淺談巖土工程勘察在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張 晶

湖北長(zhǎng)勘工程有限公司 湖北 武漢 430000

巖土工程建設(shè)中，目標(biāo)關(guān)鍵在于如何在保證工程質(zhì)量的前提下，減少工程成本支出，提高工程經(jīng)濟(jì)效益。其中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為巖土工程建設(shè)的重點(diǎn)所在，是否能夠保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性，直接關(guān)系著該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。實(shí)踐中，要求做好正確的材料選擇和先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用，提升工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，幫助企業(yè)在嚴(yán)峻市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下獲取先機(jī)和優(yōu)勢(shì)。

1 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義

1.1 有利于確定更加經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)施工方法

巖土工程建設(shè)中，為能夠提升巖土工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提高建筑協(xié)調(diào)統(tǒng)一性，達(dá)到更加實(shí)用且美觀的效果，需在工程設(shè)計(jì)階段便做好方案規(guī)劃。同時(shí)，針對(duì)工程設(shè)計(jì)中存在的不合理之處進(jìn)行及時(shí)反饋處理，實(shí)現(xiàn)巖土工程功能的改善，體現(xiàn)出巖土工程的優(yōu)越性[1]。

1.2 有利于提升建筑安全穩(wěn)定性

巖土工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)之一是保證工程具有更好的安全性和穩(wěn)定性。因此，需將安全問(wèn)題放在巖土工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要位置。通過(guò)開(kāi)展高質(zhì)量巖土工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一方面能夠提高巖土工程結(jié)構(gòu)的安全性；另一方面也能夠促進(jìn)工程整體質(zhì)量地提升。之后，在安全性建設(shè)中，一并做好材料選擇，增加巖土工程效能，延長(zhǎng)巖土工程使用壽命，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，對(duì)原有設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，提煉方面中缺陷，對(duì)缺陷進(jìn)行針對(duì)性處理。另外，一并做好巖土工程結(jié)構(gòu)受力計(jì)算與分析，對(duì)其中存在的不合理受力進(jìn)行提煉，做好改進(jìn)調(diào)整[2]。

2 巖土工程施工技術(shù)的選用與發(fā)展

2.1 巖土工程施工技術(shù)發(fā)展方向

現(xiàn)代巖土工程施工建設(shè)中，需要進(jìn)一步拓寬技術(shù)適用條件，并對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做好反思和優(yōu)化改進(jìn)，尤其在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的大環(huán)境下，更要關(guān)注傳統(tǒng)技術(shù)中存在的落后問(wèn)題，使技術(shù)創(chuàng)新可達(dá)到與時(shí)俱進(jìn)的效果。例如，在應(yīng)用深層攪拌技術(shù)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)由原有軟土拓展到濕陷性黃土，在振沖技術(shù)應(yīng)用中，從原有地層砂性土拓展到粘性土。尤其在當(dāng)前土地資源日益緊張，地下資源逐漸開(kāi)發(fā)的趨勢(shì)下，對(duì)技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)已然成為了一種必然選擇[3]。目前，隨著我國(guó)技術(shù)的革新，基本實(shí)現(xiàn)了很多過(guò)去難以完成的工程，如在沙漠地區(qū)建設(shè)高速公路與鐵路，修建海底隧道、跨海大橋、人工島等。

巖土工程施工技術(shù)的發(fā)展并非反映為某一領(lǐng)域成果的革新，而是諸多領(lǐng)域、學(xué)科共同作用的結(jié)果，包括不限于機(jī)械領(lǐng)域、電子領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)專業(yè)等。依托于諸多前沿技術(shù)，在其理論和應(yīng)用方法不斷完善中，為推動(dòng)巖土工程施工技術(shù)創(chuàng)新提供了動(dòng)力。不過(guò)，在面對(duì)眾多巖土工程施工方法時(shí)，也需做好方法梳理，尤其在當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，一并做好綠色施工技術(shù)研發(fā)，以及推動(dòng)先進(jìn)技術(shù)的本土化融合，在巖土工程建設(shè)中達(dá)到更理想的效果。

