巖土工程勘察、設計與施工一體化模式研究

朱文風ZHU Wen-feng

（中化地質河南局集團有限公司，鄭州 450001）

0 引言

在我國社會主義經濟建設的過程中，巖土工程在多個領域中發揮著不可估量的作用，因此提升巖土工程質量，加強對巖土工程質量的控制，為現代化社會建設奠定堅實的基礎。伴隨著科學技術的迅猛發展，目前國內的巖土工程勘察、設計與施工技術得到了創新發展，傳統的施工模式已經不再適應現代化的工程建設需求，而應用勘察、設計與施工一體化的現代化模式成效明顯。巖土工程的一體化模式，不僅符合現代工程建設項目發展的趨勢，同時也是建筑工程管理運行模式的科學化和現代化發展，是現代化勘察企業長效發展的有效路徑。同時對于巖土工程勘察單位而言，可以憑借大企業的勘察和設計，走差異化的市場發展道路，提升勘察企業的服務質量和品質，有效規避市場風險，降低勘察成本，提高經濟效益。

1 巖土工程勘察、設計與施工一體化模式實施的必要性

1.1 是巖土工程發展的趨勢

在巖土工程中，主要是以勘察、設計和施工為主要環節，這些環節的質量對工程的整體質量產生重要影響。所以在提高巖土工程施工質量的同時，要不斷加強勘察、設計和施工三個環節的技術，而采用巖土一體化模式，是將三個環節進行高效的整合，提高資源的利用率，是巖土工程領域中最有效的模式。

1.2 巖土工程的現狀凸顯了巖土工程勘察、設計與施工一體化模式的價值

在巖土工程發展的過程中，工程理論、相關技術、流程等也愈加完善，伴隨著工程需求的升級，巖土工程在實際建設中存在著諸多的問題，因此還需加強對巖土工程理論和實踐的重視，一旦發生工程意外則會給整個工程帶來不可估量的損失，所以在引用巖土工程一體化模式中，正好能夠解決上述的問題，施工質量也得到了有效的保障。

1.3 巖土工程勘察、設計與施工一體化模式優點突出

巖土工程一體化模式，能夠有效的掌控項目的進度，有效的管理和控制成本，從根本上提升工程的效益，同時一體化模式更符合現代化工程的發展趨勢，有效提高施工效率。

2 巖土工程一體化模式的優勢

何為巖土工程一體化模式，即將巖土工程的各個環節進行結合，由此來進行一體化的生產，相比較傳統的施工模式而言，一體化模式自身表現出獨特的優勢，具體體現在以下四個方面：

2.1 施工速度快、工期短

巖土工程的一體化模式，即設計、施工、勘察等環節之間都是進行科學的協調，并將其組合在一起。工程的承包商將勘察、設計、施工等環節進行承包，并對各環節進行協調，解決其中存在的矛盾，這能夠從根本上提高工程的建設效率，大大縮短建設周期。

2.2 推動技術創新

巖土工程的一體化模式下，更需要相關工作人員對各環節進行周密的策劃和設計，因此也能從根本上提升工作人員的創新能力，確保施工設計方案的科學性和可行性，方案的實用性也會更強，因此工程的建設效率得到大幅提升，相應技術也得到了創新發展。

2.3 易于工程造價管理

基于巖土工程一體化模式下，一個承包商承包了整個施工過程，所以對于投資方而言，僅與承包商進行商談溝通即可，資金的運轉和使用得到了保障。與此同時，一個承包商也有利于合理科學的整合優化各項資源，提高資源的利用率，便于工程造價的管理，提高工程效益。

2.4 雙方責任明確

在一體化模式下，只有投資者和承包商兩方，省去了工程招標的繁瑣過程，雙方責任清晰明確，也避免了合同糾紛問題，加快了工程的建設速度。

3 巖土工程勘察、設計與施工一體化模式的建構

在構建巖土工程勘察、設計與施工一體化模式的過程中，往往需要具備有較強綜合實力的巖土工程勘察設計和施工企業，通過專業化的設計，施工和勘察，在高質量、工期短、成本低的基礎上，提供綜合性強、安全性高、職責分明等的綜合一體化模式，由此來高效的建設完成巖土工程的各項工作。圖1是巖土工程勘察、設計與施工一體化模式的建構。

