工程地質勘查與巖土工程技術的發展研究

杜 魁，張 聰

（武漢中力巖土工程有限公司，湖北 武漢 430000）

0 引言

中國的巖土工程技術已經發展了幾十年。近年來，城市化速度不斷加快，各種工程項目越來越多，例如，地鐵工程、海底隧道工程以及跨海橋梁工程等，對巖土工程技術的快速發展起到了一定的推動作用。應用巖土工程技術，往往會對環境造成不同程度的破壞。兩者之間的矛盾長期存在，導致巖土工程技術的發展進入瓶頸期。另外，自然環境與資源的短缺，導致技術難以創新，這已經成為當前需要重點解決的問題[1]。

1 巖土工程地質勘察質量控制的意義

1.1 保障工程項目安全

地質勘察工作能夠為巖土工程的實施提供重要的保障。做好地質勘察工作可以了解施工區域周邊的環境。利用地質勘查技術掌握地形地貌、水文情況、氣候環境等數據，分析各項數據來掌握巖土工程可能受到的影響，進而制訂科學有效地應對措施，確保巖土工程施工方案的可行性。在開展巖土工程地質勘察的時候，需要結合實際情況與工程特點選擇適合的技術手段，確保地質勘察數據的準確性。分析存在的風險隱患，制訂相應的對策，保證巖土工程項目的安全有序。

1.2 推進工程建設速度

在巖土工程地質勘察工作的過程中，勘察工作的整體質量與效果對巖土工程建設工作帶來一定的影響。因為巖土工程項目復雜，各類施工項目的推進受到地層條件及周邊環境因素的影響。施工之前若未進行地質勘察工作，在施工過程中很容易出現安全隱患而造成工程變更，嚴重影響了施工進程的有序推進。為了保證巖土工程施工項目的順利完成，需要對施工區域和周邊環境進行地質勘察工作。掌握全面詳細的勘察數據，為施工方案的設計提供數據參考，保證設計方案和施工方案的科學合理，降低工程風險及工程變更出現的可能性，實現施工資源的優化配置，確保施工設計方案能夠滿足巖土工程建設的實際需求[2]。

2 巖土工程勘察存在的問題及巖土工程技術現狀

2.1 勘察前期準備工作倉促和不足

巖土勘察是一項技術和任務要求較高的工作，需要做好人員、設備、技術、方案等方面的工作準備。在接受勘察任務時，受工期時間限制以及建設單位要求，倉促安排鉆探隊伍及現場技術人員進場，勘察單位僅只按形式上制定了簡單的勘察綱要，未收集足夠的場地資料包括場地條件及周邊環境以及現場踏勘；未合理對現場相關技術人員進行施工交底，及未了解地下管線結構分布、斷裂、構造等；未及時掌握工程概況、建筑物結構特征等資料；未能在勘察綱要中明確勘察技術重點，未能有針對性采用不同勘察手段進行勘察劃分巖土層；對勘察人員（包括鉆探人員）的現場勘察培訓不足等，導致減少了部分勘察工作量，巖土層界面劃分誤差較大，掌握的勘察技術和方法不符合場地的實際情況，使得勘察質量和效率不夠高，對后期的設計和基礎施工造成了一定影響。

2.2 泥漿護壁問題

鉆探勘察過程中，需要做好泥漿護壁工作，否則將會影響鉆探的質量，導致鉆孔容易遭到破壞，影響地質勘查的效率。泥漿護壁問題主要體現如下：①泥漿的比重不合理，導致孔壁表面的泥漿容易出現脫落現象，無法對鉆孔形成保護作用，影響鉆孔的穩固程度。②泵量和孔深不夠協調，將會對泥漿壁的形成造成影響，導致孔壁出現不完整的現象。③部分勘察單位采用水鉆勘察方式，若是遇到軟土，將會導致鉆頭受到粘連，致使孔壁沾染大量的泥土，不利于泥漿護壁的清潔。④泥漿懸浮性能不足，容易出現分層現象，導致泥漿對孔壁的防護效果下降，隨著泥漿比重的增大，孔壁將會發生剝離，不利于孔壁的穩固[3]。

