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巖土工程勘察存在的技術(shù)問題
導(dǎo)語(yǔ):若勘察工作不到位,不良工程地質(zhì)問題將揭露出來(lái),即使上部構(gòu)造的設(shè)計(jì)、施工達(dá)到了優(yōu)質(zhì)也不免會(huì)遭受破壞。不同類型、不同規(guī)模的工程活動(dòng)都會(huì)給地質(zhì)環(huán)境帶來(lái)不同程度的影響;反之不同的地質(zhì)條件又會(huì)給工程建設(shè)帶來(lái)不同的效應(yīng)。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(duì)建筑地區(qū)做出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。
1 引言
巖土工程勘察的目的在于解決和處理建設(shè)工程中與巖土介質(zhì)有關(guān)的問題,是建設(shè)工程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。各項(xiàng)工程建設(shè)在設(shè)計(jì)和施工之前必須按基本建設(shè)程序進(jìn)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(lái)越為各級(jí)政府所重視。《中華人民共和國(guó)建筑法》、《建設(shè)工程質(zhì)量管理?xiàng)l例》、《建設(shè)工程勘察設(shè)計(jì)管理?xiàng)l例》、《實(shí)施工程建設(shè)強(qiáng)制性條文標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)督規(guī)定》、《建設(shè)工程勘察質(zhì)量管理辦法》等法律、法規(guī)對(duì)此都有規(guī)定。并于2000年開始實(shí)行施工圖設(shè)計(jì)文件審查制度,對(duì)保證工程勘察設(shè)計(jì)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(jí)檢查和施工圖設(shè)計(jì)文件審查中,勘察問題仍舊突出。當(dāng)前,施工圖審查主要集中于房屋工程和城市基礎(chǔ)設(shè)施,對(duì)為城市建設(shè)服務(wù)的勘察單位來(lái)說(shuō),既是促進(jìn)更是考驗(yàn)。因此,將巖土工程勘察中常見問題加以歸納、分析,對(duì)其產(chǎn)生的根源進(jìn)行了深層次的探討,對(duì)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(cuò)誤不無(wú)裨益。
從20世紀(jì)80年代開始,我國(guó)的工程勘察體制已發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變,由原來(lái)在建國(guó)初期學(xué)習(xí)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(chǎng)地質(zhì)的工程地質(zhì)條件,為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、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(shè)場(chǎng)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(shí)際問題的具體方法。此類勘察報(bào)告對(duì)如何指導(dǎo)設(shè)計(jì)確定合理的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案,對(duì)基礎(chǔ)和地下施工中應(yīng)注意的問題,如何選定合理的基礎(chǔ)和地下建筑施工方案,既不提出指導(dǎo)性意見,也不介入基礎(chǔ)工程實(shí)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(shè)計(jì)、工程施工嚴(yán)重脫節(jié),使勘察成果在建設(shè)工程實(shí)踐過程中不能很好地發(fā)揮技術(shù)咨詢作用。
從20世紀(jì)80年代以來(lái),我國(guó)開始實(shí)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(chǎng)地或地區(qū)的工程地質(zhì)條件,還要結(jié)合工程項(xiàng)目的概況和施工條件進(jìn)行一定深度的技術(shù)論證和分析評(píng)價(jià)。針對(duì)場(chǎng)地特殊的巖土工程條件,提出建議,指導(dǎo)設(shè)計(jì)選定基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)方案,對(duì)施工提出應(yīng)注意和控制的技術(shù)要求,服務(wù)于工程建設(shè)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(qiáng)的工程針對(duì)性和指導(dǎo)性,不僅要完成工程地質(zhì)條件的探明,即反映和提供場(chǎng)地真實(shí)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(duì)擬建工程的設(shè)計(jì)方案,施工技術(shù)措施提出指導(dǎo)性的結(jié)論意見,為確保工程建設(shè)質(zhì)量,提高工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益提供了可靠依據(jù)。
2 巖土工程勘察取得的進(jìn)展及熱點(diǎn)
2.1 取得的進(jìn)展
回顧我國(guó)推行巖土工程的十多年來(lái),已經(jīng)取得的巨大進(jìn)展表現(xiàn)在以下幾方面:
(1)我國(guó)已經(jīng)能夠解決技術(shù)要求高嚴(yán),地質(zhì)條件復(fù)雜的巖土工程問題。相應(yīng)的規(guī)范、規(guī)程的編制,標(biāo)志著我國(guó)這方面已經(jīng)積累的經(jīng)驗(yàn)達(dá)到的水平。
