地質(zhì)工程施工中的巖土勘察及地基處理技術(shù)研究

李 超 孫和偉

（1.吉林省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院地質(zhì)勘察巖土工程院，吉林長春 130000；2.吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六〇五隊(duì)，吉林延吉 133000）

1 地質(zhì)工程施工中巖土勘察工作的開展現(xiàn)狀

我國不同地區(qū)之間的地質(zhì)條件存在較大的差異性。因此，在開展地質(zhì)工程的施工作業(yè)時，相關(guān)工作人員需要對所處地區(qū)的地基條件進(jìn)行全面徹底的了解，以便更好地進(jìn)行工程項(xiàng)目的建設(shè)，巖土勘察工作的重要性得以凸顯。巖土勘察工作指相關(guān)工作人員在正式施工之前，提前對施工現(xiàn)場及周圍地區(qū)的巖土狀況進(jìn)行詳細(xì)的勘察，充分掌握地下空洞、物體的數(shù)量和分布、巖土體的風(fēng)化程度等信息，以更加科學(xué)合理地根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造，劃分不同的現(xiàn)場施工區(qū)域，為后續(xù)開展差異化的地基處理工作做好前期鋪墊。通過開展巖土勘察工作，相關(guān)工作人員能夠詳細(xì)地了解工程項(xiàng)目現(xiàn)場及周邊環(huán)境的地質(zhì)情況，如果周邊地區(qū)的巖石結(jié)構(gòu)比較脆弱，容易發(fā)生土壤松動的問題，相關(guān)人員也能夠第一時間與工程設(shè)計(jì)人員進(jìn)行討論，及時地調(diào)整項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案，盡可能避免滑坡、塌方等不良情況的發(fā)生，提升地質(zhì)工程的使用性能，從而獲得良好的社會效益。與此同時，相關(guān)工作人員也能夠靈活運(yùn)用巖土勘察工作得出的信息數(shù)據(jù)，對地質(zhì)工程項(xiàng)目進(jìn)行更加科學(xué)合理的造價控制，為建設(shè)企業(yè)增加一定的經(jīng)濟(jì)效益。

然而，現(xiàn)階段仍然有一部分建筑企業(yè)和單位沒有給予巖土勘察工作足夠的重視，有些建筑企業(yè)過分看重自身的經(jīng)濟(jì)利益，在地質(zhì)工程的施工過程中沒有對建設(shè)現(xiàn)場進(jìn)行仔細(xì)的勘察，巖土勘察工作也經(jīng)常出現(xiàn)表面化、形式化的問題，沒有依據(jù)專業(yè)的勘察要求和標(biāo)準(zhǔn)有序開展具體的實(shí)地勘察工作，甚至出現(xiàn)了將施工虛假地質(zhì)信息作為工程設(shè)計(jì)方案的參考依據(jù)等違法違規(guī)行為，這些做法不僅會導(dǎo)致人力資源和物力資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，也會對地質(zhì)工程整體質(zhì)量帶來消極影響。因此，建筑單位需要著力做好巖土勘察工作，確保地質(zhì)工程的建設(shè)工作能夠順利進(jìn)行[1]。

2 地質(zhì)工程施工中開展巖土勘察工作的具體要點(diǎn)

2.1 開展土壤顆粒比重試驗(yàn)

土壤顆粒比重試驗(yàn)作為巖土工程勘察過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，建筑企業(yè)和單位需要提高對該試驗(yàn)的重視程度，并且在施工過程中重點(diǎn)推進(jìn)。

2.2 實(shí)施工程地質(zhì)試驗(yàn)

工程地質(zhì)試驗(yàn)指專業(yè)技術(shù)人員對于地質(zhì)工程現(xiàn)場建設(shè)區(qū)域以及周邊環(huán)境的地質(zhì)條件開展深入分析的過程。隨著我國各種科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來越多的試驗(yàn)技術(shù)手段被運(yùn)用到地質(zhì)工程的建設(shè)中。因此，相關(guān)建筑企業(yè)和單位也需要積極順應(yīng)時代發(fā)展的潮流，在進(jìn)行巖石勘察工作時，加強(qiáng)對先進(jìn)技術(shù)手段的應(yīng)用。例如，相關(guān)技術(shù)人員可以以GPS 技術(shù)作為基礎(chǔ)性工具，將多種新一代測繪技術(shù)與巖土勘察工作有機(jī)地結(jié)合起來，以顯著增強(qiáng)自身對測量對象的控制能力，進(jìn)一步明晰巖土土體的測量覆蓋范圍和深度，逐漸降低甚至消除影響測量結(jié)果準(zhǔn)確性的外界因素，不斷提升巖土勘察信息的精度。在后續(xù)地質(zhì)工程的正式施工階段，這些勘察信息數(shù)據(jù)能夠?yàn)榫唧w施工處理技術(shù)的及時調(diào)整和優(yōu)化提供更加便利的條件，促進(jìn)地質(zhì)工程巖土勘察任務(wù)的高質(zhì)高效。