2.3 勘探點布置方案與深度不夠合理

在具體的巖土工程勘察工作中，受工期及勘察費用限制，布設勘探點方案基本上按最經濟方法按規范取勘探點最大間距進行布置，未能結合擬建物特點、場地地質條件等因素科學合理布置勘探點，明確勘探點深度要求，易引起后續勘察精確度較差，如場地遇巖面起伏較大，勘察單位未能按規范要求進行加密鉆孔，或者進入巖土層深度不足且勘察手段單一，未能詳細查明巖土層界面，甚至可能出現誤判孤石（硬夾層）作為基巖等情況，影響地基設計方案的合理選擇以及不必要的失誤，甚至給后續的基礎工程施工建設帶來一定的挑戰。

2.4 巖土工程技術現狀

2.4.1 現澆混凝土管樁技術

近年來，巖土工程施工技術增添了一種新型的軟土地基處理施工技術——現澆混凝土管樁技術。與傳統的地基處理方法相比，它的優點是承載力高、質量可靠、經濟性高，廣泛應用于市政道路中。這項技術中的混凝土管樁、振動沉管樁和振動沉模薄壁防滲墻等技術，有效提高了市政道路建設的適應性。

2.4.2 樁靴結構技術

沉管灌注樁端有預制樁端和翻板樁端兩種形式，其特點是可以重復使用、節約資金、施工操作簡單方便。但是，翻板樁靴的分布是三角形，在施工的過程中，三角鋼板受力比較集中，雖然活瓣可以關閉，但是關不嚴，很容易變形，甚至出現卡死的現象當有水或者泥漿漏入樁管中時，翻板樁靴就會產生故障，嚴重影響成柱質量。另外，連接閥門的時候還要使用引線或草繩。

2.4.3 碎石樁的抗液化作用

在當前巖土工程建設中，碎石樁技術被廣泛應用。碎石樁間隙大、排水快。由于地基在超凈孔隙水壓力下會受到破壞，碎石樁在發揮抗液化作用的過程中，可以有效減少地震造成的破壞。碎石樁能夠抗液化的主要原因是，碎石樁能夠橫向加密和豎向振實地基土，以及其產生的排水作用和預振動作用能夠形成抗液化效應，這是其他地基處理方法無法達到的效果。因此，碎石樁適用于地震多發區、地震高烈度區的可液化場地。

2.4.4 橋頭跳車現象

出現橋頭跳車現象，主要有兩個方面的原因：①地基土有很大的壓縮性，土質的堅硬度不夠，缺乏承載力。②如果路堤比較高，那么在填土的過程會產生很大的荷載，從而出現施工沉降的現象。在橋梁工程中，采用樁基礎，沉降的概率比較小，能夠有效降低橋頭跳車的現象[4]。

3 提高巖土工程地質勘查技術質量的措施

3.1 做好巖土工程地質勘察的全面部署

巖土地質調查涉及不同專業領域的知識。為保證地質調查工作的理想效果，應提前制定調查工作計劃。一是明確巖土勘察的目的。巖土工程地質調查是社會發展與生態環境協調發展的基礎性工作。推進巖土工程地質調查工作，可以保持建筑業的可持續發展。其次，要根據調查項目的實際情況制定合理的管理措施，提高調查工作的效率和質量，為調查企業節約成本，提高調查工作的綜合水平。最后，制定完善的調查工作計劃。為確保勘察工作質量高、滿足工程具體要求，應根據勘察區域綜合情況進行綜合勘察分析，并結合本部分區域實際情況進行完全掌握。根據前期調查結果，制定相應的調查方案，確保調查方案的可行性。

3.2 優化地質勘察管理制度

由于巖土工程地質勘察工作具有一定的系統性和綜合性，因此在進行相關工作過程中通常會涉及諸多內容。例如施工場地的土壤、水文情況，地形地貌、環境狀況等。這主要是因為需要保障勘察工作的全面性，才能夠得到精準的勘察結果，為后期工程建設工作提供可靠的參考數據。因此，在進行地質勘察工作的過程中，勘察工作人員需要確?？辈齑胧┠軌蚺c實際勘察現場狀況保持契合，根據具體需求制訂勘察任務、勘察目標與勘察流程。明確劃分不同勘察人員的崗位職責，促進勘察工作能夠按照標準流程有序推進，提升勘察工作的規范性與合理性。在此同時，相關工程單位也應當積極優化地質勘查管理制度，使制度能夠為地質勘察工作給予良好的約束作用，避免相關人員出現不良影響行為，有利于促進勘察質量的提升。

