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巖土工程勘察存在的技術(shù)問題
導語：若勘察工作不到位，不良工程地質(zhì)問題將揭露出來，即使上部構(gòu)造的設計、施工達到了優(yōu)質(zhì)也不免會遭受破壞。不同類型、不同規(guī)模的工程活動都會給地質(zhì)環(huán)境帶來不同程度的影響;反之不同的地質(zhì)條件又會給工程建設帶來不同的效應。巖土工程勘察的目的主要是查明工程地質(zhì)條件，分析存在的地質(zhì)問題，對建筑地區(qū)做出工程地質(zhì)評價。
1 引言
巖土工程勘察的目的在于解決和處理建設工程中與巖土介質(zhì)有關的問題,是建設工程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。各項工程建設在設計和施工之前必須按基本建設程序進行巖土工程勘察,巖土工程勘察的重要性和其質(zhì)量的可靠性越來越為各級政府所重視。《中華人民共和國建筑法》、《建設工程質(zhì)量管理條例》、《建設工程勘察設計管理條例》、《實施工程建設強制性條文標準監(jiān)督規(guī)定》、《建設工程勘察質(zhì)量管理辦法》等法律、法規(guī)對此都有規(guī)定。并于2000年開始實行施工圖設計文件審查制度,對保證工程勘察設計質(zhì)量起到了重要的作用,并取得了明顯的成效。但是,在各級檢查和施工圖設計文件審查中,勘察問題仍舊突出。當前,施工圖審查主要集中于房屋工程和城市基礎設施,對為城市建設服務的勘察單位來說,既是促進更是考驗。因此,將巖土工程勘察中常見問題加以歸納、分析,對其產(chǎn)生的根源進行了深層次的探討,對提高勘察技術(shù)水平、保證勘察成果質(zhì)量、減少勘察過程中的錯誤不無裨益。
從20世紀80年代開始,我國的工程勘察體制已發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變,由原來在建國初期學習蘇聯(lián)模式的工程地質(zhì)勘察體制轉(zhuǎn)變?yōu)閹r土工程勘察體制。前者是只管查明現(xiàn)場地質(zhì)的工程地質(zhì)條件,為規(guī)劃、設計、施工提供出地質(zhì)資料;勘察結(jié)果形成的文件,也只是描述建設場地的工程地質(zhì)條件和存在的地質(zhì)問題,而不涉及解決工程實際問題的具體方法。此類勘察報告對如何指導設計確定合理的地基基礎設計方案,對基礎和地下施工中應注意的問題,如何選定合理的基礎和地下建筑施工方案,既不提出指導性意見,也不介入基礎工程實踐,地質(zhì)勘察的作用就只局限于建筑工程的前期上,使得勘察工作與工程設計、工程施工嚴重脫節(jié),使勘察成果在建設工程實踐過程中不能很好地發(fā)揮技術(shù)咨詢作用。
從20世紀80年代以來,我國開始實施巖土工程勘察體制。與前者相比,巖土工程勘察體制不僅要正確反映擬建場地或地區(qū)的工程地質(zhì)條件,還要結(jié)合工程項目的概況和施工條件進行一定深度的技術(shù)論證和分析評價。針對場地特殊的巖土工程條件,提出建議,指導設計選定基礎與結(jié)構(gòu)方案,對施工提出應注意和控制的技術(shù)要求,服務于工程建設的全過程,這是新的工程勘察體制的最大改變和增加的重要內(nèi)容。因此,新的工程勘察體制———巖土工程勘察體制具有較強的工程針對性和指導性,不僅要完成工程地質(zhì)條件的探明,即反映和提供場地真實的地質(zhì)情況地基條件和地基巖土的工程性質(zhì),而且還要對擬建工程的設計方案,施工技術(shù)措施提出指導性的結(jié)論意見,為確保工程建設質(zhì)量,提高工程建設的經(jīng)濟效益提供了可靠依據(jù)。
2 巖土工程勘察取得的進展及熱點
2.1 取得的進展
回顧我國推行巖土工程的十多年來,已經(jīng)取得的巨大進展表現(xiàn)在以下幾方面:
(1)我國已經(jīng)能夠解決技術(shù)要求高嚴,地質(zhì)條件復雜的巖土工程問題。相應的規(guī)范、規(guī)程的編制,標志著我國這方面已經(jīng)積累的經(jīng)驗達到的水平。
