李海

（中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計(jì)院，濟(jì)南 250022）

1 引言

近年來， 城市化發(fā)展使社會(huì)對(duì)建筑工程的要求不斷提高，建筑行業(yè)無論是在建筑規(guī)模還是在質(zhì)量上都面臨極大考驗(yàn)，若想符合建筑工程建設(shè)要求，則需全面開展勘察工作，為后續(xù)設(shè)計(jì)和施工等環(huán)節(jié)提供依據(jù)。 從目前看，物探技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用依然存在諸多不足， 我國(guó)物探技術(shù)研究依然停留在表層。 因此，需結(jié)合新興技術(shù)和理念，促使其朝現(xiàn)代化方向發(fā)展。

2 物探技術(shù)概述

物探技術(shù)即地球物理勘探，其主要是通過物理原理及方法應(yīng)用探測(cè)工程場(chǎng)地內(nèi)的巖土層，分析巖土層同周遭環(huán)境在物性方面的差異。 物探技術(shù)屬于一種間接的勘探技術(shù)，可在降低投入的基礎(chǔ)上用最快的速度完成地下地質(zhì)情況調(diào)查，且該技術(shù)具有一定的可視性，可以提高探測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。 物探技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中也存在多解性，常受到諸多因素干擾。 現(xiàn)階段較常使用的物探方法包括地震勘探、磁法勘探及電法勘探等。

3 建筑工程勘察的主要內(nèi)容

3.1 選址勘察

該項(xiàng)工作主要側(cè)重于搜集和分析區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、水文以及周圍地區(qū)的工程地質(zhì)資料， 并在分析已有資料的基礎(chǔ)上，抓住主要問題，通過現(xiàn)場(chǎng)勘察，了解場(chǎng)地的地質(zhì)構(gòu)造、巖土性質(zhì)、地下水以及不良地質(zhì)現(xiàn)象。 針對(duì)復(fù)雜的工程地質(zhì)，可在地質(zhì)測(cè)繪中引入勘探工作，發(fā)揮輔助作用，使資料收集更加真實(shí)全面，對(duì)場(chǎng)址穩(wěn)定性和建筑適宜性做出正確評(píng)價(jià)[1]。

3.2 初步勘察

在建筑工程初步勘察階段，主要任務(wù)如下：一是搜集與分析可行性研究階段的巖土工程勘察報(bào)告； 二是通過現(xiàn)場(chǎng)踏勘和測(cè)試，初步查明地層分布、構(gòu)造、巖土物理力學(xué)性質(zhì)以及地下水埋藏條件，數(shù)據(jù)可以粗略，但不可錯(cuò)誤；三是通過工程地質(zhì)測(cè)繪與調(diào)查，查明場(chǎng)地不良地質(zhì)現(xiàn)象的成因、分布、發(fā)展趨勢(shì)以及對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性帶來的影響； 四是對(duì)建筑可能采取的地基類型、基坑開挖與支護(hù)、降水方案等進(jìn)行初步分析評(píng)價(jià)。

3.3 詳細(xì)勘察

在詳細(xì)勘察階段， 工作人員最主要的任務(wù)是為施工計(jì)劃的制訂提供技術(shù)參數(shù)，勘察人員應(yīng)深入工程現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)部，對(duì)地質(zhì)條件展開全方位了解，對(duì)各種設(shè)計(jì)所需技術(shù)進(jìn)行廣泛收集與整理，進(jìn)而針對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)巖石等地質(zhì)條件進(jìn)行準(zhǔn)確判斷和評(píng)估。

4 工程物探技術(shù)在建筑工程勘察中的應(yīng)用

4.1 工程概況

本次勘察屬于詳細(xì)勘察， 某建筑工程涉及5 棟高層和2 個(gè)地下車庫，規(guī)劃建設(shè)用地面積共21 100.74 m2，擬建廠區(qū)的地形整體相對(duì)平緩，在部分位置存在一定起伏，西高東低、南高北低，孔口標(biāo)高為11.31～18.05 m，最大高差為6.74 m。 本次勘察任務(wù)主要是利用地面工程技術(shù)和方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各方面情況進(jìn)行更全面的了解，并在此基礎(chǔ)上完成對(duì)于水文、地質(zhì)和氣象等的分析工作，將其勘察結(jié)果合理應(yīng)用在巖土工程建設(shè)實(shí)踐中。為了有效應(yīng)對(duì)以往技術(shù)手段和方法的不足， 本次建筑工程勘察工作采用的是工程物探技術(shù)， 以充分保障最終勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性和實(shí)效性。

4.2 應(yīng)用要點(diǎn)

