葉振杰

（華東勘測設(shè)計院（福建）有限公司，福建 福州 350000）

0 前言

巖土工程勘察是工程建設(shè)的關(guān)鍵內(nèi)容，高質(zhì)量的巖土勘察可以獲取建設(shè)區(qū)域中的水文、地質(zhì)和地貌等基本情況，為后期工程的施工提供可靠支撐。我國國土面積遼闊，南北跨度大，地形地貌結(jié)構(gòu)多種多樣，在復(fù)雜的地形地質(zhì)條件下進行施工建設(shè)時，巖土工程勘察的難度更大，對于勘察技術(shù)有更高的要求，需要工程技術(shù)人員充分重視，確保巖土工程勘察工作的開展。

1 巖土工程勘察的內(nèi)涵及現(xiàn)狀

1.1 內(nèi)涵

巖土工程勘察是按照工程項目施工建設(shè)的現(xiàn)實要求，對建設(shè)場地的地質(zhì)、巖土工程條件和環(huán)境特征進行調(diào)查、分析和評價，同時編制勘察文件的活動。巖土工程勘察的主要目的是應(yīng)用科學(xué)的方式，針對建筑場地開展調(diào)查研究，明確地質(zhì)條件與建筑工程的相互影響，同時提供工程地質(zhì)和巖土工程完整并且準(zhǔn)確的資料，確保建筑項目設(shè)計施工的順利進行。巖土工程勘察的基本任務(wù)包括以下7點：1）明確建筑施工區(qū)域內(nèi)氣象水文、地形地貌等自然條件，為工程建設(shè)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持。2）針對區(qū)域內(nèi)存在的不良的地質(zhì)現(xiàn)象，例如崩塌、滑坡、巖溶等進行分析和排他研究，判斷其對于場地穩(wěn)定性的危害程度。3）查明地基巖層的構(gòu)造、土質(zhì)類型、形成年代和埋藏分布狀況，為編制基礎(chǔ)處理方案提供參考。4）對建筑地基土層的物理力學(xué)性質(zhì)進行檢測，研究地基土層在建筑施工和使用過程中可能發(fā)生的變化。5）查明地下水的類型、水質(zhì)、埋深、分布以及變化情況，預(yù)防在施工中地下水可能帶來的影響。6）依照設(shè)計和施工要求，針對場地和地基的工程地質(zhì)條件實施綜合性巖土工程評價，根據(jù)得到的結(jié)論，提出合理意見和建議。7）針對工程施工中不利于建筑的巖土層，提出具備可行性的處理方案，確保工程施工建設(shè)的順利進行。

巖土工程勘察的內(nèi)容有很多，主要包括了工程地質(zhì)調(diào)查及測繪、土試樣采集、原位測試、室內(nèi)試驗和現(xiàn)場檢測等。針對場地內(nèi)的工程地質(zhì)條件進行定性或者定量分析，整理出完善的成果報告文件。

1.2 現(xiàn)狀問題

巖土工程勘察的現(xiàn)狀問題有3點：1）勘探點布設(shè)問題。在進行巖土工程勘察的過程中，需要結(jié)合實際情況，在勘察區(qū)域內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的勘探點，保證勘探點的深度和距離的合理性。如果技術(shù)人員盲目按照設(shè)計方案進行操作，可能出現(xiàn)2個勘探點之間地層結(jié)構(gòu)差異顯著的情況，影響勘察結(jié)果的合理性和可參考性。2）地下水測量問題。在針對勘察區(qū)域內(nèi)的地下水進行現(xiàn)場測量時，如果無法確定周邊是否存在地下水溢出的空洞，就會影響地下水位測量的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致施工難度增大，而且在采樣不規(guī)范的情況下，可能出現(xiàn)樣品數(shù)據(jù)缺失的問題。3）原位測試問題。在巖土工程勘察中，如果忽視了現(xiàn)場原位測試，就會影響勘察數(shù)據(jù)的精確性，在氣候與地表溫度存在巨大差異的情況下，觸探指標(biāo)的差異會變得更大。將實施標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗時，應(yīng)該嚴(yán)格遵循現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求，確定好最佳的桿體長度，如果桿體長度不足，會對驗證結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面影響，如果標(biāo)貫器在孔底位置有殘留物，就會導(dǎo)致標(biāo)桿無法準(zhǔn)確到達指定位置，也會出現(xiàn)貫入基和實際值差距過大的問題[1]。