(2)勘察工作已從單一的鉆探、取樣、試驗、提報告模式發(fā)展為多種測試手段、綜合評價的模式。多功能靜力觸探、超重型動力觸探、預鉆式和自鉆式旁壓試驗、螺旋板載荷試驗、孔隙水壓力測試、波速試驗等新技術(shù)的迅猛發(fā)展,大大提高了地基評價的水平。室內(nèi)土工試驗中高壓固結(jié)試驗和三軸壓縮(剪切)試驗的普遍應用,使土力學理論更進一步應用到勘察生產(chǎn)實踐中。另外,土的動力性質(zhì)的試驗也日益增多;樁的動力測試已經(jīng)列入有關規(guī)范規(guī)程和手冊中;表面波速法也開始在工程中得到應用;巖土測試的重要性已經(jīng)越來越顯示出來。
(3)勘察與設計、施工密切結(jié)合,初步形成了從勘察到設計、施工、監(jiān)測,貫穿各個階段的認識、實踐、改造全過程。
(4)地基處理技術(shù)水平的大幅度提高。十多年來為了滿足工程建設的需要,引進、發(fā)展了多種地基處理技術(shù)積累了相當豐富的經(jīng)驗。對第四紀松散地層、濕陷性黃土膨脹土、軟土、填土、飽和松散粉細砂等各種不良地基開發(fā)和應用了許多新的地基處理技術(shù),已成為巖土工程中一項重要內(nèi)容。
工程勘察體制發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變后,勘察結(jié)果形成的文件要包括以下重要的技術(shù)內(nèi)容:
(1)場地穩(wěn)定性的評價,對建筑場地擬建的建筑作出適宜性的技術(shù)論證;
(2)為工程設計提供場地各巖土分層、地下水的埋藏條件及其對工程的影響,以及巖土體工程設計參數(shù);
(3)對工程施工過程中可能出現(xiàn)的各種巖土工程問題(如開挖、降水、沉樁等)作出預測,并提出相應的防治措施和合理施工方法的建議;
(4)對擬建場地作出巖土工程評價,對巖土加固(基坑支護)與改良方案或其他人工地基設計方案進行論證和提出建議,并根據(jù)設計圖紙在巖土工程施工中監(jiān)控施工質(zhì)量;
(5)預測由于場地及臨近自然環(huán)境的變化對建設場地環(huán)境和臨近建筑物可能產(chǎn)生的變化及其對工程建造的影響;
(6)為已有工程的安全性進行預測性的評定,對擬建工程可能會造成已有工程的不良影響和事故調(diào)查分析提供依據(jù);
(7)指導巖土工程在建筑物運營、使用過程中的長期觀測如建筑物的沉降和變形觀測等工作。
顯而易見,新的巖土勘察體制下形成的文件———巖土工程勘察報告對設計、施工都是極其重要的技術(shù)保障文件,它服務于工程建設的全過程,是重要的建設工程程序性文件。但是在新的工程勘察體制創(chuàng)建后的相當長時期內(nèi),巖土工程勘察報告在設計和施工企業(yè)中未受到應有的重視,特別是在施工企業(yè)中不重視運用巖土工程地質(zhì)勘察報告指導施工的現(xiàn)象顯得尤為嚴重。
2.2 巖土工程勘察熱點
當前,特殊條件下的巖土工程評價仍然是巖土勘察工程中最普遍最大的熱點。特殊條件指的是:
(1)特殊土。包括濕陷性黃土、軟土、膨脹土、鹽漬土等。在特殊土地基上進行工程建設時,必須充分考慮到它們所具有的特殊物理力學化學性質(zhì)。
(2)特殊工程地質(zhì)條件。包括巖溶、斜坡與滑坡、泥石流、采空區(qū)、地面沉降、地震效應等。其中強震區(qū)的砂土液化、斷裂、震陷等問題是巖土工程勘察中經(jīng)常遇見的。
(3)特殊工程。包括高層建筑、動力機器基礎、地下工程、水上工程、核電站、道路橋梁、機場跑到、水壩、尾礦壩等。大型建筑地基勘察與評價仍是當前最熱門的話題,對可能產(chǎn)生不均勻沉降的預測及對策以及地震效應的抗震設計參數(shù)等問題。
3 存在主要問題
近二十年來,勘察專業(yè)體制的改革雖然取得了顯著成績,但并未真正到位,因而阻礙了巖土工程的技術(shù)進步和經(jīng)濟效益的提高。隊伍大,素質(zhì)差,成果質(zhì)量低,與國際先進國家的差距越拉越大�？辈炫c實際的脫節(jié)問題遠未解決,又出現(xiàn)了一些新問題。例如:野外記錄的質(zhì)量越來越差;規(guī)范規(guī)定的取土技術(shù)得不到實施,取樣測試等的技術(shù)不明顯;市場上出現(xiàn)鉆探米數(shù)綜合價格而技術(shù)含量高的巖土測試和分析評價卻處于從屬地位。
