淺談巖土工程勘察在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

張 晶

湖北長勘工程有限公司 湖北 武漢 430000

巖土工程建設(shè)中，目標(biāo)關(guān)鍵在于如何在保證工程質(zhì)量的前提下，減少工程成本支出，提高工程經(jīng)濟效益。其中，結(jié)構(gòu)設(shè)計作為巖土工程建設(shè)的重點所在，是否能夠保證結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性，直接關(guān)系著該目標(biāo)的實現(xiàn)。實踐中，要求做好正確的材料選擇和先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用，提升工程結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，幫助企業(yè)在嚴(yán)峻市場競爭環(huán)境下獲取先機和優(yōu)勢。

1 建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的意義

1.1 有利于確定更加經(jīng)濟的基礎(chǔ)施工方法

巖土工程建設(shè)中，為能夠提升巖土工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提高建筑協(xié)調(diào)統(tǒng)一性，達(dá)到更加實用且美觀的效果，需在工程設(shè)計階段便做好方案規(guī)劃。同時，針對工程設(shè)計中存在的不合理之處進(jìn)行及時反饋處理，實現(xiàn)巖土工程功能的改善，體現(xiàn)出巖土工程的優(yōu)越性[1]。

1.2 有利于提升建筑安全穩(wěn)定性

巖土工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標(biāo)之一是保證工程具有更好的安全性和穩(wěn)定性。因此，需將安全問題放在巖土工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的首要位置。通過開展高質(zhì)量巖土工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，一方面能夠提高巖土工程結(jié)構(gòu)的安全性；另一方面也能夠促進(jìn)工程整體質(zhì)量地提升。之后，在安全性建設(shè)中，一并做好材料選擇，增加巖土工程效能，延長巖土工程使用壽命，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中，對原有設(shè)計方案進(jìn)行分析，提煉方面中缺陷，對缺陷進(jìn)行針對性處理。另外，一并做好巖土工程結(jié)構(gòu)受力計算與分析，對其中存在的不合理受力進(jìn)行提煉，做好改進(jìn)調(diào)整[2]。

2 巖土工程施工技術(shù)的選用與發(fā)展

2.1 巖土工程施工技術(shù)發(fā)展方向

現(xiàn)代巖土工程施工建設(shè)中，需要進(jìn)一步拓寬技術(shù)適用條件，并對現(xiàn)有技術(shù)做好反思和優(yōu)化改進(jìn)，尤其在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的大環(huán)境下，更要關(guān)注傳統(tǒng)技術(shù)中存在的落后問題，使技術(shù)創(chuàng)新可達(dá)到與時俱進(jìn)的效果。例如，在應(yīng)用深層攪拌技術(shù)的過程中，應(yīng)當(dāng)由原有軟土拓展到濕陷性黃土，在振沖技術(shù)應(yīng)用中，從原有地層砂性土拓展到粘性土。尤其在當(dāng)前土地資源日益緊張，地下資源逐漸開發(fā)的趨勢下，對技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)已然成為了一種必然選擇[3]。目前，隨著我國技術(shù)的革新，基本實現(xiàn)了很多過去難以完成的工程，如在沙漠地區(qū)建設(shè)高速公路與鐵路，修建海底隧道、跨海大橋、人工島等。

巖土工程施工技術(shù)的發(fā)展并非反映為某一領(lǐng)域成果的革新，而是諸多領(lǐng)域、學(xué)科共同作用的結(jié)果，包括不限于機械領(lǐng)域、電子領(lǐng)域、計算機專業(yè)等。依托于諸多前沿技術(shù)，在其理論和應(yīng)用方法不斷完善中，為推動巖土工程施工技術(shù)創(chuàng)新提供了動力。不過，在面對眾多巖土工程施工方法時，也需做好方法梳理，尤其在當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，一并做好綠色施工技術(shù)研發(fā)，以及推動先進(jìn)技術(shù)的本土化融合，在巖土工程建設(shè)中達(dá)到更理想的效果。

2.2 巖土工程施工技術(shù)選用原則

第一，適用性原則的。巖土工程建設(shè)中，不存在絕對好的技術(shù)或者是絕對差的技術(shù)，更多是結(jié)合工程實際情況與需求，在眾多技術(shù)中選擇出最具適用性的技術(shù)。因此，在技術(shù)選用前，便需要做好巖土工程勘察，一方面對巖土工程項目建設(shè)實情、特點和目標(biāo)進(jìn)行分析；另一方面對巖土工程施工現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行調(diào)研，包括但不限于地質(zhì)環(huán)境、氣候環(huán)境、水文環(huán)境、交通環(huán)境等。在此基礎(chǔ)上，促進(jìn)技術(shù)、工藝、人力、材料、設(shè)備等多方面的充分協(xié)調(diào)，以及同步做好工程施工流程優(yōu)化和方案編制，形成諸多因素合力，方能夠在巖土工程建設(shè)中，真正達(dá)到理想效果[4]。