圖1 巖土工程勘察、設計與施工一體化模式的建構

從圖1中可以看出，在一體化模式下，要結合項目的實際情況，對人員和部門進行優化配置，通過構建各環節項目部來完成項目的建設工作。

4 應用案例

4.1 工程概況

擬建工程為鄭州典亮置業有限公司東方今典東方府建設項目，場地位于河南省鄭州市新密市東城區溱水路以北、沿山路以南、東城半島以東。擬建建筑物主要包括：19棟5～19層住宅樓，地下1～2層，剪力墻結構；1棟2層商業及配套樓，框架結構；地下車庫，地下1層，框架結構。受鄭州典亮置業有限公司的委托，A公司順利中標了本項目的巖土工程勘察、邊坡支護及降水設計和施工以及地基基礎設計咨詢等工作。A公司在開展項目的過程中，應用了巖土工程勘察、設計與施工一體化模式，不僅工程的施工質量得到了保障，同時也在預定的施工周期內完成了任務，經濟效益顯著。

4.2 巖土勘察環節

4.2.1 地形、地貌

擬建場地位于河南省鄭州市新密市東城區溱水路以北、沿山路以南、東城半島以東，勘察場地為空地，局部為拆遷場地，地貌單元屬丘陵崗地，地貌單一，地形總體北高南低，起伏較大。場地標高317.42-344.09m，最大高差約26.7m。建成后場地整平標高約在317.30-341.20m。

4.2.2 區域地質構造

工程區位于華北準地臺（I）黃淮海坳陷（I1）區，新構造分區屬豫皖隆起～坳陷區的嵩山隆起，與東北部的開封坳陷相接。晚更新世末期以來，本區基本上處于抬升狀態。本區第四紀斷裂及地震活動較弱，對擬建場地的穩定性無直接影響。

4.2.3 地層結構

本場地勘探揭露25.0m深度范圍內地層為第四系上新更新世沖積的粉土、粉質黏土，中奧陶系白云質灰巖。

4.2.4 地下水條件

據調查，場地地下水類型為深層巖溶裂隙水。根據《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）（2009年版）規范G.0.1表，本場地環境類型為Ⅲ類。

4.2.5 地基土腐蝕性評價

根據本場地土腐蝕分析，根據《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）（2009版）判定見表1。

表1 地基土的腐蝕性評價

通過上述的結果，地基土給混凝土結構和鋼筋混凝土結構中的鋼筋會帶來不同程度的腐蝕。

4.3 方案設計環節

4.3.1 地基評價

根據擬建建筑物荷載特點和結構特征，結合場地土條件，地基基礎方案建議如下：

①建議擬建1#、2#、6#、7#、8#、9#、10#、11#、12#、13#、15#、16#、17#、18#、19#、20#、21#、22#樓采用天然地基筏板基礎，以第（3）-（5）層為基礎持力層，其中12#、15#樓局部基底位于第（1）層雜填土，建議將基底以下第（1）層雜填土全部挖除后采用素混凝土換填；20#樓基底局部位于第（2）層粉質黏土，建議將基底以下第（2）層挖除后采用素混凝土回填；土巖組合的地基上，因其地層不均勻的特性，在此地基上擬建建筑物，則提出設置褥墊層的相關建議。

②建議擬建5#樓采用鉆孔灌注樁筏板基礎，以第（5）層為樁端持力層。

③建議擬建3#樓采用鉆孔灌注樁筏板基礎，以第（5）層為樁端持力層；同時可選擇換填地基筏板基礎，（3）層和（4）層全部挖出并進行換填，采用素混凝土來換填，并將換填后的作為基礎持力層。

④建議擬建地下車庫采用天然地基獨立基礎，以換填土層、第（2）-（5）層為基礎持力層，對擬建建筑物為土巖組合基層的，其地層性質的不均勻性，可以采取設置褥墊層的措施，與此同時提出在分臺處設置擋墻為其支護的建議對策。

⑤鑒于場地內部分鉆孔存有伴生土洞、溶洞，發育的厚度和埋深存在著較大的變化，因此要根據物探探測報告，對不穩定的溶洞和土洞進行注漿，以此來對其進行加固；同時也可以采取挖除挖空（5）-1層，并用素混凝土進行回填的方式處理。而針對于基地下不存在伴生土洞和溶洞的，在擬建建筑物時采用鉆孔灌注樁，而其中將第（5）-1、（5）-2層穿過樁身，進入穩定巖層的范圍要保持在大于等于0.5m的范圍，而樁端下穩定基巖深度要控制在大于等于5.0m的范圍。