國內(nèi)當前勘察質(zhì)量問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)勘察方案不合理,工作量偏多或偏少的現(xiàn)象比較普遍,不是根據(jù)實際需要,而是片面追求經(jīng)濟效益或“手段齊全”,也有為了爭取招標任務壓低費用,勘察工作粗糙,不能滿足要求。
(2)第一手資料(鉆探、描述、取土、試驗、測試等)質(zhì)量下降。
(3)地基評價和勘察報告缺乏實事求是的科學態(tài)度,往往不問具體工程條件,不具體研究分析,又缺乏必要的理論基礎知識和邏輯思維能力,比較多的是一般化、老一套,設計施工真正需要的內(nèi)容不全或不準,而不需要的內(nèi)容卻洋洋大觀。近年來,勘察報告有越寫越長的趨勢,實際上其中很多內(nèi)容是重復或者不需要的。
(4)對監(jiān)測工作還沒有足夠重視。巖土性質(zhì)和條件是非常復雜的,勘察時不可能把所有的問題完全搞清楚或預估到。為了保證安全,避免造成重大損失,對施工現(xiàn)場進行巖土工程監(jiān)測是完全必要的。
4 高新技術(shù)的主攻方向及建議
4.1 主攻方向
室內(nèi)外測試技術(shù)是巖土工程勘察的基礎。和國外相比,我們的主要差距之一就表現(xiàn)為測試技術(shù)的落后。和巖土力學理論發(fā)展相比,現(xiàn)在的矛盾也是參數(shù)的測試技術(shù)落后于理論。如計算地基變形,不管是用什么理論方法、什么數(shù)學模型,總離不開的地基土的模量,模量測不出或測不準,什么方法、什么模量得出的地基變形都靠不住。
測試技術(shù)要走向現(xiàn)代化。我們要繼續(xù)保留如標準貫入試驗這樣傳統(tǒng)的測試手段,但應更注重現(xiàn)代物理技術(shù)(電子技術(shù)、波動理論等)來發(fā)展測試新技術(shù)。現(xiàn)在的趨勢是:
(1)土工測試蔣從研究地基中的某一“點”發(fā)展到更大的空間范圍的“面”和“體”。
(2)土工測試將從第一代的直接試驗和第二代的觸探、旁壓試驗進入第三代的無孔、無損測試技術(shù)。
測試技術(shù)的發(fā)展必須要做到三個結(jié)合。第一,硬件(儀器、設備)研制要做到勘察、科研(或高等院校)、制造廠商的相互結(jié)合,各有分工,成功的可能性和實際效益就要大的多。第二,科研與生產(chǎn)相結(jié)合。只有與生產(chǎn)密切結(jié)合的科研課題或開發(fā)項目(如動力觸探、靜力觸探、旁壓試驗、波速試驗、樁基檢測等)才能取得比較顯著的效果,反過來又促進了勘察生產(chǎn)技術(shù)水平的提高。而與生產(chǎn)相脫節(jié)的科研項目,即使費了很大的力,也很難取得真正的效果。第三,理論與實際相結(jié)合。
4.2 建議
目前,巖土工程勘察的地位和作用與國家和政府給予巖土工程的定位和期望仍有一定的差距。這固然與人們“重設計輕勘察”的思維定式有關,與我國勘察行業(yè)體制尚未健全有關,與勘察市場的惡性竟爭有關。在當前的形勢下,如何完善市場準入制度,加強行業(yè)自律、約束機制,從根本上杜絕巖土勘察行業(yè)中的弊端,真正體現(xiàn)巖土工程師的價值,更好地應對進入WTO后與國際接軌的挑戰(zhàn)。
(1)嚴格執(zhí)行建設程序、規(guī)范市場行為、推行全程化監(jiān)理科學的建設程序應當遵循“先勘察、后設計、再施工”的原則。不按原則辦事,必然會受到自然規(guī)律的懲罰。市場的規(guī)范,僅依靠勘察單位的自律機制是不夠的,還需要建立有效的行業(yè)約束機制。一方面必須仰仗政府主管部門按國家的法律、法規(guī),對項目招投標和實施過程中的行為主體進行全面有效的監(jiān)督管理,另一方面應積極推行工程監(jiān)理全程化,采用事前、事中、事后控制相結(jié)合的方法,最大限度地避免不當行為的發(fā)生,保證勘察質(zhì)量和投資效益最大化。