第二，經(jīng)濟性原則。目前來看，我國巖土工程施工建設(shè)中，施工技術(shù)的應(yīng)用仍然存在不確定性，這表明幾乎每一種施工技術(shù)方法的應(yīng)用，均有可能在不同類型巖土工程中發(fā)揮出作用。因此，這就需要在巖土工程建設(shè)中，確定出多套技術(shù)方案，以及同步做好工程安全、經(jīng)濟、工期等方面比對，方能夠最終進(jìn)行技術(shù)選定。另外，也需將經(jīng)濟性原則放在關(guān)鍵位置，保證巖土工程建設(shè)的經(jīng)濟效益。

第三，綠色性原則。在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，各個領(lǐng)域、行業(yè)建設(shè)均需要堅持綠色性原則，減少資源、能源損耗，降低生態(tài)環(huán)境污染。巖土工程作為一項基礎(chǔ)性工程，同樣需要將提升生態(tài)效益放在的關(guān)鍵位置，減少工程不合理施工帶來的環(huán)境破壞。實踐中，結(jié)合巖土工程實際情況和區(qū)域情況，針對性做好綠色施工技術(shù)、材料選用，做好綠色施工方案編制，同時提升巖土工程經(jīng)濟效益、社會效益與生態(tài)效益。

第四，實踐性原則。巖土工程建設(shè)中，施工技術(shù)應(yīng)用多伴隨著不確定性、前導(dǎo)性和依賴性特點。因此，在判斷技術(shù)是否可用時，一方面要做好理論計算分析；另一方面也需做好實踐驗證，關(guān)注新技術(shù)工藝、新設(shè)備、新材料改進(jìn)帶來的影響。

3 巖土工程勘察

工程勘察是巖土工程建設(shè)的基礎(chǔ)性內(nèi)容。通過開展巖土工程的高質(zhì)量勘察，更有利于全面把握巖土工程的各項數(shù)據(jù)信息，獲取完整的巖土工程資料，以及同步針對巖土工程施工設(shè)計，提供數(shù)據(jù)支持。之后，在勘察的基礎(chǔ)上，對巖土工程實際情況進(jìn)行把握，給出巖土工程完整的評價，然后提煉存在于巖土工程中的問題，并制定問題解決方案。工程勘察是巖土工程建設(shè)中十分重要的內(nèi)容，也具有一定的復(fù)雜性。這是因為開展巖土工程勘察所面對的目標(biāo)多是在自然中形成的巖土體，是一種在自然中產(chǎn)期產(chǎn)生的物質(zhì)。但是考慮到區(qū)域內(nèi)需要建設(shè)建筑物，便會受到地質(zhì)巖土層的影響。其中，深埋于地下的巖土層不能夠通過肉眼判斷，地面上的巖土層也會受到環(huán)境因素影響，發(fā)生變化。因此，這就導(dǎo)致巖土層反映出了各種不同的形態(tài)，具有更大的復(fù)雜性。同時，在巖土層中巖層的空間發(fā)育也存在差異，這就進(jìn)一步加劇了巖土工程中不同區(qū)域?qū)嶋H地質(zhì)狀況預(yù)估的難度。因此，在工作人員實際開展巖土工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作之前，還需能夠正確認(rèn)識工程勘察的重要性，切實把握巖土工程所在區(qū)域的真實地質(zhì)狀況，尤其是對巖土工程區(qū)域內(nèi)地下持力層的土力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析和把控，并能夠在后續(xù)巖土工程結(jié)構(gòu)設(shè)計與實際施工建設(shè)的過程中，給予巖土工程充足的技術(shù)資料支持。

柬埔寨公共工程交通部助理Thor Mineaka說，通過現(xiàn)場參觀以及聽了相關(guān)介紹，感覺當(dāng)?shù)卣块T和海事管理機構(gòu)對渡口的發(fā)展和運營十分重視，不但投資建設(shè)新渡船，還補貼渡工收入，這些投入對渡運管理安全是十分必要和有效的。政府部門和海事機構(gòu)對渡口管理十分重視，他們的規(guī)劃和建設(shè)有前瞻性。而且這是一個非盈利性的渡口，島上的百姓可以免費乘坐渡船，這表明了政府對人民的關(guān)心。

