工程地質(zhì)勘察與建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計中的問題及優(yōu)化措施

摘 要：工程地質(zhì)勘察與建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計是工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量直接關(guān)系到建筑物的安全性和穩(wěn)定性。隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，工程地質(zhì)勘察面臨著越來越多的挑戰(zhàn)。基于此，本文闡述了工程地質(zhì)勘察與地基基礎(chǔ)設(shè)計的重要性，深入分析了工程地質(zhì)勘察和地基基礎(chǔ)設(shè)計中存在的主要問題，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施，旨在為工程地質(zhì)勘察與建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計提供科學、高效的方法指導，確保建筑工程的安全可靠。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)勘察；建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計；風險評估；信息技術(shù)文章編號：2095-4085（2024）06-0151-03

0 引言

工程地質(zhì)勘察與建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計是確保建筑工程安全、穩(wěn)定及經(jīng)濟的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。面對日益復(fù)雜的建設(shè)環(huán)境和提升的技術(shù)要求，這兩項任務(wù)的挑戰(zhàn)也隨之增加。從地質(zhì)數(shù)據(jù)的精準獲取到勘察技術(shù)的現(xiàn)代化，再到風險評估的精確性，每一步都對工程的成功至關(guān)重要。尤其是在數(shù)據(jù)獲取不足、技術(shù)更新滯后及風險評估不準確等問題頻出的背景下，尋找有效的優(yōu)化措施變得尤為迫切。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，如何利用這些新技術(shù)提升勘察與設(shè)計的效率和準確性，已成為工程地質(zhì)勘察領(lǐng)域面臨的重要課題。探索現(xiàn)代技術(shù)在勘察與設(shè)計中的應(yīng)用，不僅可以提高工作效率，還能顯著提升工程質(zhì)量和安全性，為建筑工程的可持續(xù)發(fā)展提供強有力的支持。

1 工程地質(zhì)勘察與地基基礎(chǔ)設(shè)計的重要性

在進行建筑項目規(guī)劃和實施的過程中，工程地質(zhì)勘察與地基基礎(chǔ)設(shè)計起著至關(guān)重要的作用。這一環(huán)節(jié)不僅決定了建筑物的穩(wěn)定性和安全性，也直接關(guān)系到工程成本的合理控制及后期維護的便利性。通過細致入微的工程地質(zhì)勘察，能夠準確掌握建設(shè)地點的地質(zhì)條件，包括土壤類型、地下水位、巖石特性及其分布情況等，這些因素是評估地基承載力和預(yù)測可能存在的地質(zhì)風險的基礎(chǔ)。只有充分了解這些關(guān)鍵信息，才能科學合理地進行地基基礎(chǔ)設(shè)計，選擇最適合的基礎(chǔ)類型，制定出針對性的加固措施，從而確保建筑物能夠在各種地質(zhì)條件下安全穩(wěn)定地運行。地基基礎(chǔ)設(shè)計的優(yōu)化還有助于節(jié)約建設(shè)成本，避免因地質(zhì)問題導致的重大工程事故，減少后期維護成本和維護工作的復(fù)雜性。工程地質(zhì)勘察與地基基礎(chǔ)設(shè)計不僅需要運用先進的技術(shù)和設(shè)備，還需依托豐富的經(jīng)驗和深厚的專業(yè)知識，通過多學科交叉融合，實現(xiàn)對地質(zhì)環(huán)境的全面評估和深入分析，確保每一項建設(shè)決策都建立在科學嚴謹?shù)幕A(chǔ)之上［1］。只有這樣，才能在建設(shè)過程中有效預(yù)防和控制各種地質(zhì)風險，提高工程質(zhì)量，延長建筑物的使用壽命，最終實現(xiàn)建設(shè)項目的成功和可持續(xù)發(fā)展。

2 工程地質(zhì)勘察與地基基礎(chǔ)設(shè)計存在的問題

2.1 地質(zhì)數(shù)據(jù)獲取的局限性

由于地質(zhì)勘察通常受到技術(shù)、經(jīng)濟、時間等多方面的限制，使得數(shù)據(jù)采集的范圍往往無法全面覆蓋項目所需的所有地質(zhì)信息。這種局限性導致的數(shù)據(jù)不足或數(shù)據(jù)偏差，會直接影響到工程設(shè)計的準確性和可靠性，增加設(shè)計過程中的不確定性。在實際操作中，地質(zhì)數(shù)據(jù)的局限性表現(xiàn)為對地下水位、土層結(jié)構(gòu)、巖石物理化學性質(zhì)等關(guān)鍵因素的認識不全面，進而影響到地基承載力的評估、地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測等重要方面。問題的根源在于當前地質(zhì)勘察工作往往依賴于傳統(tǒng)的鉆探、取樣等手段，這些方法在深度和廣度上存在固有的局限。同時，地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性和變異性要求勘察工作具有更高的精度和更廣的覆蓋范圍，現(xiàn)有的技術(shù)和方法難以滿足這一要求，導致勘察結(jié)果無法全面反映地質(zhì)條件的真實情況。