3.3 建立完善的勘察規范

為確保地質勘查工作有序推進，提高工作質量和效率，有關建設單位要積極制定完善勘查規范，按照有關規定逐步推進各項工作。在制定勘察規范的過程中，要根據巖土工程的特點和勘察區的實際環境，保證勘察規范的合理性[5]。

3.4 加強勘察后續服務

勘察單位應加強勘察后續服務，根據不同規模的工程項目，合理安排后續技術服務人員，選派技術全面、有協調組織能力的技術骨干作為地質代表，甚至常駐工地，現場解答建設中遇到的技術問題。地質代表在建設中隨時解答業主、設計、監理和施工單位提出來的技術問題，闡明地質條件，對于施工地質條件變化較大地段，地質代表要認真復核和研究，提出解決辦法，保證工程的順利施工。

4 巖土工程技術創新實踐

4.1 創新GPS 定位測量技術

GPS 定位測量技術主要發揮的功能是傳輸信息，在此過程中，衛星群和地面接收站都發揮了重要的作用，提高了施工效率。在工程施工之前，相關人員要考慮工程施工現場的環境特點，要準備好施工儀器以及設備，并根據具體的工程實踐，制訂科學有效的施工計劃，保證施工過程中所有的設備都處于正常運轉狀態，確保獲得準確的數據。

4.2 橋頭跳車裝置創新技術

橋頭跳車裝置既有優點，也有缺點，缺點主要表現為沉降，不能上升。針對這些缺點，相關人員必須控制精度，合理使用橋頭跳車裝置技術可以有效控制橋面高程，從而有效消除橋頭跳車問題，保證行車安全。橋頭跳車裝置技術與溝槽技術不同，前者是在螺栓底座與隔振墊之間建立有效連接，將隔振墊連接到螺栓上端，并且與固定件連接；凹槽位于固定件的下端，下端的槽與活動螺母上端的槽相對應，此時活動螺母的軌跡形成一個圓形，當設置活動球時，它應該在兩個凹槽中的咬合位置。隨著這項技術的改進，橋面高程的精度得到了提高。橋面不是固定的，而是可以升降的。橋面高程能夠有效適應路基沉降的變化，并且與各種地質環境下的橋梁結構相配合，以達到良好的平衡性，并且具有很好的協調性[6]。

4.3 樁技術創新突破

4.3.1 大直徑混凝土空心樁技術

樁基承載力是由樁端阻力以及樁側磨阻力組成的。將樁側管以及樁端的面積擴大，樁基礎的承載力就會提高，所以應用大面積空心管樁會減少混凝土的用量，提高管樁的承載力。將柔性樁和剛性樁組合成復合樁，充分發揮了這兩種樁型的優點，有效彌補了兩種樁型的缺陷，從而獲得良好的加固效果，降低了沉降的發生概率。從新型復合空心樁基礎的構成來看，大直徑混凝土空心樁技術包括樁靴、混凝土轉向器、模板機、絞車和底盤等。相關人員要根據施工的具體需求不斷創新大直徑混凝土空心樁技術。在應用環形樁基模板下沉裝置時，主要發揮作用的是鋼管。由于這些鋼管均為大直徑鋼管，因此必須在板下沉裝置的底端安裝成型機，包括內側和外側也都要進行相應的處理，以減小沉樁的阻力。要把混凝土分流器安裝在沉模裝置的上端，混凝土澆筑要均勻分層下料。當模板下沉裝置下沉到地基的時候，樁靴就會閉合，這樣可以避免渾水進入管腔中。當拉起模板下沉裝置的時候，就會打開樁靴。

4.3.2 石樁剛性抗液化樁基技術

新型復合空心樁基礎主要由混凝土轉向器、模板樁沉樁機、模板機、塔架、絞車等組成，相關人員需要科學合理地使用各種技術。環形樁基模板下沉裝置有兩個大直徑鋼管，應把模板成型機設置在模板下沉裝置的底部、內部和外部，以減少沉樁阻力。把混凝土分流器安裝在沉模裝置上端，能夠確保混凝土均勻地被澆筑在板樁裝置內外鋼管之間的樁端底部。當模板下沉裝置下沉到地基的時候，相關人員必須關閉樁靴，以防止泥水進入管道腔。新樁技術操作簡單，并且能夠自動化運行[7]。

5 結語

為了巖土工程的順利開展和科學選擇巖土工程技術，就必須做好工程地質勘查，以科學、合理的勘察技術為基礎，并不斷進行創新，才能獲取準確的地質信息數據，為巖土工程的順利開展提供有力支持。