綜合勘查技術在巖土工程勘查中的應用

鄭俊杰

（廣東省工程勘察院，廣東 廣州 510510）

在土木建筑工程設計及施工過程中，巖土工程勘查是指依據設計施工需求，在還未開展設計與施工之前，對現場地質條件、巖土結構以及環境特征等進行勘查、評估，利用勘查與評估結構編制出勘查文件，為工程設計及施工提供數據支撐，確保設計及施工質量。在目前的巖土工程勘查工作中，有的使用傳統勘查技術，也有的在使用現代化的數字勘查技術，不管哪種勘查技術，其優劣勢都比較明顯，適用的工程項目也各有不同。下面著重就綜合勘查技術的應用進行分析。

1 對綜合勘查技術的概述

在巖土工程建設過程中，鉆探是常用到的一種傳統勘查技術，伴隨著科學技術的快速發展，巖土工程施工在勘探結構方面的要求逐漸提升，這種情況下采用傳統勘查技術已無法滿足現代化需求，這種情況下綜合勘查技術隨之出現在人們的視野之中。在巖土工程勘查過程中，當前主要用到的勘查方法有探地雷達法、高密度電法等，在對不同勘查技術進行應用時，都會面臨著一定的限制性條件，但同時也各自發揮了一定優勢。然而，一般而言，有效利用這些技術只能對地質條件進行側面研究，根本無法從整體上體現出其優勢。而有效運用綜合勘查技術，可依據不同的自然環境、地質條件等，對多種勘查方式進行綜合選用，將這些技術融合到一起使用，針對勘查精密度、可行性的提升作用非常大。

2 勘查過程中容易出現的問題

2.1 忽略地形、地貌等有關因素

在巖土工程勘查過程中，如果忽視了對外部環境因素，比如地形、地貌等，就不會對巖土工程區域以內的地質情況形成完整的認識，也不能合理掌握地基土層的變化規律，這種情況下既有可能會出現工期延誤、成本增加等一系列問題。由于勘查過程中忽視了工程施工、施工環境二者之間的相互作用，將會為巖土工程設計工作的失誤埋下伏筆，從一定程度上來說，這種情況下給出的設計方案，根本滿足不了施工要求，與現實場地的環境條件不符。

2.2 缺乏對數字化勘查技術的應用

目前，在巖土工程勘查過程中，依然在采用傳統的圖紙、文字與表格的形式，對于得到的勘查資料，設計人員無法對其進行深入的理解和分析，因此就出現了勘查資料使用、處理上的困難。另外，現階段，我國在數字化勘查技術方面的要求依然不夠成熟，這方面的運用也不夠深入，此類技術與CAD軟件無法完美的匹配。在以上因素的影響下，使得數字化勘查技術的實際應用面臨著很大的制約和影響。

2.3 勘查成果不盡如人意

自從改革開放以來，市場經濟體制逐步深化、發展，此種背景下，巖土勘查單位也開始進入到了改革的深水區，如果依舊采用以前那種依靠政府撥款的方式，將很難獲得生存與發展，因此人們開始走出一條企業化管理的道路，自負盈虧。在如此背景下，一些勘查單位為了獲得更多的經濟利益，不惜降低在質量上的要求，為了縮短工期，在鉆探取樣中降低標準，更有甚者，在編寫勘查報告時編造一些不真實的報告。這種情況下，巖土工程施工根本無法獲得有效的勘查依據，也無法為施工作業提供有效指導，造成了資源、時間上的嚴重浪費。

3 幾種常見的綜合勘查技術

3.1 橫波反射

該技術是指利用地下介質對波的阻抗差異實施地質勘查的，地震波傳輸過程中如遇相對波阻抗差異，將出現反射作用，其反射信號波經由地標檢波器，會做好數據的接受、記錄工作，再經對反射波的振幅、相位失控特征推斷出地下層構造。相比縱波反射法，這種橫波反射法所受轉換波的影響更小一些，并且因為橫波的速率比較低，垂向的分辨率反而高一些。

3.2 高密度電法

高密度電阻率探測是指利用電極微地下供入垂直的電流，以這種方式建立電場，同時通過供電A 級、B級，綜合排列測量裝置在相對位置上的改變，從地面對電場的相對改變進行測量，以此推斷底層電阻率發生的深度改變，以達到預期的探測目的。

3.3 多道瞬面波法

多道瞬面波法主要利用多層介質中面波傳播速度的改變，以瞬態沖擊力微震源頭，對面波進行激發，這樣在脈沖的荷載作用下，地表將會產生波動，傳感器可對波面垂直分量進行記錄，并做好對微波信號的處理，以此確定頻散曲線的改變規律。從根本上來說，巖土介質結構形狀與頻散曲線的改變規律二者存在一定內部關聯，因此通過分析處理這種內在關聯，可對地質體實施有效探測。