3.1 可行性研究勘察

目前來看，巖土工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，少有工作人員能夠接觸到可行性研究勘察。在具體開展勘察作業(yè)時，應(yīng)當(dāng)先行做好工程選址方案分析，確保方案內(nèi)容的全面了解，然后保證工程建設(shè)各項工作可符合《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001要求，尤其是要針對工程場地的適宜性和穩(wěn)定性進(jìn)行分析比對，做好科學(xué)的地質(zhì)評價，再對方案進(jìn)行設(shè)計，體現(xiàn)出可行性勘察在巖土工程勘察中的意義。

具體來看，巖土工程開展可行性勘察，其根本目的在于對工程建設(shè)區(qū)域進(jìn)行分析，判斷區(qū)域的穩(wěn)定性，以及是否適合巖土工程建造。為保證建造場地能夠滿足巖土工程的要求，這就需要全面了解場地情況，包括地形情況、巖石情況等，然后做好充足的資料數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。之后，對完成整理的資料進(jìn)行分析，再組織專業(yè)人員開展實地考察，形成包括場地內(nèi)地質(zhì)條件、水文條件在內(nèi)各項條件的完整性認(rèn)知，更要關(guān)注其中細(xì)節(jié)，保證獲取數(shù)據(jù)信息的詳細(xì)性。期間，如巖土工程建造地區(qū)地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜性較大，并在此前已經(jīng)查閱資料且不能夠滿足工程勘察要求后，則需要開展深層工程地質(zhì)測繪。

其次，在對巖土工程進(jìn)行選址時，要有意識地避開某些區(qū)域。其一是地震斷裂帶區(qū)域；其二是有過礦產(chǎn)資源過度開采的地下礦區(qū)和礦床區(qū)域；其三是受到洪水影響的區(qū)域。可行性研究勘察工作要求在一些大型重點巖土工程中更進(jìn)一步地做好落實。期間，由巖土工程結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對工程區(qū)域進(jìn)行評斷。不過，如發(fā)現(xiàn)可行性研究勘察不能夠保障巖土工程設(shè)計需求，則需要開展二次勘察。

3.2 初步勘察

巖土工程勘察中，初步勘察是最基本，也是最簡單的勘察。初步勘察主要是對工程建造區(qū)進(jìn)行選擇，然后對工程總平面圖進(jìn)行設(shè)計，針對工程需求提供建議，也能夠為開展后續(xù)勘察工作提供參考和指導(dǎo)。

具體來看，在執(zhí)行初步勘察工作時，應(yīng)當(dāng)由勘察人員先行對場地內(nèi)擬建建筑地段的穩(wěn)定性進(jìn)行評價，并對巖土工程文件內(nèi)容進(jìn)行深入研究，巖土工程地質(zhì)和區(qū)域地形圖進(jìn)行準(zhǔn)備。之后，重點關(guān)注巖土工程區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造情況，地下水儲藏情況，包括儲藏位置、儲藏特點等。而如果發(fā)現(xiàn)巖土工程建造場地中出現(xiàn)了不適合工程建設(shè)的地形，則需要對其成因進(jìn)行分析。例如，在對地震設(shè)防烈度進(jìn)行分析時，當(dāng)數(shù)值等于或者大于6度時，便需要在勘測報告中對其進(jìn)行標(biāo)注，提高重視程度。此外，巖土工程施工也會受到季節(jié)性因素影響，尤其是在冬季氣候下，多會出現(xiàn)凍土問題。勘察人員應(yīng)當(dāng)針對凍土的凍結(jié)深度進(jìn)行分析，以及同步針對區(qū)域水、土腐蝕性做好評判。最后，如涉及到高層建筑，則需要在勘察工作中做好支護(hù)問題和地基問題的分析討論，并結(jié)合分析討論結(jié)果，給出初步的評價。

初步勘察是巖土工程勘察的基礎(chǔ)性內(nèi)容，并在巖土工程后期結(jié)構(gòu)設(shè)計中，同樣有著十分重要的作用。但目前來看，考慮到巖土工程設(shè)計周期普遍較多，這導(dǎo)致開展巖土工程勘察工作多伴隨著較大的時間壓力，也造成了一定影響。

3.3 詳細(xì)勘察

詳細(xì)勘察是巖土工程中更復(fù)雜的一種勘察。在組織開展詳細(xì)勘察工作期間，要求對勘察線路進(jìn)行正確選擇，以建筑物的軸向為前提，對勘察線路進(jìn)行布置，并同時針對不同勘探點的距離進(jìn)行控制，以及保證勘探孔的深度能夠控制在規(guī)定范圍內(nèi)。同時，也需關(guān)注工程中基礎(chǔ)底面持力層厚度是否出現(xiàn)了偏離規(guī)定的情況，然后可在規(guī)定要求下進(jìn)行適當(dāng)加深處理。之后，針對預(yù)期內(nèi)深度中是否存在洞體進(jìn)行判斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)洞體存在后，應(yīng)當(dāng)判斷其可能給工程地基穩(wěn)定性造成的影響。對此，需保證準(zhǔn)入到洞底的基巖面能夠控制在2m以上，并結(jié)合必要情況，一并做好洞體范圍的確認(rèn)。

