巖土工程勘察的質(zhì)量控制及評(píng)價(jià)分析

羅忠超

（山東萊克工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 東營(yíng) 257100）

隨著工程建設(shè)的快速發(fā)展，巖土工程勘察數(shù)量日益增加，由于工程勘察是后續(xù)工作的基礎(chǔ)，因此，保證勘察質(zhì)量是非常重要的[1-2]。不少學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，張益峰等[3]分析了巖土工程勘察的要點(diǎn)；劉衛(wèi)民等[4]解讀了巖土工程勘察的規(guī)范；陳柏燦[5]分析了巖土工程勘察對(duì)基坑施工的影響規(guī)律。上述研究均取得了相應(yīng)的成果，但均未系統(tǒng)地進(jìn)行巖土工程勘察的質(zhì)量控制。因此，該文以工程背景為基礎(chǔ)，先進(jìn)行其勘察質(zhì)量控制分析，并進(jìn)一步研究了勘察質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)沉降監(jiān)測(cè)成果，評(píng)價(jià)最終的施工效果，以側(cè)面佐證勘察成果的準(zhǔn)確性。通過(guò)該文研究，以期為工程提供指導(dǎo)。

1 工程概況

1.1 工程基本信息

某道路工程隸屬城市經(jīng)濟(jì)區(qū)重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，延伸方向近似南北，其作用主要是承擔(dān)經(jīng)濟(jì)區(qū)南北向的交通運(yùn)輸。該道路的基礎(chǔ)信息如下。a）設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為3459.44m，道路等級(jí)為城市主干路，道路寬度為32m。b）交通量的飽和年限設(shè)計(jì)為20年，面層采用瀝青混凝土。c）設(shè)計(jì)時(shí)速60km，車道數(shù)為8車道。d）最小曲率一般為160m，極限值為65m。e）最小坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)為120m，最大縱坡設(shè)計(jì)為6.0%。f）最大超高橫坡設(shè)計(jì)為2%，凹、凸曲線最小半徑分別為700m和600m。g）最大挖方高度為41.2m，最高填方高度為19.5m。

1.2 工程地質(zhì)條件

結(jié)合項(xiàng)目勘察成果，其地質(zhì)條件如下。

1.2.1 地形地貌

工作區(qū)屬丘陵地貌，鉆孔高程為384.17m～432.57m，最大高差約49.00m，整體地勢(shì)起伏較大，僅局部溝谷地段較為平坦。

1.2.2 地層巖性

工作區(qū)第四系土層主要為填土層、粉質(zhì)黏土，其中，填土巖性多為黏性土，多具稍濕～濕，可塑～硬塑狀，結(jié)構(gòu)松散，含有一定植物根系；粉質(zhì)黏土多為殘坡積，軟塑～可塑狀，成分以黏土礦物為主，強(qiáng)度一般。下覆基巖主要為侏羅系遂寧組泥巖，紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層～中厚層狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體完整性隨深度增加而增加。

1.2.3 地質(zhì)構(gòu)造

工作區(qū)內(nèi)未見(jiàn)大構(gòu)造發(fā)育，但節(jié)理裂隙較發(fā)育，主要可見(jiàn)2組優(yōu)勢(shì)節(jié)理，其中，節(jié)理1：傾向?yàn)?76°，傾角為80°，間距0.5～2.0m，傾向延伸0.3～0.5m，裂面平整；節(jié)理2：傾向?yàn)?51°，傾角為85°，間距0.5～2.0m，延伸0.2～0.6m。

1.2.4 水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)未見(jiàn)明顯地表水，僅在強(qiáng)降雨過(guò)程中，在低洼處形成一定的積水。地下水主要為孔隙水和裂隙水，兩者賦存特征與常規(guī)情況一致，且在本次調(diào)查過(guò)程中，極少見(jiàn)地下水。

2 勘察質(zhì)量控制

結(jié)合工程實(shí)際，巖土工程勘察中的質(zhì)量控制應(yīng)從作業(yè)人員、材料質(zhì)量、使用設(shè)備和勘察手段等方面入手。

2.1 作業(yè)人員控制

在本項(xiàng)目勘察過(guò)程中，部分鉆機(jī)作業(yè)人員不重視巖芯的正確擺放，造成技術(shù)人員在分層過(guò)程中不能有效掌握分層節(jié)點(diǎn)，在發(fā)現(xiàn)該問(wèn)題后，對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員崗位責(zé)任進(jìn)行劃分，避免出現(xiàn)類似問(wèn)題。

2.2 材料質(zhì)量控制

由于本項(xiàng)目所處位置的地層中，存在卵石層，且在鉆進(jìn)過(guò)程中遇到了漏漿問(wèn)題，為保證其順利實(shí)施，采取了水泥護(hù)壁措施，因此，控制水泥質(zhì)量顯得格外重要。