2 復(fù)雜地形地質(zhì)條件下巖土工程勘察技術(shù)

2.1 室內(nèi)試驗

室內(nèi)試驗通過模擬施工現(xiàn)場的實際情況，來為實際施工進行全面分析，做到具體問題具體分析，配合科學(xué)的試驗室檢測方法，準(zhǔn)確判定巖土物理指標(biāo)，提升巖土分析的效果，確保制定出的評價報告能夠為工程的施工建設(shè)提供參考和借鑒。通常來講，在對巖土工程土層指標(biāo)進行確定的過程中，可以從壓縮試驗、水質(zhì)分析以及力度分析等方面進行數(shù)據(jù)總結(jié)，這些指標(biāo)數(shù)據(jù)對于后續(xù)工作的實施影響巨大，必須得到足夠的重視。

2.2 巖芯鉆探

巖芯鉆探是巖土工程勘察中一種常用的技術(shù)手段，利用專業(yè)的鉆探設(shè)備配合泥漿護壁進行鉆探取芯操作，如圖1所示。這個環(huán)節(jié)要求技術(shù)人員必須熟悉照勘察區(qū)域的實際情況，嚴(yán)格設(shè)定巖芯采收率。其中，砂土巖芯的采收率不能低于75%，黏土巖芯的采收率不能低于90%，而且要及時記錄土層不同方位的數(shù)據(jù)信息變化，做好各個土層特點的分析和研究，確保地層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的完整性和全面性，同時也必須針對不同土層巖芯鉆探測量指標(biāo)進行深入分析?；诖?，在獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息的過程中，技術(shù)人員需要對自身的行為進行規(guī)范，嚴(yán)格依照標(biāo)準(zhǔn)流程進行操作，避免出現(xiàn)誤差過大的情況，最大限度地保證巖土工程勘察工作的實施效果。

圖1 巖芯鉆探

2.3 原位測試

原位測試一般都會選擇液壓靜力觸探設(shè)備，其本身的自動化程度高，能夠?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)信息進行自動分析和處理。從工作人員的角度來說，在確定好相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求后，可以借助自由落體的方式進行試驗。試驗前必須對設(shè)備進行全面檢查，做好空腔的清洗工作，避免雜物對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響。同時，應(yīng)該對落錘的速度和頻率進行控制，在沒有特殊要求的情況下，可以將其設(shè)置為20次/min。在開展地質(zhì)勘察作業(yè)的過程中，可以選擇動力觸探試驗，借助該試驗確定勘察區(qū)域內(nèi)風(fēng)化巖層的性能指標(biāo)。對比靜力觸探試驗，動力觸探實驗得到的數(shù)值更加準(zhǔn)確，而且工作效率更高，可以在較短的時間內(nèi)，獲取具備參考價值的數(shù)據(jù)信息。

2.4 地質(zhì)測繪

在對復(fù)雜地形地質(zhì)條件下的巖土工程進行勘察時，需要切實做好地質(zhì)測繪工作，其能夠幫助技術(shù)人員準(zhǔn)確了解工程施工現(xiàn)場周邊環(huán)境的信息。針對地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、地質(zhì)狀況等進行全面分析，制定出具備可行性的應(yīng)對措施，有效應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境下出現(xiàn)的地質(zhì)形態(tài)和巖土變化的情況，保證工程項目施工的順利進行。同時，技術(shù)人員在實施地質(zhì)測繪工作的過程中，需要對巖層風(fēng)化程度進行準(zhǔn)確鑒定，整理出更加科學(xué)、更加專業(yè)的測繪資料，提高地質(zhì)測繪方案的可操作性[2]。