(2)嚴格市場準入、盡快實施注冊土木工程師制度,加強相關人員培訓經(jīng)過近年勘察設計資質(zhì)換證,對勘察設計單位進行了一定的清理整頓,對規(guī)范市場起到了一定的作用。但應該清醒地看到,我國的勘察資質(zhì)門檻很低,尤其是打破行業(yè)壁壘后不同行業(yè)間的銜接過渡尚未完成,以高級工程師的數(shù)量來衡量技術(shù)水平不能如實反映勘察企業(yè)的技術(shù)實力。建議盡快實施注冊土木工程師制度,通過采用企業(yè)資質(zhì)和個人執(zhí)業(yè)資質(zhì)雙重控制來規(guī)范勘察市場、促進勘察技術(shù)水平的提高。此外,巖土工程勘察屬大土木范疇,是多學科的融合,新技術(shù)、新工藝層出不窮,標準規(guī)范時有更新,巖土工程從業(yè)人員應與時俱進,不斷提高自身的業(yè)務素質(zhì)和職業(yè)道德素養(yǎng)。在及時推行注冊土木工程師制度的同時,加強對相關從業(yè)人員的培訓工作,加強他們的責任心和使命感,提高勘探測試人員的技術(shù)水平。
(3)加強勘察設計單位的質(zhì)量認證,健全質(zhì)量管理體系ISO9001∶2000質(zhì)量管理體系確立了以過程模式作為標準的結(jié)構(gòu)�？辈煸O計企業(yè)應通過有效應量管理體系的要求,運用過程方法,采用PDCA循環(huán)思進行巖土工程勘察的實施和管理,持續(xù)改進。提高勘察設計的能力,增加顧客的滿意程度。為加入WTO后的國際競爭提供支持,為勘察設計企業(yè)進入國際市場創(chuàng)造條件。
5 發(fā)展趨勢
為使我國加入WTO后適應國際高標準建設項目系統(tǒng)服務的挑戰(zhàn),本行業(yè)在未來5年~10年中的發(fā)展目標主要體現(xiàn)在四方面:
(1)由單純的“工程地質(zhì)勘察”向“巖土工程”發(fā)展日趨完善。
(2)向一切以人類生存的地球表面環(huán)境中的大地巖土和與其密不可分、相互影響的地表水、地下水和大氣等環(huán)境物質(zhì)為系統(tǒng)工作目標的工程領域開拓。
(3)專業(yè)分工形成了分枝趨勢:a.工程咨詢和工程顧問,主要負責工程計劃、項目負責、工程試驗分析計算和工程監(jiān)測工作;b.野外鉆探,可進行探查孔、鉆井、灌漿鉆孔、錨桿鉆孔、海洋鉆探以及水平鉆孔、定向鉆孔等等;c.巖土工程施工,可進行各類樁基及地基改良工法的施工。
(4)城市巖土工程發(fā)展迅速,為研究和評價舊城市重建和新城市的開發(fā)提供規(guī)劃和建設。
近年來,經(jīng)典的巖土力學面臨著嚴重的挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)主要來自以下方面:
(1)大規(guī)模城市建設面臨的地基、基礎與深開挖支護問題;城市改造工程問題;
(2)填海工程及海洋工程帶來的軟土工程問題;各類特殊土帶來的工程問題;
(3)大規(guī)模的交通工程建設即跨江、跨海、橋梁、隧道工程帶來的問題;水利工程問題;
(4)能源工業(yè)問題,包括污染、廢料尾礦壩及有害廢料處理問題;
(5)超重型結(jié)構(gòu)所帶來的地基處理和樁基礎設計、施工與評價問題;
(6)原子能電站等重大工程的抗震分析與地基抗震問題;
(7)各類地質(zhì)災害的評價與防治問題,等等。
作為勘察單位,面對上述的發(fā)展,我們應該在如下諸方面作些工作:
(1)使廣大技術(shù)人員,至少是技術(shù)領導和技術(shù)骨干在掌握傳統(tǒng)方法的基礎上。了解這個發(fā)展動向和基本思想;
(2)密切注意任何可以利用的新成果和具有規(guī)律性的結(jié)論,以便進行工程類比和使用;
(3)探索本單位向這個方向發(fā)展的時機和可能性。原有的壓剪模型和地基、基礎與上層結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用程序體現(xiàn)了新的發(fā)展方向。這方面的工作應該繼續(xù)提高。
6 結(jié)語
巖土工程勘察作為一門應用科學和技術(shù),在自身的發(fā)展中正經(jīng)歷著一個重要的階段、并面臨著新的挑戰(zhàn)和機遇。
隨著工程地質(zhì)巖土力學和土木工程等學科的發(fā)展,相互滲透和銜接,巖土工程體制的形成使巖土工程勘察在資源、能源開發(fā)、交通、城鄉(xiāng)建設、農(nóng)田水利、國土整治及國防建設等領域發(fā)揮更重作用,顯示出勃勃生機,同時,推動著勘察技術(shù)向高精深方向發(fā)展。
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