4 綜合勘查技術在巖土工程勘查中的應用

我國地質災害頻發，擁有很多種類的特殊性巖土，綜合勘查技術主要是運用特定的技術對工程條件、地質環境特征等給出綜合性評價，從整體工程上來看，對其施工實際具有重要的意義。在工程設計與施工開展之前，可以采用綜合勘查技術對工程項目所在地區的巖土情況做一個大致的了解，并且提前對不良地質情況采取相應的防治措施，從而有效規避一些地質災害的發生。此外，在巖土工程建設中應用綜合勘查技術，也為工程建設開發提供了有效依據，如此一來，工程設計與施工過程中，即可對其中存在的不良條件實施針對性修改和調整，從最大程度上為工程施工的質量與安全、施工進度提供保證。雖然這項工作在施工中的比例并不大，但是其可能會造成的影響確實不容忽視的。

5 綜合勘查技術的應用實例

5.1 工程簡介

該工程是一座超大面積建筑，單棟6 層，共占地109畝，建筑面積9×104m2，在沉降度上要求較高，如圖1所示。首先，按照設計方的勘查要求，利用原位測試、常規鉆探等方法，大致了解了擬建場地內地質情況、持力層大體狀況，樁基持力層為40～50cm 碎卵石層；其次，勘查過程中，工作人員發現，碎卵石層的東西兩段比較平，但之間的層面有突變。在鉆孔過程中發現，碎卵石層面有10cm以上的標高，最大坡度在45°以上，因此極大地影響了基礎工程建設工作。這種情況下，為了確保工程施工可以順利開展，組建了專項工作組對其中存在的異常情況開展綜合勘查。

圖1 該工程的勘查現場

5.2 勘查的目的

本工程項目的勘查工作，采用的鉆探點（常規）間距是20～30cm，從鉆探孔所展示的地質條件來看，僅可采用人為方式對勘探點間的地質變化情況進行判斷，根本無法獲取準確判斷。這種情況下，為了對碎卵石層的變化情況進行分析，尤其是為了明確層面高低標高差，了解坡度變化情況，需要從點、線、面等立體化方位，采用鉆探與綜合勘探技術相結合的方式進行解析。本次勘查主要采用上文提到的橫波反射、高密度電阻率以及瞬態面波三種方法，勘查的精度達到了2～3cm，另外還與鉆探精準點結合對地質信息實施校核。

5.3 綜合勘查技術的應用

在該巖土工程中，淺層地震波反射法主要是用CDP 覆蓋技術，收到的道數是12 道，收到的道間距是2cm，另外炮間距、偏移距離分別是2cm和4cm，共計覆蓋6次。在本工程勘查過程中，橫波在碎石層面、淤泥面以及風化的巖層面都出現了明顯的反射，排除風化巖石之外，其他界面產生的反射波的能力都比較強。

同時，勘查過程中還采用了高密度電阻率法（單個排列電級），其電級排列間距是3m，電級的總數為60根，并且采用二級裝置對數據進行采集。從實驗中可以看到，隨著巖土層深度的改變，電阻率會表現出從低到高，再到低，再到高的改變，從中可以推斷出大致上可以將電性層分成4層。

6 巖土工程勘查技術的拓展應用

目前，我國巖土工程勘查早已經實現了運用地質勘查系統收集地質情況的目標。綜合現階段我國社會經濟建設情況與發展需求，建立的地質勘查系統不僅可以對水電工程、公路工程、鐵路工程等地質情況進行收集，為其設計與施工提供數據資料，同時對于勘查技術的發展也可以起到積極作用。例如，在某濱海低洼區域地質情況的勘查工作中，采用鉆探與原位實驗法相結合的方式，對其地質情況進行了勘查。首先，結合其地質結構特征，根據設計規范與要求，針對其施工的可行性進行驗證，其次，根據設計中的施工要求、技術要求，實施地質勘查。最后，確定了該工程在地質結構中對地層劃分的情況，明確了地基土的性質，另外還得到了有關工程樁基設計、飽和砂土地震液化判斷的有關參數內容，為工程施工提供了指導。

7 結語

綜上，隨著科學技術的不斷發展，我國城市建設的步伐越來越快，各種巖土工程也開始增多。這種情況下，為了更好地提升工程質量，必須提前將巖土工程勘查工作做好，以大量工程建設經驗為基礎，逐步完善綜合勘查技術。然而不同地質情況、地形情況下，所用的勘查技術是不同的，這就需要我們明確不同勘查方法的優缺點，并對勘查結果與鉆孔的匹配度進行深入分析和探究。