巖土工程勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化模式研究

朱文風(fēng)ZHU Wen-feng

（中化地質(zhì)河南局集團(tuán)有限公司，鄭州 450001）

0 引言

在我國社會主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)的過程中，巖土工程在多個領(lǐng)域中發(fā)揮著不可估量的作用，因此提升巖土工程質(zhì)量，加強(qiáng)對巖土工程質(zhì)量的控制，為現(xiàn)代化社會建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，目前國內(nèi)的巖土工程勘察、設(shè)計(jì)與施工技術(shù)得到了創(chuàng)新發(fā)展，傳統(tǒng)的施工模式已經(jīng)不再適應(yīng)現(xiàn)代化的工程建設(shè)需求，而應(yīng)用勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化的現(xiàn)代化模式成效明顯。巖土工程的一體化模式，不僅符合現(xiàn)代工程建設(shè)項(xiàng)目發(fā)展的趨勢，同時也是建筑工程管理運(yùn)行模式的科學(xué)化和現(xiàn)代化發(fā)展，是現(xiàn)代化勘察企業(yè)長效發(fā)展的有效路徑。同時對于巖土工程勘察單位而言，可以憑借大企業(yè)的勘察和設(shè)計(jì)，走差異化的市場發(fā)展道路，提升勘察企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量和品質(zhì)，有效規(guī)避市場風(fēng)險，降低勘察成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 巖土工程勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化模式實(shí)施的必要性

1.1 是巖土工程發(fā)展的趨勢

在巖土工程中，主要是以勘察、設(shè)計(jì)和施工為主要環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)的質(zhì)量對工程的整體質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。所以在提高巖土工程施工質(zhì)量的同時，要不斷加強(qiáng)勘察、設(shè)計(jì)和施工三個環(huán)節(jié)的技術(shù)，而采用巖土一體化模式，是將三個環(huán)節(jié)進(jìn)行高效的整合，提高資源的利用率，是巖土工程領(lǐng)域中最有效的模式。

1.2 巖土工程的現(xiàn)狀凸顯了巖土工程勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化模式的價值

在巖土工程發(fā)展的過程中，工程理論、相關(guān)技術(shù)、流程等也愈加完善，伴隨著工程需求的升級，巖土工程在實(shí)際建設(shè)中存在著諸多的問題，因此還需加強(qiáng)對巖土工程理論和實(shí)踐的重視，一旦發(fā)生工程意外則會給整個工程帶來不可估量的損失，所以在引用巖土工程一體化模式中，正好能夠解決上述的問題，施工質(zhì)量也得到了有效的保障。

1.3 巖土工程勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化模式優(yōu)點(diǎn)突出

巖土工程一體化模式，能夠有效的掌控項(xiàng)目的進(jìn)度，有效的管理和控制成本，從根本上提升工程的效益，同時一體化模式更符合現(xiàn)代化工程的發(fā)展趨勢，有效提高施工效率。

2 巖土工程一體化模式的優(yōu)勢

何為巖土工程一體化模式，即將巖土工程的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行結(jié)合，由此來進(jìn)行一體化的生產(chǎn)，相比較傳統(tǒng)的施工模式而言，一體化模式自身表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在以下四個方面：

2.1 施工速度快、工期短

巖土工程的一體化模式，即設(shè)計(jì)、施工、勘察等環(huán)節(jié)之間都是進(jìn)行科學(xué)的協(xié)調(diào)，并將其組合在一起。工程的承包商將勘察、設(shè)計(jì)、施工等環(huán)節(jié)進(jìn)行承包，并對各環(huán)節(jié)進(jìn)行協(xié)調(diào)，解決其中存在的矛盾，這能夠從根本上提高工程的建設(shè)效率，大大縮短建設(shè)周期。

2.2 推動技術(shù)創(chuàng)新

巖土工程的一體化模式下，更需要相關(guān)工作人員對各環(huán)節(jié)進(jìn)行周密的策劃和設(shè)計(jì)，因此也能從根本上提升工作人員的創(chuàng)新能力，確保施工設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和可行性，方案的實(shí)用性也會更強(qiáng)，因此工程的建設(shè)效率得到大幅提升，相應(yīng)技術(shù)也得到了創(chuàng)新發(fā)展。