(2)勘察工作已從單一的鉆探、取樣、試驗(yàn)、提報(bào)告模式發(fā)展為多種測(cè)試手段、綜合評(píng)價(jià)的模式。多功能靜力觸探、超重型動(dòng)力觸探、預(yù)鉆式和自鉆式旁壓試驗(yàn)、螺旋板載荷試驗(yàn)、孔隙水壓力測(cè)試、波速試驗(yàn)等新技術(shù)的迅猛發(fā)展,大大提高了地基評(píng)價(jià)的水平。室內(nèi)土工試驗(yàn)中高壓固結(jié)試驗(yàn)和三軸壓縮(剪切)試驗(yàn)的普遍應(yīng)用,使土力學(xué)理論更進(jìn)一步應(yīng)用到勘察生產(chǎn)實(shí)踐中。另外,土的動(dòng)力性質(zhì)的試驗(yàn)也日益增多;樁的動(dòng)力測(cè)試已經(jīng)列入有關(guān)規(guī)范規(guī)程和手冊(cè)中;表面波速法也開始在工程中得到應(yīng)用;巖土測(cè)試的重要性已經(jīng)越來(lái)越顯示出來(lái)。
(3)勘察與設(shè)計(jì)、施工密切結(jié)合,初步形成了從勘察到設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè),貫穿各個(gè)階段的認(rèn)識(shí)、實(shí)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(lái)為了滿足工程建設(shè)的需要,引進(jìn)、發(fā)展了多種地基處理技術(shù)積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)第四紀(jì)松散地層、濕陷性黃土膨脹土、軟土、填土、飽和松散粉細(xì)砂等各種不良地基開發(fā)和應(yīng)用了許多新的地基處理技術(shù),已成為巖土工程中一項(xiàng)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(chǎng)地穩(wěn)定性的評(píng)價(jià),對(duì)建筑場(chǎng)地?cái)M建的建筑作出適宜性的技術(shù)論證;
(2)為工程設(shè)計(jì)提供場(chǎng)地各巖土分層、地下水的埋藏條件及其對(duì)工程的影響,以及巖土體工程設(shè)計(jì)參數(shù);
(3)對(duì)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(yù)測(cè),并提出相應(yīng)的防治措施和合理施工方法的建議;
(4)對(duì)擬建場(chǎng)地作出巖土工程評(píng)價(jià),對(duì)巖土加固(基坑支護(hù))與改良方案或其他人工地基設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證和提出建議,并根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)趲r土工程施工中監(jiān)控施工質(zhì)量;
(5)預(yù)測(cè)由于場(chǎng)地及臨近自然環(huán)境的變化對(duì)建設(shè)場(chǎng)地環(huán)境和臨近建筑物可能產(chǎn)生的變化及其對(duì)工程建造的影響;
(6)為已有工程的安全性進(jìn)行預(yù)測(cè)性的評(píng)定,對(duì)擬建工程可能會(huì)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(dǎo)巖土工程在建筑物運(yùn)營(yíng)、使用過程中的長(zhǎng)期觀測(cè)如建筑物的沉降和變形觀測(cè)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(bào)告對(duì)設(shè)計(jì)、施工都是極其重要的技術(shù)保障文件,它服務(wù)于工程建設(shè)的全過程,是重要的建設(shè)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(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi),巖土工程勘察報(bào)告在設(shè)計(jì)和施工企業(yè)中未受到應(yīng)有的重視,特別是在施工企業(yè)中不重視運(yùn)用巖土工程地質(zhì)勘察報(bào)告指導(dǎo)施工的現(xiàn)象顯得尤為嚴(yán)重。
2.2 巖土工程勘察熱點(diǎn)
當(dāng)前,特殊條件下的巖土工程評(píng)價(jià)仍然是巖土勘察工程中最普遍最大的熱點(diǎn)。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(jìn)行工程建設(shè)時(shí),必須充分考慮到它們所具有的特殊物理力學(xué)化學(xué)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(yīng)等。其中強(qiáng)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(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)、地下工程、水上工程、核電站、道路橋梁、機(jī)場(chǎng)跑到、水壩、尾礦壩等。大型建筑地基勘察與評(píng)價(jià)仍是當(dāng)前最熱門的話題,對(duì)可能產(chǎn)生不均勻沉降的預(yù)測(cè)及對(duì)策以及地震效應(yīng)的抗震設(shè)計(jì)參數(shù)等問題。
3 存在主要問題
近二十年來(lái),勘察專業(yè)體制的改革雖然取得了顯著成績(jī),但并未真正到位,因而阻礙了巖土工程的技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)效益的提高。隊(duì)伍大,素質(zhì)差,成果質(zhì)量低,與國(guó)際先進(jìn)國(guó)家的差距越拉越大?辈炫c實(shí)際的脫節(jié)問題遠(yuǎn)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(lái)越差;規(guī)范規(guī)定的取土技術(shù)得不到實(shí)施,取樣測(cè)試等的技術(shù)不明顯;市場(chǎng)上出現(xiàn)鉆探米數(shù)綜合價(jià)格而技術(shù)含量高的巖土測(cè)試和分析評(píng)價(jià)卻處于從屬地位。