2.3 嚴(yán)格勘察工程的巖土和水文條件

相關(guān)建設(shè)單位和企業(yè)需要從巖土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、巖土中的液化情況、地下水位的情況以及周圍土體性質(zhì)4 個角度對地質(zhì)工程施工現(xiàn)場的巖土和水文條件進(jìn)行嚴(yán)格的分析。

第一，從巖土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性來看，相關(guān)技術(shù)人員需要全面勘察施工現(xiàn)場及周邊環(huán)境的巖土結(jié)構(gòu)，科學(xué)探究具體的構(gòu)造和土體的穩(wěn)定性，對所處地區(qū)的地質(zhì)承載能力進(jìn)行精確的計(jì)算，對地質(zhì)工程施工環(huán)境的巖土結(jié)構(gòu)形成一個初步判斷。與此同時，技術(shù)人員需要以基礎(chǔ)判斷為前提，充分結(jié)合工程項(xiàng)目建設(shè)的總面積和規(guī)劃的平面結(jié)構(gòu)等信息，為后續(xù)工程設(shè)計(jì)人員相關(guān)工作的順利開展提供良好的保障，促進(jìn)工程的具體設(shè)計(jì)方案能夠與施工現(xiàn)場狀況更加契合，從而提高整體工程的建設(shè)效率和質(zhì)量。

第二，從巖土中的液化情況來看，由于我國不同地區(qū)的地形條件存在著較大的差異性，如果地質(zhì)工程要建在地震較頻繁地區(qū)，相關(guān)技術(shù)人員便需要對所處地區(qū)施工現(xiàn)場的巖土液化情況開展科學(xué)合理的勘察。

第三，從地下水位的情況來看，結(jié)合多年的地質(zhì)工程施工建設(shè)經(jīng)驗(yàn)可以清楚地認(rèn)識到地下水位這一要素在工程項(xiàng)目建設(shè)過程中的重要性，因此相關(guān)建筑單位需要加強(qiáng)對地下水位情況的勘察和分析。

第四，從周圍土體的性質(zhì)來看，技術(shù)人員應(yīng)該在正式開展施工之前，有效運(yùn)用國家規(guī)定的地質(zhì)分析準(zhǔn)則，精準(zhǔn)勘察和明確施工現(xiàn)場的土體性質(zhì)，為后續(xù)選擇科學(xué)合理的地基處理技術(shù)奠定基礎(chǔ)[2]。

2.4 分析和評價地質(zhì)工程的施工條件

相關(guān)技術(shù)人員在測量相關(guān)巖土數(shù)據(jù)和參數(shù)后，不僅需要結(jié)合自身的巖土勘察經(jīng)驗(yàn)，也要嚴(yán)謹(jǐn)客觀地對巖土工程參數(shù)進(jìn)行全方位的分析，計(jì)算和科學(xué)預(yù)測施工現(xiàn)場區(qū)域的地層承載力和穩(wěn)定性，將詳細(xì)的勘察數(shù)據(jù)信息進(jìn)行總結(jié)歸納，與地質(zhì)工程的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行仔細(xì)的探討，不斷優(yōu)化和完善地質(zhì)工程項(xiàng)目的施工方案，更好地保障工程項(xiàng)目建設(shè)的科學(xué)性和安全性，切實(shí)降低地質(zhì)工程的實(shí)際造價。

3 地質(zhì)工程施工中地基處理技術(shù)的有效運(yùn)用

3.1 換填地基技術(shù)