2.2 巖土工程施工技術(shù)選用原則

第一，適用性原則的。巖土工程建設(shè)中，不存在絕對(duì)好的技術(shù)或者是絕對(duì)差的技術(shù)，更多是結(jié)合工程實(shí)際情況與需求，在眾多技術(shù)中選擇出最具適用性的技術(shù)。因此，在技術(shù)選用前，便需要做好巖土工程勘察，一方面對(duì)巖土工程項(xiàng)目建設(shè)實(shí)情、特點(diǎn)和目標(biāo)進(jìn)行分析；另一方面對(duì)巖土工程施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行調(diào)研，包括但不限于地質(zhì)環(huán)境、氣候環(huán)境、水文環(huán)境、交通環(huán)境等。在此基礎(chǔ)上，促進(jìn)技術(shù)、工藝、人力、材料、設(shè)備等多方面的充分協(xié)調(diào)，以及同步做好工程施工流程優(yōu)化和方案編制，形成諸多因素合力，方能夠在巖土工程建設(shè)中，真正達(dá)到理想效果[4]。

第二，經(jīng)濟(jì)性原則。目前來(lái)看，我國(guó)巖土工程施工建設(shè)中，施工技術(shù)的應(yīng)用仍然存在不確定性，這表明幾乎每一種施工技術(shù)方法的應(yīng)用，均有可能在不同類型巖土工程中發(fā)揮出作用。因此，這就需要在巖土工程建設(shè)中，確定出多套技術(shù)方案，以及同步做好工程安全、經(jīng)濟(jì)、工期等方面比對(duì)，方能夠最終進(jìn)行技術(shù)選定。另外，也需將經(jīng)濟(jì)性原則放在關(guān)鍵位置，保證巖土工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。

第三，綠色性原則。在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，各個(gè)領(lǐng)域、行業(yè)建設(shè)均需要堅(jiān)持綠色性原則，減少資源、能源損耗，降低生態(tài)環(huán)境污染。巖土工程作為一項(xiàng)基礎(chǔ)性工程，同樣需要將提升生態(tài)效益放在的關(guān)鍵位置，減少工程不合理施工帶來(lái)的環(huán)境破壞。實(shí)踐中，結(jié)合巖土工程實(shí)際情況和區(qū)域情況，針對(duì)性做好綠色施工技術(shù)、材料選用，做好綠色施工方案編制，同時(shí)提升巖土工程經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與生態(tài)效益。

第四，實(shí)踐性原則。巖土工程建設(shè)中，施工技術(shù)應(yīng)用多伴隨著不確定性、前導(dǎo)性和依賴性特點(diǎn)。因此，在判斷技術(shù)是否可用時(shí)，一方面要做好理論計(jì)算分析；另一方面也需做好實(shí)踐驗(yàn)證，關(guān)注新技術(shù)工藝、新設(shè)備、新材料改進(jìn)帶來(lái)的影響。

3 巖土工程勘察

工程勘察是巖土工程建設(shè)的基礎(chǔ)性內(nèi)容。通過(guò)開(kāi)展巖土工程的高質(zhì)量勘察，更有利于全面把握巖土工程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，獲取完整的巖土工程資料，以及同步針對(duì)巖土工程施工設(shè)計(jì)，提供數(shù)據(jù)支持。之后，在勘察的基礎(chǔ)上，對(duì)巖土工程實(shí)際情況進(jìn)行把握，給出巖土工程完整的評(píng)價(jià)，然后提煉存在于巖土工程中的問(wèn)題，并制定問(wèn)題解決方案。工程勘察是巖土工程建設(shè)中十分重要的內(nèi)容，也具有一定的復(fù)雜性。這是因?yàn)殚_(kāi)展巖土工程勘察所面對(duì)的目標(biāo)多是在自然中形成的巖土體，是一種在自然中產(chǎn)期產(chǎn)生的物質(zhì)。但是考慮到區(qū)域內(nèi)需要建設(shè)建筑物，便會(huì)受到地質(zhì)巖土層的影響。其中，深埋于地下的巖土層不能夠通過(guò)肉眼判斷，地面上的巖土層也會(huì)受到環(huán)境因素影響，發(fā)生變化。因此，這就導(dǎo)致巖土層反映出了各種不同的形態(tài)，具有更大的復(fù)雜性。同時(shí)，在巖土層中巖層的空間發(fā)育也存在差異，這就進(jìn)一步加劇了巖土工程中不同區(qū)域?qū)嶋H地質(zhì)狀況預(yù)估的難度。因此，在工作人員實(shí)際開(kāi)展巖土工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作之前，還需能夠正確認(rèn)識(shí)工程勘察的重要性，切實(shí)把握巖土工程所在區(qū)域的真實(shí)地質(zhì)狀況，尤其是對(duì)巖土工程區(qū)域內(nèi)地下持力層的土力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析和把控，并能夠在后續(xù)巖土工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)際施工建設(shè)的過(guò)程中，給予巖土工程充足的技術(shù)資料支持。