國(guó)內(nèi)當(dāng)前勘察質(zhì)量問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)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(shí)際需要,而是片面追求經(jīng)濟(jì)效益或“手段齊全”,也有為了爭(zhēng)取招標(biāo)任務(wù)壓低費(fèi)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(yàn)、測(cè)試等)質(zhì)量下降。
(3)地基評(píng)價(jià)和勘察報(bào)告缺乏實(shí)事求是的科學(xué)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(chǔ)知識(shí)和邏輯思維能力,比較多的是一般化、老一套,設(shè)計(jì)施工真正需要的內(nèi)容不全或不準(zhǔn),而不需要的內(nèi)容卻洋洋大觀。近年來(lái),勘察報(bào)告有越寫越長(zhǎng)的趨勢(shì),實(shí)際上其中很多內(nèi)容是重復(fù)或者不需要的。
(4)對(duì)監(jiān)測(cè)工作還沒有足夠重視。巖土性質(zhì)和條件是非常復(fù)雜的,勘察時(shí)不可能把所有的問題完全搞清楚或預(yù)估到。為了保證安全,避免造成重大損失,對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巖土工程監(jiān)測(cè)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(cè)試技術(shù)是巖土工程勘察的基礎(chǔ)。和國(guó)外相比,我們的主要差距之一就表現(xiàn)為測(cè)試技術(shù)的落后。和巖土力學(xué)理論發(fā)展相比,現(xiàn)在的矛盾也是參數(shù)的測(cè)試技術(shù)落后于理論。如計(jì)算地基變形,不管是用什么理論方法、什么數(shù)學(xué)模型,總離不開的地基土的模量,模量測(cè)不出或測(cè)不準(zhǔn),什么方法、什么模量得出的地基變形都靠不住。
測(cè)試技術(shù)要走向現(xiàn)代化。我們要繼續(xù)保留如標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)這樣傳統(tǒng)的測(cè)試手段,但應(yīng)更注重現(xiàn)代物理技術(shù)(電子技術(shù)、波動(dòng)理論等)來(lái)發(fā)展測(cè)試新技術(shù),F(xiàn)在的趨勢(shì)是:
(1)土工測(cè)試蔣從研究地基中的某一“點(diǎn)”發(fā)展到更大的空間范圍的“面”和“體”。
(2)土工測(cè)試將從第一代的直接試驗(yàn)和第二代的觸探、旁壓試驗(yàn)進(jìn)入第三代的無(wú)孔、無(wú)損測(cè)試技術(shù)。
測(cè)試技術(shù)的發(fā)展必須要做到三個(gè)結(jié)合。第一,硬件(儀器、設(shè)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(shí)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(xiàng)目(如動(dòng)力觸探、靜力觸探、旁壓試驗(yàn)、波速試驗(yàn)、樁基檢測(cè)等)才能取得比較顯著的效果,反過來(lái)又促進(jìn)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(xiàng)目,即使費(fèi)了很大的力,也很難取得真正的效果。第三,理論與實(shí)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(guó)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(shè)計(jì)輕勘察”的思維定式有關(guān),與我國(guó)勘察行業(yè)體制尚未健全有關(guān),與勘察市場(chǎng)的惡性竟?fàn)幱嘘P(guān)。在當(dāng)前的形勢(shì)下,如何完善市場(chǎng)準(zhǔn)入制度,加強(qiáng)行業(yè)自律、約束機(jī)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(jià)值,更好地應(yīng)對(duì)進(jìn)入WTO后與國(guó)際接軌的挑戰(zhàn)。
(1)嚴(yán)格執(zhí)行建設(shè)程序、規(guī)范市場(chǎng)行為、推行全程化監(jiān)理科學(xué)的建設(shè)程序應(yīng)當(dāng)遵循“先勘察、后設(shè)計(jì)、再施工”的原則。不按原則辦事,必然會(huì)受到自然規(guī)律的懲罰。市場(chǎng)的規(guī)范,僅依靠勘察單位的自律機(jī)制是不夠的,還需要建立有效的行業(yè)約束機(jī)制。一方面必須仰仗政府主管部門按國(guó)家的法律、法規(guī),對(duì)項(xiàng)目招投標(biāo)和實(shí)施過程中的行為主體進(jìn)行全面有效的監(jiān)督管理,另一方面應(yīng)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(dāng)行為的發(fā)生,保證勘察質(zhì)量和投資效益最大化。