換填地基技術(shù)也被稱為換土法、換填法，其主要的換填材料為砂、碎石、灰土、煤渣以及礦渣等，不僅能夠切實(shí)增強(qiáng)地基的承載力，提升整個地質(zhì)工程的可靠性和抗震性，也能減少地面的沉降量。因?yàn)閾Q填地基技術(shù)的實(shí)際操作較為簡單，對地質(zhì)工程后期的保障維護(hù)也能起到良好的作用，所以相關(guān)建筑單位可以靈活采用該技術(shù)。例如，當(dāng)?shù)刭|(zhì)工程在面對濕陷性黃土或者沼澤地帶等地質(zhì)條件相對較差地區(qū)時，技術(shù)人員便可以運(yùn)用此技術(shù)提高地基的承載能力，要先將所處區(qū)域本身承載能力較差的土質(zhì)挖出并且全部運(yùn)走，再選擇具有良好承載力的土質(zhì)復(fù)合材料進(jìn)行回填，從而使現(xiàn)在的地基承載力得到加強(qiáng)。值得注意的是，換填地基技術(shù)主要針對的是地基厚度小于0.5m 的軟土路基，通過對軟土的更換、填充，切實(shí)保障地質(zhì)工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和壓縮性，為其他施工環(huán)節(jié)的有序開展打下堅(jiān)實(shí)的地基基礎(chǔ)[3]。

3.2 強(qiáng)力夯實(shí)技術(shù)

強(qiáng)力夯實(shí)技術(shù)指相關(guān)施工人員在開展工作的過程中使用重量相對較大的夯錘，并且將夯錘從特定的高度自由落下，對現(xiàn)場的巖土土體進(jìn)行夯擊密實(shí)的工作，使得軟土地基的內(nèi)在結(jié)構(gòu)能夠迅速地固定聯(lián)結(jié)，這種強(qiáng)力夯實(shí)技術(shù)對于雜填土、砂性土以及非飽和性黏土等性質(zhì)的地基具有十分顯著的效果。例如，相關(guān)施工人員在運(yùn)用強(qiáng)力夯實(shí)技術(shù)時，建筑企業(yè)和單位需要為其設(shè)置最適宜的起重機(jī)械設(shè)施，而后將重量為10 ～40t 的夯錘安全穩(wěn)固地提升至距離施工地面大約10 ～40m 的高度，再讓夯錘在此高度采用自由下落的方式擊打軟土地面，軟土地基的土體在沖擊力和夯實(shí)力的作用下能夠很好地固結(jié)起來，從而顯著增強(qiáng)原本地基的承載效果。值得注意的是，相關(guān)施工人員在使用強(qiáng)夯技術(shù)時，可以使用現(xiàn)場試驗(yàn)的方法，科學(xué)合理地確定最佳的夯擊頻次等技術(shù)指標(biāo)，例如，夯實(shí)在100 ～200t時，通常情況下需要將夯擊的深度控制在3 ～6m。另外，建設(shè)單位還應(yīng)該動態(tài)關(guān)注施工現(xiàn)場巖土土層的具體變化情況，及時檢測已完成強(qiáng)夯作業(yè)的區(qū)域，嚴(yán)防各類施工錯誤。以某個市政工程項(xiàng)目建設(shè)為例，該項(xiàng)目實(shí)際施工現(xiàn)場的地基屬于軟土性質(zhì)，包含著雜填土以及粉質(zhì)黏土，其中粉質(zhì)黏土主要分布在地基的上層，厚度達(dá)到4m 左右，所以施工人員根據(jù)項(xiàng)目的施工情況和需求，采取強(qiáng)夯技術(shù)，使用12t 的夯錘和24m 的龍門架對地基進(jìn)行夯擊固結(jié)[4]。

3.3 高壓旋噴注漿技術(shù)