2.2 勘察技術(shù)方法的陳舊性

傳統(tǒng)的勘察技術(shù)，如直接鉆探、人工地質(zhì)測繪等，在一定程度上已不能滿足現(xiàn)代工程建設(shè)對于地質(zhì)信息精度和細節(jié)要求的提高。這些傳統(tǒng)方法在操作上耗時耗力，且在處理復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境時往往力不從心，難以精確識別地下隱蔽結(jié)構(gòu)，如斷層、空洞等，從而影響到工程安全評估的準確性和可靠性。傳統(tǒng)技術(shù)在數(shù)據(jù)處理和解釋方面存在局限，難以有效應(yīng)對地質(zhì)數(shù)據(jù)的復(fù)雜性和多樣性。這種技術(shù)方法的陳舊性，根本原因在于缺乏創(chuàng)新和技術(shù)升級，導致勘察手段與時代發(fā)展和工程需求之間出現(xiàn)脫節(jié)。隨著建設(shè)項目對地質(zhì)勘察精度和效率要求的不斷提高，傳統(tǒng)勘察技術(shù)方法的局限性日益凸顯，迫切需要通過技術(shù)創(chuàng)新和方法優(yōu)化，提升勘察工作的效率和準確性，以適應(yīng)復(fù)雜多變的工程地質(zhì)條件。

2.3 風險評估過程的不準確性

風險評估過程的不準確性是工程地質(zhì)勘察與地基基礎(chǔ)設(shè)計領(lǐng)域中的一個顯著問題，直接影響到工程安全和投資效益?，F(xiàn)有的風險評估模型在處理復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的不確定性和變異性時存在明顯弱點，如模型過于簡化地質(zhì)條件、忽略地質(zhì)環(huán)境變化的動態(tài)性以及評估參數(shù)選擇的主觀性等。這些弱點導致風險評估結(jié)果無法真實反映工程地質(zhì)條件的實際風險，進而影響到工程設(shè)計和決策的準確性。具體表現(xiàn)為在預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害（如滑坡、地面沉降）發(fā)生的概率和影響程度時，存在較大的誤差，不能為工程設(shè)計提供準確的風險依據(jù)。問題發(fā)生的根本原因在于當前風險評估模型未能充分整合地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)、歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)以及地質(zhì)環(huán)境的動態(tài)變化信息，缺乏對復(fù)雜地質(zhì)條件下不確定性的有效處理機制，以及在模型建立和參數(shù)選擇上的主觀性和片面性。

3 建筑工程地質(zhì)勘察與地基基礎(chǔ)設(shè)計的優(yōu)化措施

3.1 優(yōu)化地質(zhì)數(shù)據(jù)的采集與分析

采用高分辨率地質(zhì)勘察技術(shù)如地面穿透雷達（GPR）、三維地震勘探技術(shù)和無人機航空攝影，能夠提供對地下結(jié)構(gòu)的連續(xù)、高精度探測。GPR技術(shù)能夠有效識別土壤層結(jié)構(gòu)、地下水位和巖石界面，而三維地震勘探技術(shù)可以深入探測地層深處的巖石屬性和結(jié)構(gòu)特征，無人機航空攝影則可用于獲取地表地形和植被覆蓋情況的高分辨率圖像［2］。這些技術(shù)的綜合應(yīng)用，大大提升了勘察數(shù)據(jù)的精確度和覆蓋面，為地基基礎(chǔ)設(shè)計提供了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。實施多源數(shù)據(jù)的集成分析，通過地質(zhì)信息模型（GIM）和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)源的有效融合。這包括但不限于地形地貌數(shù)據(jù)、地下水數(shù)據(jù)、土壤類型數(shù)據(jù)等，通過集成分析這些數(shù)據(jù)，可以構(gòu)建出更為準確和全面的地質(zhì)模型。這種立體和動態(tài)的模型有助于全面評估地質(zhì)風險，提供更為科學的地基設(shè)計方案。應(yīng)用機器學習和人工智能技術(shù)對收集到的大量地質(zhì)數(shù)據(jù)進行深入分析。這些技術(shù)能夠識別數(shù)據(jù)中的模式和趨勢，預(yù)測潛在的地質(zhì)問題，提高風險評估的準確度和效率。例如，通過分析歷史地質(zhì)數(shù)據(jù)和當前勘察數(shù)據(jù)，機器學習模型能夠預(yù)測特定地區(qū)可能發(fā)生的地面沉降或滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，為采取預(yù)防措施提供依據(jù)。這種預(yù)測性分析為地基基礎(chǔ)設(shè)計的風險管理提供了強有力的工具，確保設(shè)計方案的安全性和可靠性。