(2)嚴(yán)格市場(chǎng)準(zhǔn)入、盡快實(shí)施注冊(cè)土木工程師制度,加強(qiáng)相關(guān)人員培訓(xùn)經(jīng)過近年勘察設(shè)計(jì)資質(zhì)換證,對(duì)勘察設(shè)計(jì)單位進(jìn)行了一定的清理整頓,對(duì)規(guī)范市場(chǎng)起到了一定的作用。但應(yīng)該清醒地看到,我國(guó)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(jí)工程師的數(shù)量來(lái)衡量技術(shù)水平不能如實(shí)反映勘察企業(yè)的技術(shù)實(shí)力。建議盡快實(shí)施注冊(cè)土木工程師制度,通過采用企業(yè)資質(zhì)和個(gè)人執(zhí)業(yè)資質(zhì)雙重控制來(lái)規(guī)范勘察市場(chǎng)、促進(jìn)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(xué)科的融合,新技術(shù)、新工藝層出不窮,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范時(shí)有更新,巖土工程從業(yè)人員應(yīng)與時(shí)俱進(jìn),不斷提高自身的業(yè)務(wù)素質(zhì)和職業(yè)道德素養(yǎng)。在及時(shí)推行注冊(cè)土木工程師制度的同時(shí),加強(qiáng)對(duì)相關(guān)從業(yè)人員的培訓(xùn)工作,加強(qiáng)他們的責(zé)任心和使命感,提高勘探測(cè)試人員的技術(shù)水平。
(3)加強(qiáng)勘察設(shè)計(jì)單位的質(zhì)量認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)?辈煸O(shè)計(jì)企業(yè)應(yīng)通過有效應(yīng)量管理體系的要求,運(yùn)用過程方法,采用PDCA循環(huán)思進(jìn)行巖土工程勘察的實(shí)施和管理,持續(xù)改進(jìn)。提高勘察設(shè)計(jì)的能力,增加顧客的滿意程度。為加入WTO后的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)提供支持,為勘察設(shè)計(jì)企業(yè)進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)創(chuàng)造條件。
5 發(fā)展趨勢(shì)
為使我國(guó)加入WTO后適應(yīng)國(guó)際高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)項(xiàng)目系統(tǒng)服務(wù)的挑戰(zhàn),本行業(yè)在未來(lái)5年~10年中的發(fā)展目標(biāo)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(biāo)的工程領(lǐng)域開拓。
(3)專業(yè)分工形成了分枝趨勢(shì):a.工程咨詢和工程顧問,主要負(fù)責(zé)工程計(jì)劃、項(xiàng)目負(fù)責(zé)、工程試驗(yàn)分析計(jì)算和工程監(jiān)測(cè)工作;b.野外鉆探,可進(jìn)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(jìn)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(píng)價(jià)舊城市重建和新城市的開發(fā)提供規(guī)劃和建設(shè)。
近年來(lái),經(jīng)典的巖土力學(xué)面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)主要來(lái)自以下方面:
(1)大規(guī)模城市建設(shè)面臨的地基、基礎(chǔ)與深開挖支護(hù)問題;城市改造工程問題;
(2)填海工程及海洋工程帶來(lái)的軟土工程問題;各類特殊土帶來(lái)的工程問題;
(3)大規(guī)模的交通工程建設(shè)即跨江、跨海、橋梁、隧道工程帶來(lái)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(lái)的地基處理和樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工與評(píng)價(jià)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(zāi)害的評(píng)價(jià)與防治問題,等等。
作為勘察單位,面對(duì)上述的發(fā)展,我們應(yīng)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(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)骨干在掌握傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上。了解這個(gè)發(fā)展動(dòng)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(jìn)行工程類比和使用;
(3)探索本單位向這個(gè)方向發(fā)展的時(shí)機(jī)和可能性。原有的壓剪模型和地基、基礎(chǔ)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(yīng)該繼續(xù)提高。
6 結(jié)語(yǔ)
巖土工程勘察作為一門應(yīng)用科學(xué)和技術(shù),在自身的發(fā)展中正經(jīng)歷著一個(gè)重要的階段、并面臨著新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。
隨著工程地質(zhì)巖土力學(xué)和土木工程等學(xué)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(shè)、農(nóng)田水利、國(guó)土整治及國(guó)防建設(shè)等領(lǐng)域發(fā)揮更重作用,顯示出勃勃生機(jī),同時(shí),推動(dòng)著勘察技術(shù)向高精深方向發(fā)展。
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