1）在建筑工程勘察中使用工程物探技術(shù)應(yīng)加強(qiáng)信號(hào)質(zhì)量分析。 為進(jìn)一步提高物探技術(shù)的應(yīng)用成效，需確保數(shù)據(jù)具有準(zhǔn)確性和全面性，通過對(duì)信息的分析、對(duì)比和處理，真正提高結(jié)果的應(yīng)用價(jià)值。 如果數(shù)據(jù)收集不全、處理深度不夠，會(huì)在極大程度上限制物探技術(shù)的高質(zhì)量應(yīng)用。 在分析信號(hào)過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)針對(duì)海量信號(hào)展開全方位篩查，應(yīng)盡可能集中于夜間進(jìn)行信號(hào)收集工作，相較于日間所收集的信號(hào)，夜間收集信號(hào)雜音更少、質(zhì)量更高，有助于提高信號(hào)分析效率和準(zhǔn)確度。

2）在建筑工程勘察中，數(shù)據(jù)處理是重要環(huán)節(jié)。 數(shù)據(jù)處理工作的主要任務(wù)是對(duì)各種信息數(shù)據(jù)實(shí)施校核， 對(duì)比分析現(xiàn)有數(shù)據(jù)和所獲得的數(shù)據(jù)信息。 在開展數(shù)據(jù)處理工作過程中，工作人員應(yīng)著重考慮折射波的分析處理工作， 一般情況下采用二維形式呈現(xiàn)折射波數(shù)據(jù)， 同時(shí)直接給出建筑工程建設(shè)的地質(zhì)信號(hào)，為工作人員初步了解地層情況提供支持，以推動(dòng)后續(xù)工作的高質(zhì)量進(jìn)行。 然而，現(xiàn)如今部分勘察人員對(duì)于數(shù)字化技術(shù)手段認(rèn)識(shí)不深，導(dǎo)致其在技術(shù)等各種條件的制約下，無法高效完成數(shù)據(jù)分析和處理等一系列任務(wù)， 為數(shù)據(jù)信息高效應(yīng)用埋下了一定的隱患。 由此可見，在利用工程物探技術(shù)實(shí)施勘察的過程中需要輔助一定的數(shù)字化手段，以提高勘察成效。

3）當(dāng)前巖土工程勘察的相關(guān)從業(yè)者在開展勘察工作的過程中并沒有真正做到全面開展對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)地區(qū)地形的調(diào)查與分析，對(duì)于地質(zhì)環(huán)境的了解程度相對(duì)不足，這便使得調(diào)查結(jié)果存在著延遲和錯(cuò)誤等現(xiàn)象，不利于勘察結(jié)果的高效應(yīng)用。 因此，為進(jìn)一步體現(xiàn)物探技術(shù)的應(yīng)用成效， 工作人員應(yīng)妥善落實(shí)前期準(zhǔn)備工作， 在結(jié)果比對(duì)階段， 勘察人員應(yīng)優(yōu)化開展地質(zhì)條件、地形地貌等勘察工作，明確圖式分層接線。 基于測(cè)點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在此過程中初步明確土石分界的剖面，并根據(jù)結(jié)果優(yōu)化調(diào)整初步探測(cè)結(jié)果和判定速度標(biāo)準(zhǔn)， 為物探技術(shù)的高質(zhì)量應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.3 實(shí)際應(yīng)用

4.3.1 勘察工作布置

本工程主要分兩個(gè)階段實(shí)施，勘探點(diǎn)共74 個(gè)，其中高層部分共43 個(gè)，車庫與商業(yè)有31 個(gè)，一些勘探點(diǎn)可供二者共同使用。 對(duì)高層部分來說， 其主要包括控制性孔和一般性孔兩種，分別為16 個(gè)和27 個(gè)，車庫和商業(yè)部分則分別為21 個(gè)和10 個(gè)。針對(duì)高層建筑而言，應(yīng)加強(qiáng)控制性孔勘探深度的合理把控，確保其大于地基變形的計(jì)算深度；對(duì)于一般性孔勘探深度的把控則需超過主要受力層的深度。 在采用樁基時(shí)，控制性孔進(jìn)入中風(fēng)化基巖的深度應(yīng)在8 m 以上，而一般性孔則需在6 m以上。 車庫周邊的勘探點(diǎn)則應(yīng)充分符合基坑實(shí)際要求，深度維持在基坑開挖深度的兩倍以上， 同時(shí)應(yīng)綜合考慮承載力和變形計(jì)算的實(shí)際要求，確定中間部位勘探點(diǎn)的深度，控制性孔和一般性孔進(jìn)入中風(fēng)化基巖的深度分別為7 m 和5 m 以上[2]。