3.2 創(chuàng)新勘察技術(shù)與方法論

地球物理勘察技術(shù)的應(yīng)用，尤其是電阻率成像技術(shù)和地震反射法，提供了一種高效的非侵入式地下探測手段。電阻率成像技術(shù)通過測量地下電阻率分布的變化，能夠揭示地下水位、土壤含水量以及巖石類型等關(guān)鍵信息，而地震反射法則利用地震波在不同地質(zhì)界面上的反射特性，精確映射地下巖層結(jié)構(gòu)和斷層分布。這些技術(shù)能夠提供比傳統(tǒng)鉆探更為連續(xù)和細致的地質(zhì)剖面圖，極大地提高了對地下條件的認識精度，為地基基礎(chǔ)設(shè)計提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。無人機（UAV）與衛(wèi)星遙感技術(shù)的結(jié)合使用，為地質(zhì)勘察開辟了新的視角。無人機搭載的高分辨率相機和多光譜傳感器可以快速獲取大范圍的地表數(shù)據(jù)，包括地形地貌、植被覆蓋和土壤類型等信息，而衛(wèi)星遙感技術(shù)則能夠提供更為廣闊區(qū)域的地質(zhì)信息，包括地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測和長期環(huán)境變化分析。這些技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠顯著提升地質(zhì)勘察的效率和范圍，還能夠?qū)崿F(xiàn)對難以接近區(qū)域的高效勘察，確保了地質(zhì)數(shù)據(jù)的全面性和代表性。地質(zhì)模型的高級建模與模擬技術(shù)，如三維地質(zhì)建模和數(shù)值模擬，使得工程師能夠在計算機中重建復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，進行地質(zhì)過程的模擬和分析。這些技術(shù)不僅能夠基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)預(yù)測地質(zhì)結(jié)構(gòu)，還能模擬地下水流動、巖土力學行為等關(guān)鍵因素，為地基基礎(chǔ)設(shè)計提供了深入的理論分析和科學依據(jù)。通過這些模型，工程師能夠在設(shè)計階段預(yù)見潛在的地質(zhì)問題，優(yōu)化設(shè)計方案，提高工程的安全性和經(jīng)濟性。

3.3 提高風險評估的準確度與效率

在提升風險評估的準確度與效率方面，采取的策略需針對性強，操作性高，并具有明確的實施路徑。關(guān)于高精度地質(zhì)數(shù)據(jù)的獲取，策略的核心在于利用地面穿透雷達（GPR）、電阻率成像技術(shù)及無人機航空攝影等現(xiàn)代地質(zhì)勘察工具。這些技術(shù)能夠深入地下，獲取關(guān)于土壤層結(jié)構(gòu)、巖石特性和地下水位等詳細信息。具體實施時，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性選擇合適的勘察技術(shù)，比如在巖石地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域使用電阻率成像技術(shù)，以提高數(shù)據(jù)的準確性和代表性。無人機航空攝影適用于廣闊或難以接近的區(qū)域，能夠迅速獲取地表特征和變化情況，為地質(zhì)風險評估提供寶貴的地表數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)處理與分析方面，采用地質(zhì)統(tǒng)計學方法和地質(zhì)信息系統(tǒng)（GIS）進行高效管理和分析是關(guān)鍵［3］。通過建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，對收集的數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)化管理，利用GIS技術(shù)進行空間數(shù)據(jù)分析，可以更好地理解地質(zhì)條件的空間分布特性。地質(zhì)統(tǒng)計學方法如半方差分析和概率模型，可以用于分析地質(zhì)數(shù)據(jù)的變異性，預(yù)測地質(zhì)風險的分布和概率，從而提供更為科學的風險評估結(jié)果。這要求工程團隊不僅需要掌握先進的數(shù)據(jù)處理軟件和技術(shù)，還需要具備扎實的地質(zhì)統(tǒng)計學知識，以確保數(shù)據(jù)分析的準確性和有效性。建立地質(zhì)風險動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)是提升風險評估準確度與效率的重要措施。實施策略包括部署地表位移、深部位移監(jiān)測儀器和地下水位監(jiān)測設(shè)備等，通過這些設(shè)備可以實時監(jiān)控地質(zhì)環(huán)境的變化，及時發(fā)現(xiàn)潛在的風險。為了有效實施這一策略，需要進行詳細的監(jiān)測點布局設(shè)計，選擇合適的監(jiān)測設(shè)備，并建立數(shù)據(jù)實時傳輸和處理系統(tǒng)。這樣可以確保在地質(zhì)條件發(fā)生變化時，能夠快速響應(yīng)，及時調(diào)整工程設(shè)計和施工方案，有效預(yù)防和控制地質(zhì)風險。