高壓噴射注漿技術(shù)是以注漿法為基礎(chǔ)，與高壓噴射技術(shù)結(jié)合使用的一種新型地基加固手段。其主要作用原理是施工人員先使用鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔工作，再將裝有特殊噴頭的噴射管設(shè)置在相應(yīng)的深度，使用高壓泥漿脈沖，在20 ～40MPa 的高壓作用下開展?jié){液噴射工作，巧妙利用噴射的沖擊力切割土體，由于脈狀噴射流不僅速度快，而且能量大，在噴射時產(chǎn)生的動壓會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過巖土土體結(jié)構(gòu)自身的強(qiáng)度，所以土粒能夠輕松地剝落，一部分細(xì)小的土粒也會受漿液置換的影響，伴隨漿液被帶到施工現(xiàn)場的土面之上，剩余的土粒能夠與漿液發(fā)生充分混合，根據(jù)一定的規(guī)律和比例進(jìn)行重新排列，在混合體凝固后，現(xiàn)場的巖土土體就會形成固結(jié)體，從而使建筑工程項(xiàng)目現(xiàn)場的地基以及周邊土體結(jié)構(gòu)得到有效的加固，增強(qiáng)其安全性和穩(wěn)定性[5]。例如，一方面，在正式開展作業(yè)時，施工人員應(yīng)該對漿液進(jìn)行科學(xué)合理的攪拌，盡可能地防止因攪拌速度過快導(dǎo)致漿液配置質(zhì)量不佳等情況的發(fā)生，同時也應(yīng)該在攪拌過程中，對各個噴漿信息進(jìn)行詳細(xì)的記錄，及時測量相關(guān)數(shù)據(jù)，有效避免噴漿效果不過關(guān)的現(xiàn)象。另一方面，相關(guān)施工人員在處理調(diào)配好的水泥砂漿時，不僅需要對其進(jìn)行均勻的攪拌工作，確保水泥砂漿的攪拌質(zhì)量，為后續(xù)的地基加固打下堅(jiān)實(shí)的質(zhì)量基礎(chǔ)，而且施工人員在完成鉆孔作業(yè)后，應(yīng)該及時開展二次測量工作，進(jìn)一步保障鉆孔的精確度，在進(jìn)行鉆孔的過程中，當(dāng)工程鉆機(jī)到達(dá)孔洞5m處時，施工人員應(yīng)該用水平尺進(jìn)行第二次校正核驗(yàn)工作，一旦發(fā)現(xiàn)鉆孔出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差，需要第一時間進(jìn)行相應(yīng)的修正[6]。需要注意的是，如果地質(zhì)工程項(xiàng)目在施工的過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場環(huán)境的地基具有較大的砂層厚度，施工人員則需要靈活采取泥漿護(hù)壁的方法，有效避免坍塌現(xiàn)象的發(fā)生。

3.4 預(yù)壓處理技術(shù)

現(xiàn)階段，我國在開展地質(zhì)工程項(xiàng)目時，既需要充分考量地質(zhì)因素，又需要全面徹底地勘察施工區(qū)域原有的地下埋管及其他地下基礎(chǔ)建設(shè)，特別是城市內(nèi)部的工程項(xiàng)目，很多情況下難以采取強(qiáng)夯技術(shù)開展施工，所以建筑單位可以使用預(yù)壓處理技術(shù)進(jìn)行地基加固工作。例如，施工人員在應(yīng)對軟土地基時，可以使用真空預(yù)壓技術(shù)，借助真空壓差減壓的工作原理，在施工現(xiàn)場鋪設(shè)一些砂墊層，充分結(jié)合工程項(xiàng)目的狀況，科學(xué)合理地設(shè)置具體的砂墊層厚度，將砂墊層作為水平排水體。與此同時，在軟土地基中安插塑料的排水板，將該排水板用作豎直排水體，形成水平和豎直雙方向的作用力，再將適量的塑料薄膜鋪在砂墊層上面，進(jìn)行掩埋封閉處理，通過這種方法能夠?qū)⑹┕がF(xiàn)場土層中原有的水體排出，進(jìn)一步強(qiáng)化施工區(qū)域的巖土地層。不僅能夠有效解決軟土地基不均勻沉降的問題，而且整體施工成本較低，工作效率較高，施工人員可以對預(yù)壓的具體工藝進(jìn)行有效的控制，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益[7]。

4 結(jié)語

工程項(xiàng)目地基基礎(chǔ)的扎實(shí)程度對地質(zhì)工程質(zhì)量的穩(wěn)定性發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而巖土勘察作為地基建設(shè)的前期準(zhǔn)備工作，需要建設(shè)單位認(rèn)真貫徹落實(shí)，深入分析勘察工作中遇到的問題，保證巖土勘察工作的準(zhǔn)確性，為施工設(shè)計(jì)人員開展后續(xù)工作提供參考，為廣大民眾的生產(chǎn)和生活提供良好的保障，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的雙贏，促進(jìn)我國整個建筑行業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。