4.3.2 地質(zhì)調(diào)查

勘探人員需根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的各種管線資料及地形圖展開現(xiàn)場(chǎng)踏勘工作，對(duì)可能影響工程的地段實(shí)施復(fù)核調(diào)查，以全面獲取現(xiàn)場(chǎng)和周圍具體情況， 分析其是否存在潛在的不良地質(zhì)作用，包括地面沉降、泥石流及滑坡等，了解場(chǎng)地內(nèi)地下管線、防空洞及河道等的分布情況，明確當(dāng)前小區(qū)已建工程，為后續(xù)勘察施工的深化奠定基礎(chǔ)。 通過地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)本場(chǎng)區(qū)內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育，不存在活動(dòng)性斷裂等現(xiàn)象，本地區(qū)自第四紀(jì)以來，始終呈現(xiàn)緩慢升降運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，未發(fā)現(xiàn)新的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，故擬建建筑物可基本忽略斷裂對(duì)其造成的影響。 充分分析相關(guān)地質(zhì)資料可知，本工程所在場(chǎng)地具有較穩(wěn)定的構(gòu)造背景，未發(fā)現(xiàn)泥石流、滑坡及巖溶等不良地質(zhì)作用。 該場(chǎng)地整體地形呈現(xiàn)較平緩態(tài)勢(shì)，不存在嚴(yán)重影響建筑正常施工的邊坡。

4.3.3 物探試驗(yàn)

1）土層剪切波速

在本工程中， 勘探人員應(yīng)用Miniseis 24 型綜合工程物探儀，使用單孔方法展開測(cè)試，在了解巖土彈性特性基礎(chǔ)上明確其動(dòng)力學(xué)彈性參數(shù)。 試驗(yàn)方法如圖1 所示。

圖1 物探試驗(yàn)方法

依照有關(guān)規(guī)范劃分巖土類型，如表1 所示。

表1 巖土類型劃分

通過檢測(cè)獲得各孔的剪切波速， 對(duì)等效剪切波速進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算式如下：

式中，vse為土層等效剪切波速，m/s；d0為計(jì)算深度，m，一般需在20 m 和覆蓋層厚度之間取最小值；t 為在地面統(tǒng)計(jì)思源深度之間剪切波的實(shí)際傳播時(shí)間，s；di為第i 土層的具體厚度，m；vsi為在第i 土層中的剪切波速，m/s。

2）卓越周期

在地脈動(dòng)測(cè)試方面， 工作人員采用三分量振動(dòng)傳感器和綜合工程測(cè)振儀對(duì)場(chǎng)地卓越周期實(shí)施測(cè)定。 在場(chǎng)地范圍內(nèi)共設(shè)置4 個(gè)地脈動(dòng)測(cè)試點(diǎn)， 利用儀器的內(nèi)激發(fā)方式檢測(cè)具體頻率，最終明確場(chǎng)地的實(shí)際卓越周期，為后續(xù)高質(zhì)量開展設(shè)計(jì)工作提供必要參考。

3）場(chǎng)地腐蝕性

近年來，在物探技術(shù)領(lǐng)域，高密度電阻率法迅速發(fā)展，其應(yīng)用原理是根據(jù)巖土體電導(dǎo)率的實(shí)際差異， 明確地層電阻率的實(shí)際分布狀況。 該勘探技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中具有較高的檢測(cè)深度，檢測(cè)速度更快，所獲得的結(jié)果具有更高準(zhǔn)確性。 在環(huán)境地質(zhì)及建筑工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用并取得了優(yōu)秀的地質(zhì)探測(cè)成果[3]。高密度電阻率測(cè)試方法需一次性完成對(duì)于所有剖面電極的放置工作，按相應(yīng)間隔，沿坡面對(duì)多個(gè)電極進(jìn)行排列，同時(shí)還能自動(dòng)化完成數(shù)據(jù)采集。 在此過程中需加強(qiáng)微機(jī)電測(cè)儀和電極自動(dòng)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用，在微機(jī)中輸入數(shù)據(jù)后，利用軟件處理系統(tǒng)科學(xué)開展原始資料的計(jì)算、分析以及處理工作，以此為依據(jù)對(duì)場(chǎng)地腐蝕性展開評(píng)價(jià)。

在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過程中， 基于地表任意設(shè)置A、B 兩點(diǎn)進(jìn)行供電，再選擇M、N 兩個(gè)點(diǎn)針對(duì)相對(duì)電位差展開測(cè)量，通過使用疊加原理分析M、N 的電位，如圖2 所示。

圖2 電阻率測(cè)試示意圖

利用高密度電阻率法展開測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)，該工程現(xiàn)場(chǎng)處在地下水位以上的場(chǎng)地土在一定程度上對(duì)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕作用[4]。

5 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代化技術(shù)持續(xù)推廣應(yīng)用的背景下，建筑工程勘察領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展， 未來應(yīng)基于現(xiàn)有物探技術(shù)展開積極創(chuàng)新，加強(qiáng)新技術(shù)研發(fā)，拓寬巖土工程領(lǐng)域發(fā)展范圍。 現(xiàn)今，在部分工程中依舊大量使用傳統(tǒng)勘探設(shè)備， 但其普遍具有較大的勞動(dòng)強(qiáng)度，且欠缺勘探精度。 后續(xù)應(yīng)積極引進(jìn)更輕便和先進(jìn)的勘察設(shè)備儀器，以緩解繁重的人工壓力，在保障最終結(jié)果準(zhǔn)確性的同時(shí)提高勘察效率。