2.3 使用設(shè)備控制

本項(xiàng)目為道路勘察項(xiàng)目，使用設(shè)備主要包括鉆機(jī)、轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)械等，若各類機(jī)械不能正常運(yùn)行，將會(huì)嚴(yán)重影響工期。因此，為保證使用設(shè)備正常運(yùn)行，要求參與作業(yè)單位在機(jī)械進(jìn)場(chǎng)前，對(duì)所有機(jī)械都進(jìn)行保養(yǎng)處理。

2.4 勘察手段控制

在本項(xiàng)目勘察過(guò)程中，除鉆探手段外，還有原位試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)等，各類勘察手段的規(guī)范要求存在較大差異。因此，為保證本項(xiàng)目的勘察質(zhì)量，要求所有作業(yè)人員嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行。

3 工程勘察質(zhì)量評(píng)價(jià)

3.1 評(píng)價(jià)方法

為有效評(píng)價(jià)勘察質(zhì)量，本文結(jié)合工程實(shí)際及文獻(xiàn)[6]的研究成果，提出利用P×C分級(jí)法對(duì)其勘察質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。首先，結(jié)合本文工程項(xiàng)目的基本特點(diǎn)及第二節(jié)成果，先構(gòu)建其勘察質(zhì)量評(píng)價(jià)體系。在評(píng)價(jià)體系構(gòu)建過(guò)程中，將其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為3層。其中，目標(biāo)層為“工程勘察質(zhì)量評(píng)價(jià)體系”，其后是一級(jí)指標(biāo)，即第2節(jié)中的作業(yè)人員的控制效果K1、材料質(zhì)量的控制效果K2、使用設(shè)備的控制效果K3和勘察手段的控制效果K4；在一級(jí)指標(biāo)后，再進(jìn)一步細(xì)分二級(jí)指標(biāo)，即K1指標(biāo)包括作業(yè)人員的學(xué)歷K11、作業(yè)人員的職稱K12及作業(yè)人員的工作年限K13；K2指標(biāo)包括水泥混合材的準(zhǔn)備K21及機(jī)械材料的準(zhǔn)備K22；K3指標(biāo)包括設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量K31及設(shè)備使用年限K32；K4指標(biāo)包括原位試驗(yàn)的規(guī)范性K41、室內(nèi)試驗(yàn)的規(guī)范性K42及試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)的規(guī)范性K43。其次，考慮到1-9標(biāo)度法具有較強(qiáng)的普適性及有效性，提出利用其實(shí)現(xiàn)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值求解，且其求解過(guò)程主要包括3步，即判斷矩陣的構(gòu)建、矩陣的一致性檢驗(yàn)及權(quán)值計(jì)算[6]，且在此過(guò)程中，先對(duì)判別指標(biāo)CI進(jìn)行計(jì)算，如公式（1）所示。

式中：λmax為最大特征值；n為矩陣對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)。

通過(guò)CI值再進(jìn)一步計(jì)算CR指標(biāo)，如公式（2）所示。

式中：RI為標(biāo)度參數(shù)。

根據(jù)一致性檢驗(yàn)原理，如果CR值＜0.1，那么說(shuō)明判斷矩陣具一致性特征；反之，重新構(gòu)造判斷矩陣。

由于專家法是模糊理論的常用使用方法，其能有效利用專家經(jīng)驗(yàn)，因此利用這種方法對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度進(jìn)行求解。根據(jù)不同專家的經(jīng)驗(yàn)差異，對(duì)不同類專家的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行折減處理，具體標(biāo)準(zhǔn)如下。a）行業(yè)老專家。該類專家的隸屬度評(píng)價(jià)結(jié)果不需要折減，即折減系數(shù)為1.0。b）高級(jí)工程師。該類專家的隸屬度評(píng)價(jià)結(jié)果須稍微折減，即折減系數(shù)為0.9。c）中級(jí)工程師。該類專家的隸屬度評(píng)價(jià)結(jié)果須一般折減，即折減系數(shù)為0.8。

將各類專家的隸屬度評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行折減處理后相加，得到對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的最終隸屬度結(jié)果。如公式（3）所示。

式中：li為最終的隸屬度值；lik為專家的隸屬度；k為專家個(gè)數(shù)。

最后，結(jié)合工程實(shí)際，將其勘察質(zhì)量控制等級(jí)劃分為4級(jí)，各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下。Ⅰ級(jí)：質(zhì)量分為45分，質(zhì)量等級(jí)評(píng)分為0～60分，其勘察質(zhì)量控制差，無(wú)法滿足工程后續(xù)需要。Ⅱ級(jí)：質(zhì)量分為60分，質(zhì)量等級(jí)評(píng)分為60分～75分，其勘察質(zhì)量控制一般，基本滿足工程后續(xù)需要。Ⅲ級(jí)：質(zhì)量分為70分，質(zhì)量等級(jí)評(píng)分為75分～90分，其勘察質(zhì)量控制較好，能有效滿足工程后續(xù)需要。Ⅳ級(jí)：質(zhì)量分為90分，質(zhì)量等級(jí)評(píng)分為90分～100分，其勘察質(zhì)量控制好，能完全滿足工程后續(xù)需要。

