認(rèn)識到水文條件對地下工程的重要性，故未能合理安排水文勘察工作的開展時間，導(dǎo)致水文地質(zhì)勘察工作相對滯后，未能緊密配合初勘工期，未起到指導(dǎo)初勘報告編制的作用。

地下水對地下工程尤其重要，故勘察前期應(yīng)充分收集場地附近的地下水資料，尤其是地下水位長期觀測孔資料，同時在初步勘察期間或之前應(yīng)進(jìn)行水文地質(zhì)勘察，以獲得較準(zhǔn)確和較長時間的水位觀測序列數(shù)據(jù)，為初步設(shè)計提供較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)，同時初步勘察報告應(yīng)與水文勘察報告相互溝通，相互補(bǔ)充驗證，不能各自獨立。

6 抗震案例

某地鐵車站改造項目，擬在原車站基礎(chǔ)上向南加長約 40 m。原車站及其南側(cè)相鄰區(qū)間地面下 20 m 深度范圍內(nèi)土層的等效剪切波速值Vse分別為 251～262 m/s和 231～240 m/s，場地覆蓋層厚度 dov＞50 m，車站和區(qū)間場地類別分別為 Ⅱ 類和 Ⅲ 類；車站改造向南側(cè)區(qū)間加長范圍加做波速測試成果顯示地面下 20 m 深度范圍內(nèi)土層的等效剪切波速值Vse為255 m/s，場地類別屬 Ⅱ 類（見圖 6），與原區(qū)間報告結(jié)論矛盾。

圖6 場地類別過渡地帶示意圖

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)場地處于場地類別過渡地帶，Vse位于 250 m/s 的界限值附近，因技術(shù)人員對場地類別過渡地帶的波速界限值不具敏感性，故原勘察報告未針對性加密布置波速測試孔，未對場地分界線進(jìn)行詳細(xì)確認(rèn)。

要避免以上問題，勘察技術(shù)人員應(yīng)熟悉地震參數(shù)的區(qū)域分布情況，對場地類別等參數(shù)的判斷標(biāo)準(zhǔn)的界限值應(yīng)具有敏感性，對界限值附近的結(jié)論一定要針對性加密布置工作量并進(jìn)行詳細(xì)研究界定。

7 地基方案案例

某工程場地深度 3.0～4.5 m 存在灰褐色、灰色土層，初勘報告將該層土定為天然沉積的新近沉積土層，詳勘時現(xiàn)場描述員將該層土全部定義為填土，勘察報告根據(jù)野外描述記錄也將該層定為填土層，基底坐落于該填土層中，勘察報告建議了換填地基方案。驗槽時發(fā)現(xiàn)設(shè)計基底地層均為新近沉積地層，不為填土（見圖 7），與勘察報告不一致，設(shè)計認(rèn)為勘察報告提供的地層不準(zhǔn)確，要求重新勘察，重新確定地基方案，為此現(xiàn)場施工停工，引起各參建單位不滿。

圖7 基槽側(cè)壁特殊土層界限識別示意圖

經(jīng)分析，發(fā)生此問題的直接原因為技術(shù)人員能力不足，對填土、新近沉積土的特性認(rèn)識不夠，導(dǎo)致現(xiàn)場不能準(zhǔn)確判定地層年代；技術(shù)審核系統(tǒng)沒有現(xiàn)場進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，是發(fā)生此類問題的間接原因。

要杜絕以上類似問題的發(fā)生，技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)對特殊性巖土的特性認(rèn)識，才能在勘察過程中對地層描述進(jìn)行有效把控、糾正和統(tǒng)一，同時審核系統(tǒng)應(yīng)加強(qiáng)對現(xiàn)場技術(shù)人員和描述人員的現(xiàn)場指導(dǎo)，以彌補(bǔ)現(xiàn)場技術(shù)人員對現(xiàn)場掌控的不足。

8 圍巖案例

擬建山嶺隧道工程位于北京市西部山前坡麓地帶，礦山法施工。本項目在后期的施工過程中，施工單位提出共有累計長度約為 2 500 m 的路塹段土、石方開挖方量與施工圖存在較大不符，實際開挖石方量增加約 90 000 m3，需采用爆破施工，造成施工單位施工成本和工期大幅度增加。

出現(xiàn)以上問題說明工程技術(shù)人員對山區(qū)隧道圍巖的復(fù)雜性和需動態(tài)設(shè)計動態(tài)施工的特性認(rèn)識不足，故在勘察報告中對隧道圍巖分級可能產(chǎn)生動態(tài)變化沒有預(yù)示提醒，勘察單位也未及時進(jìn)行設(shè)計、施工交底，尤其是對復(fù)雜的山區(qū)基巖隧道的設(shè)計和施工特點未進(jìn)行交底，導(dǎo)致設(shè)計單位施工單位工藝選擇不合理。