其次，做好物理探測工作。在開展巖土工程物理探測時，需先行對物性條件進(jìn)行分析，然后在物性條件的基礎(chǔ)上，對科學(xué)合理的方法進(jìn)行選擇。[5]期間，如果涉及到異常點情況，則需要人員采取鉆探方式對其深度進(jìn)行驗證。之后，如發(fā)現(xiàn)存在會給巖土工程帶來負(fù)面影響的洞體時，則要求人員做好勘探點加密處理。同時，對工作人員能夠進(jìn)入的洞體進(jìn)行整理，均需要進(jìn)入到洞體內(nèi)進(jìn)行勘察。不過，如果面對的是人員禁止進(jìn)入的情況，則需要對井下電視等方式進(jìn)行選擇，然后再開展洞內(nèi)情況探測。

在組織開展詳細(xì)勘察工作期間，應(yīng)當(dāng)對完整的建筑總平面圖進(jìn)行準(zhǔn)備，以及針對工程建造區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)性質(zhì)匯總資料進(jìn)行準(zhǔn)備。之后，重點關(guān)注巖土工程中存在的不良地質(zhì)情況，并對其進(jìn)行更加科學(xué)地解答。同時，一并做好巖土工程施工范圍內(nèi)巖石性質(zhì)的深入勘測，包括承載力勘測等。另外，同步做好沉降計算。在進(jìn)行沉降計算時，要求工作人員能夠重點關(guān)注地基變形參數(shù)，以及針對建筑物的變形特征做好預(yù)估。之后，對區(qū)域水文情況進(jìn)行查明，對區(qū)域地下水情況進(jìn)行測量，獲取工程區(qū)域的完整地下水變化圖。最后，針對巖土工程區(qū)域內(nèi)的季節(jié)性凍土情況，也需要給出最標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)深度。

4 勘察報告的判斷

4.1 對持力層的判斷

巖土工程勘察中，要求做好持力層判斷。實踐中，確定建筑類型和建筑基礎(chǔ)底面標(biāo)高，對其持力層可行性進(jìn)行判斷。同時，對勘查報告中涉及到的持力層選擇建議是否正確一并進(jìn)行核查。尤其要關(guān)注巖土工程區(qū)域內(nèi)地基受力層的范圍情況，對其中是否存在軟弱層進(jìn)行分析。

4.2 對持力層地基承載力的判斷

對巖土工程建設(shè)中所需的地基承載力進(jìn)行估算，并對巖土工程區(qū)域內(nèi)是否存在軟弱下臥層進(jìn)行分析，如存在軟弱下臥層，則需要組織人員進(jìn)行承載力驗算。

4.3 對地基變形的判斷

結(jié)合規(guī)范要求，開展工程中地基變形計算。在進(jìn)行巖土工程地基變形計算中，重點關(guān)注各個土層的參數(shù)，以及對地基最終沉降量進(jìn)行估算，并同步把握好沉降經(jīng)驗值，然后將以上獲取到的數(shù)據(jù)信息同理論的地基變形計算值進(jìn)行比對，防止在沉降經(jīng)驗值和計算值之間出現(xiàn)過大的差異。

4.4 對地下水的判斷

巖土工程勘察中，要求做好地下水勘察，編制地下水水質(zhì)分析報告，然后分析受地下水影響產(chǎn)生的鋼筋、混凝土等腐蝕程度。之后，對巖土工程是否存在地下室結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，保證工程中抗浮設(shè)計水位和地下水位均能夠滿足工程實際需求。其中，如巖土工程中不存在地下室，則無需考慮地下水帶來的工程基礎(chǔ)施工影響。反之，當(dāng)巖土工程中存在地下室，則需要做好工程漂浮驗算，保證抗浮設(shè)計水位的合理性。

5 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代經(jīng)濟社會背景下，客觀上帶動了我國各項基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，也對巖土工程提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的要求。結(jié)合巖土工程復(fù)雜性、系統(tǒng)性特點分析，為能夠提升巖土工程建設(shè)質(zhì)量，關(guān)鍵在于做好巖土工程勘查與結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過開展巖土工程高質(zhì)量勘察，能夠在工程正式施工前，對工程區(qū)域環(huán)境進(jìn)行分析調(diào)研，確定包括水文、氣候、地質(zhì)在內(nèi)各項因素影響，并規(guī)避風(fēng)險隱患。之后，組織工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，提升巖土工程的整體質(zhì)量和穩(wěn)定性，實現(xiàn)巖土工程建設(shè)效益目標(biāo)。