3.2 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

按照第3.1節(jié)評(píng)價(jià)方法，首先，對(duì)二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表1。根據(jù)表1，二級(jí)指標(biāo)的質(zhì)量得分為56.18～86.02，質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅰ級(jí)～Ⅲ級(jí)。其中，Ⅰ級(jí)指標(biāo)有1個(gè)，占比為10%；Ⅱ級(jí)指標(biāo)有3個(gè)，占比為30%；Ⅲ級(jí)指標(biāo)有6個(gè)，占比為60%。相對(duì)來(lái)說(shuō)，二級(jí)指標(biāo)總體是以質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅲ級(jí)時(shí)為主。

表1 二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)二級(jí)指標(biāo)質(zhì)量得分，其質(zhì)量控制效果排序如下。設(shè)備使用年限K32（質(zhì)量得分為86.02，質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅲ級(jí)）＞室內(nèi)試驗(yàn)的規(guī)范性K42（質(zhì)量得分為84.55，質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅲ級(jí)）＞作業(yè)人員的職稱K12（質(zhì)量得分為80.69，質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅲ級(jí)）＞試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)的規(guī)范性K43（質(zhì)量得分為80.30，質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅲ級(jí)）＞水泥混合材料的準(zhǔn)備K21（質(zhì)量得分為80.16，質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅲ級(jí)）＞機(jī)械材料的準(zhǔn)備K22（質(zhì)量得分為76.24，質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅲ級(jí)）＞設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量K31（質(zhì)量得分為74.95，質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅱ級(jí)）＞原位試驗(yàn)的規(guī)范性K41（質(zhì)量得分為72.56，質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅱ級(jí)）＞作業(yè)人員的工作年限K13（質(zhì)量得分為70.46，質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅱ級(jí)）＞作業(yè)人員的學(xué)歷K11（質(zhì)量得分為56.18，質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅰ級(jí)）。

其次，統(tǒng)計(jì)得到一級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果，見(jiàn)表2。根據(jù)表2，從K1指標(biāo)至K4指標(biāo)的質(zhì)量得分依次為74.21、84.19、82.35和87.44，其中，僅K1指標(biāo)的質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅱ級(jí)，占比為25%；其余3個(gè)一級(jí)指標(biāo)的質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅲ級(jí)，占比為75%。

表2 一級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)一級(jí)指標(biāo)質(zhì)量得分，將其質(zhì)量控制效果排序如下：勘察手段的控制效果K4（質(zhì)量得分為87.44，質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅲ級(jí)）＞材料質(zhì)量的控制效果K2（質(zhì)量得分為84.19，質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅲ級(jí)）＞使用設(shè)備的控制效果（質(zhì)量得分為82.35，質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅲ級(jí)）＞K3作業(yè)人員的控制效果K1（質(zhì)量得分為74.21，質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅱ級(jí)）。

最后，再對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行整體勘察質(zhì)量控制，得出如下結(jié)果。

綜上所述，本項(xiàng)目的最終勘察質(zhì)量得分為84.71分，質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅲ級(jí)，說(shuō)明其勘察質(zhì)量控制較好，能滿足工程需要。

4 施工效果評(píng)價(jià)

在道路施工效果評(píng)價(jià)過(guò)程中，為保證其評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，將其思路分為2步。1）在道路施工完成后，按周期進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)變形巡視。2）在道路上布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)變形分析來(lái)量化評(píng)價(jià)施工效果。

4.1 現(xiàn)場(chǎng)巡視結(jié)果

在現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程中，按照1周一次的巡視周期進(jìn)行巡查，在巡視過(guò)程中共發(fā)現(xiàn)11條裂縫。其中，有5條較大的裂縫，特征如下。裂縫1：延伸長(zhǎng)度6.3m，寬度2.1cm～6.0cm，可見(jiàn)深度約12cm，無(wú)下錯(cuò)特征。裂縫2：延伸長(zhǎng)度3.8m，寬度1.2cm～4.5cm，可見(jiàn)深度約12cm，無(wú)下錯(cuò)特征。裂縫3：延伸長(zhǎng)度4.1m，寬度3.9cm～4.2cm，可見(jiàn)深度約12cm，無(wú)下錯(cuò)特征。裂縫4：延伸長(zhǎng)度2.9m，寬度1.5cm～5.3cm，可見(jiàn)深度約12cm，無(wú)下錯(cuò)特征。裂縫5：延伸長(zhǎng)度5.7m，寬度2.8cm～4.5cm，可見(jiàn)深度約12cm，無(wú)下錯(cuò)特征。