柬埔寨公共工程交通部助理Thor Mineaka說(shuō)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)參觀以及聽(tīng)了相關(guān)介紹，感覺(jué)當(dāng)?shù)卣块T和海事管理機(jī)構(gòu)對(duì)渡口的發(fā)展和運(yùn)營(yíng)十分重視，不但投資建設(shè)新渡船，還補(bǔ)貼渡工收入，這些投入對(duì)渡運(yùn)管理安全是十分必要和有效的。政府部門和海事機(jī)構(gòu)對(duì)渡口管理十分重視，他們的規(guī)劃和建設(shè)有前瞻性。而且這是一個(gè)非盈利性的渡口，島上的百姓可以免費(fèi)乘坐渡船，這表明了政府對(duì)人民的關(guān)心。

3.1 可行性研究勘察

目前來(lái)看，巖土工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，少有工作人員能夠接觸到可行性研究勘察。在具體開(kāi)展勘察作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)先行做好工程選址方案分析，確保方案內(nèi)容的全面了解，然后保證工程建設(shè)各項(xiàng)工作可符合《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001要求，尤其是要針對(duì)工程場(chǎng)地的適宜性和穩(wěn)定性進(jìn)行分析比對(duì)，做好科學(xué)的地質(zhì)評(píng)價(jià)，再對(duì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，體現(xiàn)出可行性勘察在巖土工程勘察中的意義。

具體來(lái)看，巖土工程開(kāi)展可行性勘察，其根本目的在于對(duì)工程建設(shè)區(qū)域進(jìn)行分析，判斷區(qū)域的穩(wěn)定性，以及是否適合巖土工程建造。為保證建造場(chǎng)地能夠滿足巖土工程的要求，這就需要全面了解場(chǎng)地情況，包括地形情況、巖石情況等，然后做好充足的資料數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。之后，對(duì)完成整理的資料進(jìn)行分析，再組織專業(yè)人員開(kāi)展實(shí)地考察，形成包括場(chǎng)地內(nèi)地質(zhì)條件、水文條件在內(nèi)各項(xiàng)條件的完整性認(rèn)知，更要關(guān)注其中細(xì)節(jié)，保證獲取數(shù)據(jù)信息的詳細(xì)性。期間，如巖土工程建造地區(qū)地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜性較大，并在此前已經(jīng)查閱資料且不能夠滿足工程勘察要求后，則需要開(kāi)展深層工程地質(zhì)測(cè)繪。

其次，在對(duì)巖土工程進(jìn)行選址時(shí)，要有意識(shí)地避開(kāi)某些區(qū)域。其一是地震斷裂帶區(qū)域；其二是有過(guò)礦產(chǎn)資源過(guò)度開(kāi)采的地下礦區(qū)和礦床區(qū)域；其三是受到洪水影響的區(qū)域?？尚行匝芯靠辈旃ぷ饕笤谝恍┐笮椭攸c(diǎn)巖土工程中更進(jìn)一步地做好落實(shí)。期間，由巖土工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)工程區(qū)域進(jìn)行評(píng)斷。不過(guò)，如發(fā)現(xiàn)可行性研究勘察不能夠保障巖土工程設(shè)計(jì)需求，則需要開(kāi)展二次勘察。

3.2 初步勘察

巖土工程勘察中，初步勘察是最基本，也是最簡(jiǎn)單的勘察。初步勘察主要是對(duì)工程建造區(qū)進(jìn)行選擇，然后對(duì)工程總平面圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，針對(duì)工程需求提供建議，也能夠?yàn)殚_(kāi)展后續(xù)勘察工作提供參考和指導(dǎo)。