3 復(fù)雜地形地質(zhì)條件下巖土工程勘察工作要點

3.1 做好勘察技術(shù)分析

在正式開展巖土工程勘察的過程中，工作人員需要結(jié)合勘察區(qū)域的實際情況，深入研究區(qū)域地質(zhì)地形條件，為開展室內(nèi)環(huán)境模擬，做好必要的準(zhǔn)備工作。在實施測量環(huán)境建模的過程中，需要對照實際地質(zhì)環(huán)境來保證模擬的科學(xué)性，盡可能地將真實環(huán)境條件還原，這樣才能保障后續(xù)指標(biāo)測定的順利實施，也可以為工程技術(shù)人員選擇測量技術(shù)和編制設(shè)計方案提供支持。針對不同的測量對象，需要選擇不同的試驗方法，比較常見的包括顆粒分析、壓力測試和水質(zhì)分析等。巖土勘察工作必須有高質(zhì)量的鉆井環(huán)節(jié)作為支撐，根據(jù)復(fù)雜的地形地質(zhì)條件選擇不同的鉆井方式，如旋轉(zhuǎn)鉆井和泥漿護壁鉆井等。鉆探環(huán)節(jié)，應(yīng)該結(jié)合土層的垂直以及水平狀態(tài)，做好相應(yīng)的觀測記錄，對區(qū)域地質(zhì)特征進行總結(jié)，要求工作人員能夠結(jié)合自身的經(jīng)驗來對中期樣本篩選工作進行合理安排，盡可能地提高抽樣質(zhì)量。以現(xiàn)場勘察和室內(nèi)試驗獲取的數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，利用先進的技術(shù)，工作人員可以針對區(qū)域內(nèi)的地形地質(zhì)特征進行系統(tǒng)分析，制定好針對不良地質(zhì)問題的科學(xué)的應(yīng)對措施，為后期的施工作業(yè)提供參考。

3.2 關(guān)注地基處理技術(shù)

在對勘察區(qū)域的地基進行處理時，比較常見的地基處理技術(shù)有3種：1）夯實技術(shù)。使用相應(yīng)的打夯設(shè)備，如圖2所示，利用夯錘在下落時產(chǎn)生的沖擊力，提升基礎(chǔ)的穩(wěn)固性，這種技術(shù)可以在較短的時間內(nèi)提高土體的穩(wěn)定性和承載能力，尤其適用于疏松軟土層的地基，而且作業(yè)難度小，使用成本低，因此被廣泛地應(yīng)用在軟土地基處理中。2）振沖技術(shù)。在地基使用的過程中，借助振動器能夠?qū)ν翆拥慕Y(jié)構(gòu)進行改善，提升基礎(chǔ)強度。在運用振沖技術(shù)的過程中，應(yīng)該充分考慮地形地質(zhì)條件，選擇不同的作業(yè)方法。例如，充填振密法可以利用砂礫和礫石等對空隙進行充填，然后進行振密作業(yè)；現(xiàn)場振密法則能夠直接對地基進行振沖加固，需要技術(shù)人員根據(jù)土層區(qū)域的具體情況，對振沖方法進行選擇和使用。3）墊層技術(shù)。如果在勘察區(qū)域內(nèi)，存在疏松的粉細(xì)砂層，可以采用墊層技術(shù)進行處理，該技術(shù)要求工作人員先在指定區(qū)域挖坑，設(shè)置加強筋，然后利用砂墊進行鋪墊，如圖3所示。這個過程中需要對砂墊層的厚度進行嚴(yán)格控制，一般為25 mm左右，砂墊層處理完成后，需要進行檢查，看是否存在缺陷和問題，確認(rèn)無誤后，進行注水作業(yè)，利用鋼叉反復(fù)攪拌，直到其達到相應(yīng)的沉實標(biāo)準(zhǔn)后，再通過分層鋪墊的方式來進行強化加固。

圖2 高速液壓夯實機

圖3 墊層技術(shù)