基巖隧道地質(zhì)條件一般比較復(fù)雜，技術(shù)難度較高，故技術(shù)人員需要不斷提高對基巖隧道巖土工程問題的技術(shù)認(rèn)識水平。工程勘察完成后，勘察單位應(yīng)及時進(jìn)行設(shè)計和施工交底，對一些影響工期、安全、造價的重要技術(shù)問題應(yīng)重點交底，施工過程中應(yīng)隨時配合施工進(jìn)行圍巖識別。

9 補(bǔ)勘案例

某基坑 4 層地下室，基底埋深為 22 m?；邮┕み^程中，基坑西北側(cè)坡頂距基坑約 2 m 處局部出現(xiàn)裂縫，距坡頂約 25 m 處出現(xiàn)長度約 30 m 貫通縫，基坑累計變形量（43.0 mm）和變化速率均大于預(yù)警值。經(jīng)與附近已有勘察資料對比，地下水位、地層和巖土參數(shù)基本相同，基坑支護(hù)方案核對后基本不存在技術(shù)問題。努力排查后發(fā)現(xiàn)基坑范圍與勘察報告存在差異，西側(cè)較原設(shè)計方案外擴(kuò)約 20 m，最大達(dá) 27 m（見圖 8），該范圍無地層和水位資料，于是立即進(jìn)行補(bǔ)勘。

圖8 實施基坑邊線外擴(kuò)及基坑坡頂?shù)孛媪芽p圖

結(jié)果發(fā)現(xiàn)補(bǔ)勘場地范圍內(nèi)分布大量有機(jī)質(zhì)土層和泥炭質(zhì)土層，厚度、深度均比詳勘場地范圍內(nèi)揭露的大。上述兩層土具有強(qiáng)度低、壓縮性大、干縮現(xiàn)象明顯的特點。不利土層的大范圍分布導(dǎo)致原基坑支護(hù)方案難以控制基坑變形，是基坑西側(cè)處出現(xiàn)裂縫的主要誘因。后基坑設(shè)計及施工單位采取了坡頂卸載、坡腳反壓、錨桿張拉、土體回填等措施，基坑變形得以控制。

原詳勘報告已揭露場地內(nèi)存在大范圍的厚層有機(jī)質(zhì)土，該類土工程性質(zhì)較差，是基坑支護(hù)的不利土層，因技術(shù)人員對該類土對基坑穩(wěn)定性的不利影響認(rèn)識不足，未擴(kuò)大范圍進(jìn)行勘察，故未查清基坑影響范圍內(nèi)該類土的變化趨勢；另一方面，驗槽人員未認(rèn)真核對建筑范圍是否與勘察報告一致，未發(fā)現(xiàn)基坑范圍發(fā)生了變化，故未能及時進(jìn)行補(bǔ)勘。

針對以上問題，勘察技術(shù)人員在勘察方案策劃時應(yīng)充分研究區(qū)域地質(zhì)條件特點，對特殊不利地質(zhì)條件區(qū)域的基坑應(yīng)擴(kuò)大勘察范圍，同時驗槽人員驗槽時應(yīng)認(rèn)真核對建設(shè)范圍是否與勘察報告一致，對范圍發(fā)生變化的，應(yīng)要求補(bǔ)勘，并根據(jù)補(bǔ)勘結(jié)果調(diào)整地基方案、提出基坑支護(hù)措施等相關(guān)建議。

10 結(jié)語

勘察全過程各類質(zhì)量事故案例表明勘察人員需要掌握一定的測量知識，以避免鉆孔定位階段發(fā)生測量質(zhì)量事故；對厚層填土、基巖劇烈起伏等地質(zhì)復(fù)雜地段，應(yīng)采用多種手段進(jìn)行綜合勘察和分析，以彌補(bǔ)單一技術(shù)手段的不足；應(yīng)建立動態(tài)勘察的理念并將勘察工作貫穿于工程建設(shè)的全過程，并具備進(jìn)行技術(shù)統(tǒng)籌辨識的能力，才可能將因地質(zhì)條件、設(shè)計方案和環(huán)境條件發(fā)生變化可能導(dǎo)致的質(zhì)量問題扼殺在萌芽之中?？辈焓鹿收T因千變?nèi)f化，只有全方位無死角地嚴(yán)格按步執(zhí)行相關(guān)規(guī)范規(guī)程，不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，才能有效減少質(zhì)量事故。Q