具體來(lái)看，在執(zhí)行初步勘察工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)由勘察人員先行對(duì)場(chǎng)地內(nèi)擬建建筑地段的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)巖土工程文件內(nèi)容進(jìn)行深入研究，巖土工程地質(zhì)和區(qū)域地形圖進(jìn)行準(zhǔn)備。之后，重點(diǎn)關(guān)注巖土工程區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造情況，地下水儲(chǔ)藏情況，包括儲(chǔ)藏位置、儲(chǔ)藏特點(diǎn)等。而如果發(fā)現(xiàn)巖土工程建造場(chǎng)地中出現(xiàn)了不適合工程建設(shè)的地形，則需要對(duì)其成因進(jìn)行分析。例如，在對(duì)地震設(shè)防烈度進(jìn)行分析時(shí)，當(dāng)數(shù)值等于或者大于6度時(shí)，便需要在勘測(cè)報(bào)告中對(duì)其進(jìn)行標(biāo)注，提高重視程度。此外，巖土工程施工也會(huì)受到季節(jié)性因素影響，尤其是在冬季氣候下，多會(huì)出現(xiàn)凍土問(wèn)題。勘察人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)凍土的凍結(jié)深度進(jìn)行分析，以及同步針對(duì)區(qū)域水、土腐蝕性做好評(píng)判。最后，如涉及到高層建筑，則需要在勘察工作中做好支護(hù)問(wèn)題和地基問(wèn)題的分析討論，并結(jié)合分析討論結(jié)果，給出初步的評(píng)價(jià)。

初步勘察是巖土工程勘察的基礎(chǔ)性內(nèi)容，并在巖土工程后期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，同樣有著十分重要的作用。但目前來(lái)看，考慮到巖土工程設(shè)計(jì)周期普遍較多，這導(dǎo)致開(kāi)展巖土工程勘察工作多伴隨著較大的時(shí)間壓力，也造成了一定影響。

3.3 詳細(xì)勘察

詳細(xì)勘察是巖土工程中更復(fù)雜的一種勘察。在組織開(kāi)展詳細(xì)勘察工作期間，要求對(duì)勘察線路進(jìn)行正確選擇，以建筑物的軸向?yàn)榍疤?，?duì)勘察線路進(jìn)行布置，并同時(shí)針對(duì)不同勘探點(diǎn)的距離進(jìn)行控制，以及保證勘探孔的深度能夠控制在規(guī)定范圍內(nèi)。同時(shí)，也需關(guān)注工程中基礎(chǔ)底面持力層厚度是否出現(xiàn)了偏離規(guī)定的情況，然后可在規(guī)定要求下進(jìn)行適當(dāng)加深處理。之后，針對(duì)預(yù)期內(nèi)深度中是否存在洞體進(jìn)行判斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)洞體存在后，應(yīng)當(dāng)判斷其可能給工程地基穩(wěn)定性造成的影響。對(duì)此，需保證準(zhǔn)入到洞底的基巖面能夠控制在2m以上，并結(jié)合必要情況，一并做好洞體范圍的確認(rèn)。

其次，做好物理探測(cè)工作。在開(kāi)展巖土工程物理探測(cè)時(shí)，需先行對(duì)物性條件進(jìn)行分析，然后在物性條件的基礎(chǔ)上，對(duì)科學(xué)合理的方法進(jìn)行選擇。[5]期間，如果涉及到異常點(diǎn)情況，則需要人員采取鉆探方式對(duì)其深度進(jìn)行驗(yàn)證。之后，如發(fā)現(xiàn)存在會(huì)給巖土工程帶來(lái)負(fù)面影響的洞體時(shí)，則要求人員做好勘探點(diǎn)加密處理。同時(shí)，對(duì)工作人員能夠進(jìn)入的洞體進(jìn)行整理，均需要進(jìn)入到洞體內(nèi)進(jìn)行勘察。不過(guò)，如果面對(duì)的是人員禁止進(jìn)入的情況，則需要對(duì)井下電視等方式進(jìn)行選擇，然后再開(kāi)展洞內(nèi)情況探測(cè)。