3.4 加強勘察與設(shè)計方案的實施監(jiān)督

為確保建筑工程的建設(shè)質(zhì)量和進度，有必要在勘察和設(shè)計方案實施前對其進行監(jiān)督。在項目的執(zhí)行過程中，項目管理團隊可以采取以下措施以確?？辈旌驮O(shè)計方案的執(zhí)行效果，以確保項目的安全、高效和可持續(xù)發(fā)展。構(gòu)建項目管理與信息共享平臺的策略目的是通過技術(shù)手段實現(xiàn)項目信息的實時更新與共享［4］。利用項目管理軟件與地理信息系統(tǒng)（GIS）的整合，可以創(chuàng)建一個集中的、動態(tài)的管理平臺，使所有項目參與者——包括工程師、設(shè)計師、施工隊伍及項目管理人員都能夠?qū)崟r訪問到最新的勘察數(shù)據(jù)、設(shè)計方案和施工進度信息。這種平臺支持項目文檔的數(shù)字化管理，確保設(shè)計變更和項目進展得到即時更新和廣泛傳播，從而提高決策的時效性和項目執(zhí)行的一致性。平臺可以支持可視化工具，如三維模型和進度時間線，幫助參與者直觀理解項目狀態(tài)，促進跨部門和跨專業(yè)的溝通協(xié)作，降低項目延誤和成本超支的風險。先進監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用是確保工程建設(shè)質(zhì)量和進度符合設(shè)計預(yù)期的有效手段。通過部署GPS測量技術(shù)、自動化監(jiān)測儀器和傳感器網(wǎng)絡(luò)等，可以對工程建設(shè)的關(guān)鍵階段進行全面監(jiān)控，包括地表位移、結(jié)構(gòu)變形和環(huán)境參數(shù)等。這些實時監(jiān)測數(shù)據(jù)不僅對于及時發(fā)現(xiàn)施工問題和潛在風險至關(guān)重要，還能為項目管理團隊提供科學依據(jù)，用于評估施工方案的有效性、調(diào)整工程計劃或采取緊急措施。此策略要求高度的技術(shù)集成和數(shù)據(jù)分析能力，以確保監(jiān)測系統(tǒng)的準確性和反應(yīng)速度，實現(xiàn)對項目風險的前瞻性管理。建立嚴格的質(zhì)量控制與審查機制是保障工程質(zhì)量和設(shè)計精準實施的基礎(chǔ)［5］。這涉及到設(shè)計審查、施工審查以及第三方審計等多個環(huán)節(jié)，通過專業(yè)的審查團隊對工程設(shè)計的合理性、施工過程的規(guī)范性進行全方位的評估。該策略強調(diào)了標準化和規(guī)范化的審查流程，確保所有設(shè)計和施工活動都符合行業(yè)標準和法規(guī)要求，及時糾正項目實施中的偏差。同時，引入第三方審計，提供獨立的評估報告，增加項目透明度和公信力，為項目參與方提供客觀的質(zhì)量保證。

4 結(jié)語

在工程地質(zhì)勘察與建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計中，優(yōu)化勘察流程、引進創(chuàng)新技術(shù)、提升風險評估效率及加強實施監(jiān)督是提高項目成功率的關(guān)鍵。這一過程要求工程團隊不僅掌握先進技術(shù)和方法，還需具備高效的項目管理能力和跨學科協(xié)作精神。通過這些措施，可以確保工程設(shè)計與實施的科學性、合理性，為建筑工程的安全、穩(wěn)定與經(jīng)濟性提供堅實支撐，確保其在復(fù)雜地質(zhì)條件下順利完成。

參考文獻：

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