在巡查后期，所有裂縫均無(wú)擴(kuò)展趨勢(shì)，絕大部分還出現(xiàn)了閉合。因此，巡視結(jié)果顯示道路變形特征一般，也無(wú)發(fā)展特征，初步說(shuō)明勘察控制質(zhì)量較好。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)變形監(jiān)測(cè)結(jié)果

按照論文思路，首先，對(duì)道路施工后的沉降變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，共布設(shè)了8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，即n1～n8，共統(tǒng)計(jì)48期數(shù)據(jù)，其最終沉降結(jié)果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。根據(jù)表3，8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降實(shí)測(cè)值為13.68mm～20.41mm，均值為16.53mm；沉降計(jì)算值為15.92mm～25.38mm，均值為19.72mm；相對(duì)來(lái)說(shuō)，沉降計(jì)算值均不同程度地大于沉降實(shí)測(cè)值，且兩者相對(duì)誤差局域3.85%～85.57%，均值為21.01%。

表3 道路施工后的沉降變形結(jié)果

沉降最大值為25.38mm，均小于50mm（變形控制值），因此，說(shuō)明此道路目前現(xiàn)階段的沉降控制效果較好。

其次，進(jìn)一步進(jìn)行道路沉降變形的變化趨勢(shì)分析，分析思路如下：將32期～48期沉降變形速率進(jìn)行區(qū)間劃分，共劃分為5個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間4期數(shù)據(jù)，對(duì)各區(qū)間的速率均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并通過(guò)速率均值來(lái)評(píng)價(jià)沉降變形的發(fā)展規(guī)律。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，得到5個(gè)區(qū)間的速率均值結(jié)果見(jiàn)表4。據(jù)表4，從區(qū)間1～區(qū)間5，對(duì)應(yīng)的速率均值變化如下：0.41mm/期→0.32mm/期→0.25mm/期→0.19mm/期→0.12mm/期，有持續(xù)降低的趨勢(shì)，加之區(qū)間5對(duì)應(yīng)的速率均值較小，說(shuō)明道路沉降變形趨于穩(wěn)定。

表4 道路沉降區(qū)間劃分后的變形速率

最后，再用表3中的沉降實(shí)測(cè)值與變形控制值相除，構(gòu)建累計(jì)變形評(píng)價(jià)指標(biāo)K，且K值越小，說(shuō)明沉降剩余變形空間較大，安全性越高；反之，沉降剩余變形空間較小，安全性越低。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，n1監(jiān)測(cè)點(diǎn)的K值為0.408，n2監(jiān)測(cè)點(diǎn)的K值為0.313，n3監(jiān)測(cè)點(diǎn)的K值為0.334，n4監(jiān)測(cè)點(diǎn)的K值為0.274，n5監(jiān)測(cè)點(diǎn)的K值為0.335，n6監(jiān)測(cè)點(diǎn)的K值為0.344，n7監(jiān)測(cè)點(diǎn)的K值為0.330，n8監(jiān)測(cè)點(diǎn)的K值為0.307。通過(guò)對(duì)比，8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的K值均＜1，說(shuō)明各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降剩余變形空間均較大，安全性較高。

綜上所述，考慮到沉降趨于穩(wěn)定，且目前沉降實(shí)測(cè)值與變形控制值間的變形余量仍較大，充分說(shuō)明道路沉降變形控制效果較好，側(cè)面說(shuō)明道路勘察成果的可信度較高，驗(yàn)證其勘察控制質(zhì)量較好。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)巖土工程勘察的質(zhì)量控制及評(píng)價(jià)分析，主要得出以下3個(gè)結(jié)論。1）在本文項(xiàng)目勘察執(zhí)行過(guò)程中，制定了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，主要從作業(yè)人員、材料質(zhì)量、使用設(shè)備和勘察手段等方面入手。2）P×C分級(jí)法能有效進(jìn)行項(xiàng)目的勘察質(zhì)量評(píng)價(jià)，二級(jí)指標(biāo)的質(zhì)量得分為56.18～86.02，質(zhì)量控制等級(jí)為Ⅰ級(jí)～Ⅲ級(jí)；同時(shí)，在二級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果中，從K1指標(biāo)至K4指標(biāo)的質(zhì)量得分依次為74.21、84.19、82.35和87.44。3）通過(guò)施工過(guò)程中的沉降變形監(jiān)測(cè)，得到沉降最大值為25.38mm，均小于50mm（變形控制值），且變形速率有明顯降低的趨勢(shì)。因此，說(shuō)明此道路目前現(xiàn)階段的沉降控制效果較優(yōu)。