⑥對于19#、20#、21#樓南側地庫第一、二臺階基坑邊坡，如果滿足放坡開挖的要求，通過設計和驗算，對其進行放坡開挖，但是如果不滿足相關的要求，要選取適宜的方式進行支護處理，而這時也可以對施工工序進行相應調整，將施工工序定為：先對南側下方地庫第二臺階進行施工，施工完成之后，對第一臺階形成支護，接著再對第一臺階進行施工。

對于單樁承載力特征值而言，給予試樁的相關建議，其要結合最終的試驗結果而定。

施工場地應采取哪種施工方案，相關設計部門要依據場地的實際地層情況，并結合建筑物實際載荷組合來確定：在施工的過程中，要采取防水措施，基礎外應同樣要進行防水措施，避免地表水下滲產生的一系列問題；在進行基層開挖時，要進行驗槽處理，以提前發現問題，提前解決問題。

4.3.2 方案論證

在此對上述方案進行論證分析，判斷其可行性，從擬建場地的地層情況能夠看出，此場地的地層具有著復雜性、多樣性、不穩定性的特征，持力層應該深入到下部基巖，因此必須要結合工程項目的地基特征，來選擇科學、合理的施工方案，確保方案的可行性。

4.3.3 巖土工程勘察、設計與施工一體化應用

以工程項目的特點為出發點，并結合勘察和設計方案，由此確定施工方案，以從根本上發揮巖土工程勘察、設計與施工一體化的最大化作用，在應用一體化模式的過程中，要在項目中進行分區位的實施。以住宅樓為著手點，首先對住宅樓進行勘察和設計，制定施工方案，進行施工，然后依次對商業樓、配套樓、地庫等進行勘察設計，并制定施工方案，最終實現巖土工程勘察、設計與施工的一體化，提高項目工程質量，提高經濟收益。

4.4 GIS支持下的巖土工程勘察、設計與施工一體化方案實施環節

現階段下，巖土工程中存在著勘察與設計相分離的問題，設計的相關功能還有待進一步完善，鑒于此種情況，構建一體化、規范化、集成化的體系是非常有必要的。一體化模式的主要流程是，對各工程環節進行勘察設計，將上道工序和下道工序進行有效的銜接，并為接口提供有效的數據文件，實現數據的互通和共享，由此提高作業的速度，有效減短工期，從根本上提高巖土工程勘察設計的效率，節約時間和人工成本，提高效益。與此同時，在應用巖土工程勘察設計一體化模式時，通過應用現代化的技術手段，實現勘察設計的數字化、智能化和網絡化。對巖土工程勘察設計進行網絡化和數字化的研究，是勘察設計一體化發展的必然趨勢，也是進行現代化發展的基礎，以GIS為基礎的巖土工程勘察、設計與施工一體化方案實施流程圖，見圖2所示。

圖2 GIS支持下勘察設計一體化結構圖

4.5 應用效果

在GIS支持下，巖土工程勘察、設計與施工一體化模式與傳統的設計模式相比較而言，其表現出便捷、靈活的特征。能夠快速的對方案進行對比，節約了尋找最優方案的時間和成本，作業效率也得到了顯著提升，在此過程中也規避了人為操作出現的問題。本項目通過應用勘察、設計和施工一體化模式，實際完成工期有效縮短，僅用了585天，相比較傳統模式，工期減少了108天。通過優化設計剛性樁樁網復合地基，整個施工周期節省了50%以上，投資節省了60%以上，獲得了投資方的認可和好評。因此應用巖土工程勘察、設計和施工一體化模式，對巖土力學參數進行有效的挖掘，激發其內在潛能的發揮，為地基的優化設計奠定堅實的基礎，最終實現經濟效益的提升。

5 結束語

總而言之，在現代化社會的建設中，要加強對巖土工程勘察、設計和施工一體化模式的重視，該模式相對于傳統項目設計模式而言，有著更大的優勢，然而現階段下，此一體化模式沒有得到廣泛的應用，這更需要相關部門盡快健全相關法規制度，并培養一體化模式的專業人才，盡快促使一體化生產體系的形成，提高巖土工程的質量和效率，發揮中國巖土工程的最大化價值。