在組織開(kāi)展詳細(xì)勘察工作期間，應(yīng)當(dāng)對(duì)完整的建筑總平面圖進(jìn)行準(zhǔn)備，以及針對(duì)工程建造區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)性質(zhì)匯總資料進(jìn)行準(zhǔn)備。之后，重點(diǎn)關(guān)注巖土工程中存在的不良地質(zhì)情況，并對(duì)其進(jìn)行更加科學(xué)地解答。同時(shí)，一并做好巖土工程施工范圍內(nèi)巖石性質(zhì)的深入勘測(cè)，包括承載力勘測(cè)等。另外，同步做好沉降計(jì)算。在進(jìn)行沉降計(jì)算時(shí)，要求工作人員能夠重點(diǎn)關(guān)注地基變形參數(shù)，以及針對(duì)建筑物的變形特征做好預(yù)估。之后，對(duì)區(qū)域水文情況進(jìn)行查明，對(duì)區(qū)域地下水情況進(jìn)行測(cè)量，獲取工程區(qū)域的完整地下水變化圖。最后，針對(duì)巖土工程區(qū)域內(nèi)的季節(jié)性凍土情況，也需要給出最標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)深度。

4 勘察報(bào)告的判斷

4.1 對(duì)持力層的判斷

巖土工程勘察中，要求做好持力層判斷。實(shí)踐中，確定建筑類型和建筑基礎(chǔ)底面標(biāo)高，對(duì)其持力層可行性進(jìn)行判斷。同時(shí)，對(duì)勘查報(bào)告中涉及到的持力層選擇建議是否正確一并進(jìn)行核查。尤其要關(guān)注巖土工程區(qū)域內(nèi)地基受力層的范圍情況，對(duì)其中是否存在軟弱層進(jìn)行分析。

4.2 對(duì)持力層地基承載力的判斷

對(duì)巖土工程建設(shè)中所需的地基承載力進(jìn)行估算，并對(duì)巖土工程區(qū)域內(nèi)是否存在軟弱下臥層進(jìn)行分析，如存在軟弱下臥層，則需要組織人員進(jìn)行承載力驗(yàn)算。

4.3 對(duì)地基變形的判斷

結(jié)合規(guī)范要求，開(kāi)展工程中地基變形計(jì)算。在進(jìn)行巖土工程地基變形計(jì)算中，重點(diǎn)關(guān)注各個(gè)土層的參數(shù)，以及對(duì)地基最終沉降量進(jìn)行估算，并同步把握好沉降經(jīng)驗(yàn)值，然后將以上獲取到的數(shù)據(jù)信息同理論的地基變形計(jì)算值進(jìn)行比對(duì)，防止在沉降經(jīng)驗(yàn)值和計(jì)算值之間出現(xiàn)過(guò)大的差異。

4.4 對(duì)地下水的判斷

巖土工程勘察中，要求做好地下水勘察，編制地下水水質(zhì)分析報(bào)告，然后分析受地下水影響產(chǎn)生的鋼筋、混凝土等腐蝕程度。之后，對(duì)巖土工程是否存在地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，保證工程中抗浮設(shè)計(jì)水位和地下水位均能夠滿足工程實(shí)際需求。其中，如巖土工程中不存在地下室，則無(wú)需考慮地下水帶來(lái)的工程基礎(chǔ)施工影響。反之，當(dāng)巖土工程中存在地下室，則需要做好工程漂浮驗(yàn)算，保證抗浮設(shè)計(jì)水位的合理性。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)背景下，客觀上帶動(dòng)了我國(guó)各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，也對(duì)巖土工程提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的要求。結(jié)合巖土工程復(fù)雜性、系統(tǒng)性特點(diǎn)分析，為能夠提升巖土工程建設(shè)質(zhì)量，關(guān)鍵在于做好巖土工程勘查與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)開(kāi)展巖土工程高質(zhì)量勘察，能夠在工程正式施工前，對(duì)工程區(qū)域環(huán)境進(jìn)行分析調(diào)研，確定包括水文、氣候、地質(zhì)在內(nèi)各項(xiàng)因素影響，并規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)隱患。之后，組織工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提升巖土工程的整體質(zhì)量和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)巖土工程建設(shè)效益目標(biāo)。