3.3 選擇先進勘察設(shè)備

隨著設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，工程建設(shè)對于施工設(shè)備的要求越來越高，施工設(shè)備的類型也變得更加多樣化，通過對設(shè)備的合理使用，能夠提高工作效率和工作水平。巖土工程勘察同樣如此，借助先進的勘察設(shè)施設(shè)備，不僅可以極大地減少勘察人員的工作量，還能夠提高勘察的效率，保證結(jié)果的準(zhǔn)確性及可行性。不僅如此，以信息化技術(shù)的快速發(fā)展為支撐，越來越多的勘察設(shè)備都開始引入信息技術(shù)。通過加密測點的方式，可以得到更加全面的地質(zhì)表面數(shù)據(jù)信息，更容易開展相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理工作。為了能夠加速巖土工程勘察技術(shù)的發(fā)展，在條件允許的情況下，巖土工程勘察企業(yè)可以與國內(nèi)外先進的其他勘探企業(yè)進行技術(shù)交流與合作，積極引入先進的勘察技術(shù)和勘察設(shè)備，同時企業(yè)技術(shù)人員也應(yīng)該做好新設(shè)備的自主研發(fā)工作，這樣才能更好地實現(xiàn)巖土工程勘察行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4 實例分析

在某巖土工程項目施工建設(shè)中，現(xiàn)場地層地質(zhì)條件復(fù)雜，土層自上到下依次為粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂和素填土等，為了保證工程的施工質(zhì)量和施工安全，在巖土勘察中，采用了波速檢測技術(shù)，取得了較為理想的效果，如圖4所示。

圖4 波速檢測技術(shù)

由于地形地質(zhì)條件復(fù)雜，所以技術(shù)人員在巖土勘察過程中，要先在現(xiàn)場選擇多個勘探點進行鉆孔，然后搭配波速檢測的方法，確定了土層的覆蓋厚度為29 m，場地整體可以歸結(jié)為Ⅱ級場地，有軟土層存在。以鉆探孔為基礎(chǔ)，進一步運用波速檢測技術(shù)，檢測到場地的特征周期值為0.3 952 s，地脈動法獲得的場地特征周期值為0.3 932 s，精度較高。可以確定，波速檢測技術(shù)在復(fù)雜地形地質(zhì)條件下的巖土工程勘察中，能夠發(fā)揮出良好的效果。在勘察工作中，巖石層單軸抗壓強度指標(biāo)統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1。

表1 巖石層單軸抗壓強度指標(biāo)統(tǒng)計表

同時，在巖土工程勘察中，為了能夠?qū)ι靶酝恋牡卣鹨夯厔葸M行判斷，通過結(jié)合周邊區(qū)域的相關(guān)數(shù)據(jù)資料，確定了具體的分析判斷范圍為13 m～15 m，借助剪切波速計算來判斷砂性土是否存在液化情況。在實際操作環(huán)節(jié)中，使用波速檢測技術(shù)，確定172 m/s～ 178 m/s的實際測量剪切波速值與115 m/s～141 m/s的剪切波速臨界值吻合。在判斷范圍內(nèi)，粉砂層的剪切波速實際測量值低于臨界值，粉土層的剪切波速實際測量值高于臨界值，表明粉砂層存在有部分液化土層，粉土層不存在液化土層，其能夠為后續(xù)工程項目的施工建設(shè)提供有效的參考依據(jù)[3]。

5 結(jié)語

總的來說，在工程項目施工建設(shè)中，巖土工程勘察工作是一項非常重要的內(nèi)容，能夠幫助工程施工技術(shù)人員更好的了解區(qū)域巖土特性，通過對施工區(qū)域內(nèi)存在的不良地質(zhì)問題進行分析，來制定出切實可行的防范措施和應(yīng)對措施，保證各項工作的順利實施。在實踐中，巖土工程勘察工作人員需要嚴(yán)格依照相關(guān)制度標(biāo)準(zhǔn)的要求，開展相應(yīng)的巖土工程勘察工作，借助科學(xué)的技術(shù)手段來保障巖土工程勘察結(jié)果的質(zhì)量，為工程建設(shè)事業(yè)的長遠(yuǎn)健康發(fā)展提供良好支撐。