2.3 易于工程造價管理

基于巖土工程一體化模式下，一個承包商承包了整個施工過程，所以對于投資方而言，僅與承包商進(jìn)行商談溝通即可，資金的運(yùn)轉(zhuǎn)和使用得到了保障。與此同時，一個承包商也有利于合理科學(xué)的整合優(yōu)化各項(xiàng)資源，提高資源的利用率，便于工程造價的管理，提高工程效益。

2.4 雙方責(zé)任明確

在一體化模式下，只有投資者和承包商兩方，省去了工程招標(biāo)的繁瑣過程，雙方責(zé)任清晰明確，也避免了合同糾紛問題，加快了工程的建設(shè)速度。

3 巖土工程勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化模式的建構(gòu)

在構(gòu)建巖土工程勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化模式的過程中，往往需要具備有較強(qiáng)綜合實(shí)力的巖土工程勘察設(shè)計(jì)和施工企業(yè)，通過專業(yè)化的設(shè)計(jì)，施工和勘察，在高質(zhì)量、工期短、成本低的基礎(chǔ)上，提供綜合性強(qiáng)、安全性高、職責(zé)分明等的綜合一體化模式，由此來高效的建設(shè)完成巖土工程的各項(xiàng)工作。圖1是巖土工程勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化模式的建構(gòu)。

圖1 巖土工程勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化模式的建構(gòu)

從圖1中可以看出，在一體化模式下，要結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況，對人員和部門進(jìn)行優(yōu)化配置，通過構(gòu)建各環(huán)節(jié)項(xiàng)目部來完成項(xiàng)目的建設(shè)工作。

4 應(yīng)用案例

4.1 工程概況

擬建工程為鄭州典亮置業(yè)有限公司東方今典東方府建設(shè)項(xiàng)目，場地位于河南省鄭州市新密市東城區(qū)溱水路以北、沿山路以南、東城半島以東。擬建建筑物主要包括：19棟5～19層住宅樓，地下1～2層，剪力墻結(jié)構(gòu)；1棟2層商業(yè)及配套樓，框架結(jié)構(gòu)；地下車庫，地下1層，框架結(jié)構(gòu)。受鄭州典亮置業(yè)有限公司的委托，A公司順利中標(biāo)了本項(xiàng)目的巖土工程勘察、邊坡支護(hù)及降水設(shè)計(jì)和施工以及地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)咨詢等工作。A公司在開展項(xiàng)目的過程中，應(yīng)用了巖土工程勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化模式，不僅工程的施工質(zhì)量得到了保障，同時也在預(yù)定的施工周期內(nèi)完成了任務(wù)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4.2 巖土勘察環(huán)節(jié)

4.2.1 地形、地貌

擬建場地位于河南省鄭州市新密市東城區(qū)溱水路以北、沿山路以南、東城半島以東，勘察場地為空地，局部為拆遷場地，地貌單元屬丘陵崗地，地貌單一，地形總體北高南低，起伏較大。場地標(biāo)高317.42-344.09m，最大高差約26.7m。建成后場地整平標(biāo)高約在317.30-341.20m。

4.2.2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

工程區(qū)位于華北準(zhǔn)地臺（I）黃淮海坳陷（I1）區(qū)，新構(gòu)造分區(qū)屬豫皖隆起～坳陷區(qū)的嵩山隆起，與東北部的開封坳陷相接。晚更新世末期以來，本區(qū)基本上處于抬升狀態(tài)。本區(qū)第四紀(jì)斷裂及地震活動較弱，對擬建場地的穩(wěn)定性無直接影響。

4.2.3 地層結(jié)構(gòu)

本場地勘探揭露25.0m深度范圍內(nèi)地層為第四系上新更新世沖積的粉土、粉質(zhì)黏土，中奧陶系白云質(zhì)灰?guī)r。

4.2.4 地下水條件

據(jù)調(diào)查，場地地下水類型為深層巖溶裂隙水。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）（2009年版）規(guī)范G.0.1表，本場地環(huán)境類型為Ⅲ類。

4.2.5 地基土腐蝕性評價

根據(jù)本場地土腐蝕分析，根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）（2009版）判定見表1。

表1 地基土的腐蝕性評價

通過上述的結(jié)果，地基土給混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋會帶來不同程度的腐蝕。

4.3 方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

4.3.1 地基評價

根據(jù)擬建建筑物荷載特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合場地土條件，地基基礎(chǔ)方案建議如下：

①建議擬建1#、2#、6#、7#、8#、9#、10#、11#、12#、13#、15#、16#、17#、18#、19#、20#、21#、22#樓采用天然地基筏板基礎(chǔ)，以第（3）-（5）層為基礎(chǔ)持力層，其中12#、15#樓局部基底位于第（1）層雜填土，建議將基底以下第（1）層雜填土全部挖除后采用素混凝土換填；20#樓基底局部位于第（2）層粉質(zhì)黏土，建議將基底以下第（2）層挖除后采用素混凝土回填；土巖組合的地基上，因其地層不均勻的特性，在此地基上擬建建筑物，則提出設(shè)置褥墊層的相關(guān)建議。

②建議擬建5#樓采用鉆孔灌注樁筏板基礎(chǔ)，以第（5）層為樁端持力層。

③建議擬建3#樓采用鉆孔灌注樁筏板基礎(chǔ)，以第（5）層為樁端持力層；同時可選擇換填地基筏板基礎(chǔ)，（3）層和（4）層全部挖出并進(jìn)行換填，采用素混凝土來換填，并將換填后的作為基礎(chǔ)持力層。

④建議擬建地下車庫采用天然地基獨(dú)立基礎(chǔ)，以換填土層、第（2）-（5）層為基礎(chǔ)持力層，對擬建建筑物為土巖組合基層的，其地層性質(zhì)的不均勻性，可以采取設(shè)置褥墊層的措施，與此同時提出在分臺處設(shè)置擋墻為其支護(hù)的建議對策。

⑤鑒于場地內(nèi)部分鉆孔存有伴生土洞、溶洞，發(fā)育的厚度和埋深存在著較大的變化，因此要根據(jù)物探探測報告，對不穩(wěn)定的溶洞和土洞進(jìn)行注漿，以此來對其進(jìn)行加固；同時也可以采取挖除挖空（5）-1層，并用素混凝土進(jìn)行回填的方式處理。而針對于基地下不存在伴生土洞和溶洞的，在擬建建筑物時采用鉆孔灌注樁，而其中將第（5）-1、（5）-2層穿過樁身，進(jìn)入穩(wěn)定巖層的范圍要保持在大于等于0.5m的范圍，而樁端下穩(wěn)定基巖深度要控制在大于等于5.0m的范圍。

⑥對于19#、20#、21#樓南側(cè)地庫第一、二臺階基坑邊坡，如果滿足放坡開挖的要求，通過設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，對其進(jìn)行放坡開挖，但是如果不滿足相關(guān)的要求，要選取適宜的方式進(jìn)行支護(hù)處理，而這時也可以對施工工序進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，將施工工序定為：先對南側(cè)下方地庫第二臺階進(jìn)行施工，施工完成之后，對第一臺階形成支護(hù)，接著再對第一臺階進(jìn)行施工。

對于單樁承載力特征值而言，給予試樁的相關(guān)建議，其要結(jié)合最終的試驗(yàn)結(jié)果而定。

施工場地應(yīng)采取哪種施工方案，相關(guān)設(shè)計(jì)部門要依據(jù)場地的實(shí)際地層情況，并結(jié)合建筑物實(shí)際載荷組合來確定：在施工的過程中，要采取防水措施，基礎(chǔ)外應(yīng)同樣要進(jìn)行防水措施，避免地表水下滲產(chǎn)生的一系列問題；在進(jìn)行基層開挖時，要進(jìn)行驗(yàn)槽處理，以提前發(fā)現(xiàn)問題，提前解決問題。

4.3.2 方案論證

在此對上述方案進(jìn)行論證分析，判斷其可行性，從擬建場地的地層情況能夠看出，此場地的地層具有著復(fù)雜性、多樣性、不穩(wěn)定性的特征，持力層應(yīng)該深入到下部基巖，因此必須要結(jié)合工程項(xiàng)目的地基特征，來選擇科學(xué)、合理的施工方案，確保方案的可行性。

4.3.3 巖土工程勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化應(yīng)用

以工程項(xiàng)目的特點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，并結(jié)合勘察和設(shè)計(jì)方案，由此確定施工方案，以從根本上發(fā)揮巖土工程勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化的最大化作用，在應(yīng)用一體化模式的過程中，要在項(xiàng)目中進(jìn)行分區(qū)位的實(shí)施。以住宅樓為著手點(diǎn)，首先對住宅樓進(jìn)行勘察和設(shè)計(jì)，制定施工方案，進(jìn)行施工，然后依次對商業(yè)樓、配套樓、地庫等進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)，并制定施工方案，最終實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察、設(shè)計(jì)與施工的一體化，提高項(xiàng)目工程質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)收益。

4.4 GIS支持下的巖土工程勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化方案實(shí)施環(huán)節(jié)

現(xiàn)階段下，巖土工程中存在著勘察與設(shè)計(jì)相分離的問題，設(shè)計(jì)的相關(guān)功能還有待進(jìn)一步完善，鑒于此種情況，構(gòu)建一體化、規(guī)范化、集成化的體系是非常有必要的。一體化模式的主要流程是，對各工程環(huán)節(jié)進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)，將上道工序和下道工序進(jìn)行有效的銜接，并為接口提供有效的數(shù)據(jù)文件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互通和共享，由此提高作業(yè)的速度，有效減短工期，從根本上提高巖土工程勘察設(shè)計(jì)的效率，節(jié)約時間和人工成本，提高效益。與此同時，在應(yīng)用巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化模式時，通過應(yīng)用現(xiàn)代化的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)勘察設(shè)計(jì)的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。對巖土工程勘察設(shè)計(jì)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化的研究，是勘察設(shè)計(jì)一體化發(fā)展的必然趨勢，也是進(jìn)行現(xiàn)代化發(fā)展的基礎(chǔ)，以GIS為基礎(chǔ)的巖土工程勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化方案實(shí)施流程圖，見圖2所示。

圖2 GIS支持下勘察設(shè)計(jì)一體化結(jié)構(gòu)圖

4.5 應(yīng)用效果

在GIS支持下，巖土工程勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化模式與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式相比較而言，其表現(xiàn)出便捷、靈活的特征。能夠快速的對方案進(jìn)行對比，節(jié)約了尋找最優(yōu)方案的時間和成本，作業(yè)效率也得到了顯著提升，在此過程中也規(guī)避了人為操作出現(xiàn)的問題。本項(xiàng)目通過應(yīng)用勘察、設(shè)計(jì)和施工一體化模式，實(shí)際完成工期有效縮短，僅用了585天，相比較傳統(tǒng)模式，工期減少了108天。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)剛性樁樁網(wǎng)復(fù)合地基，整個施工周期節(jié)省了50%以上，投資節(jié)省了60%以上，獲得了投資方的認(rèn)可和好評。因此應(yīng)用巖土工程勘察、設(shè)計(jì)和施工一體化模式，對巖土力學(xué)參數(shù)進(jìn)行有效的挖掘，激發(fā)其內(nèi)在潛能的發(fā)揮，為地基的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

5 結(jié)束語

總而言之，在現(xiàn)代化社會的建設(shè)中，要加強(qiáng)對巖土工程勘察、設(shè)計(jì)和施工一體化模式的重視，該模式相對于傳統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)模式而言，有著更大的優(yōu)勢，然而現(xiàn)階段下，此一體化模式?jīng)]有得到廣泛的應(yīng)用，這更需要相關(guān)部門盡快健全相關(guān)法規(guī)制度，并培養(yǎng)一體化模式的專業(yè)人才，盡快促使一體化生產(chǎn)體系的形成，提高巖土工程的質(zhì)量和效率，發(fā)揮中國巖土工程的最大化價值。