岩土工程勘察存在的技术问题

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岩土工程勘察存在的技术问题

　　导语：若勘察工作不到位，不良工程地质问题将揭露出来，即使上部构造的设计、施工达到了优质也不免会遭受破坏。不同类型、不同规模的工程活动都会给地质环境带来不同程度的影响;反之不同的地质条件又会给工程建设带来不同的效应。岩土工程勘察的目的主要是查明工程地质条件，分析存在的地质问题，对建筑地区做出工程地质评价。

　　1　引言

　　岩土工程勘察的目的在于解决和处理建设工程中与岩土介质有关的问题,是建设工程中不可或缺的重要环节。各项工程建设在设计和施工之前必须按基本建设程序进行岩土工程勘察,岩土工程勘察的重要性和其质量的可靠性越来越为各级政府所重视。《中华人民共和国建筑法》、《建设工程质量管理条例》、《建设工程勘察设计管理条例》、《实施工程建设强制性条文标准监督规定》、《建设工程勘察质量管理办法》等法律、法规对此都有规定。并于2000年开始实行施工图设计文件审查制度,对保证工程勘察设计质量起到了重要的作用,并取得了明显的成效。但是,在各级检查和施工图设计文件审查中,勘察问题仍旧突出。当前,施工图审查主要集中于房屋工程和城市基础设施,对为城市建设服务的勘察单位来说,既是促进更是考验。因此,将岩土工程勘察中常见问题加以归纳、分析,对其产生的根源进行了深层次的探讨,对提高勘察技术水平、保证勘察成果质量、减少勘察过程中的错误不无裨益。

　　从20世纪80年代开始,我国的工程勘察体制已发生了根本性的转变,由原来在建国初期学习苏联模式的工程地质勘察体制转变为岩土工程勘察体制。前者是只管查明现场地质的工程地质条件,为规划、设计、施工提供出地质资料;勘察结果形成的文件,也只是描述建设场地的工程地质条件和存在的地质问题,而不涉及解决工程实际问题的具体方法。此类勘察报告对如何指导设计确定合理的地基基础设计方案,对基础和地下施工中应注意的问题,如何选定合理的基础和地下建筑施工方案,既不提出指导性意见,也不介入基础工程实践,地质勘察的作用就只局限于建筑工程的前期上,使得勘察工作与工程设计、工程施工严重脱节,使勘察成果在建设工程实践过程中不能很好地发挥技术咨询作用。

　　从20世纪80年代以来,我国开始实施岩土工程勘察体制。与前者相比,岩土工程勘察体制不仅要正确反映拟建场地或地区的工程地质条件,还要结合工程项目的概况和施工条件进行一定深度的技术论证和分析评价。针对场地特殊的岩土工程条件,提出建议,指导设计选定基础与结构方案,对施工提出应注意和控制的技术要求,服务于工程建设的全过程,这是新的工程勘察体制的最大改变和增加的重要内容。因此,新的工程勘察体制———岩土工程勘察体制具有较强的工程针对性和指导性,不仅要完成工程地质条件的探明,即反映和提供场地真实的地质情况地基条件和地基岩土的工程性质,而且还要对拟建工程的设计方案,施工技术措施提出指导性的结论意见,为确保工程建设质量,提高工程建设的经济效益提供了可靠依据。

　　2　岩土工程勘察取得的进展及热点

　　2.1　取得的进展

　　回顾我国推行岩土工程的十多年来,已经取得的巨大进展表现在以下几方面:

　　(1)我国已经能够解决技术要求高严,地质条件复杂的岩土工程问题。相应的规范、规程的编制,标志着我国这方面已经积累的经验达到的水平。

　　(2)勘察工作已从单一的钻探、取样、试验、提报告模式发展为多种测试手段、综合评价的模式。多功能静力触探、超重型动力触探、预钻式和自钻式旁压试验、螺旋板载荷试验、孔隙水压力测试、波速试验等新技术的迅猛发展,大大提高了地基评价的水平。室内土工试验中高压固结试验和三轴压缩(剪切)试验的普遍应用,使土力学理论更进一步应用到勘察生产实践中。另外,土的动力性质的试验也日益增多;桩的动力测试已经列入有关规范规程和手册中;表面波速法也开始在工程中得到应用;岩土测试的重要性已经越来越显示出来。

　　(3)勘察与设计、施工密切结合,初步形成了从勘察到设计、施工、监测,贯穿各个阶段的认识、实践、改造全过程。

　　(4)地基处理技术水平的大幅度提高。十多年来为了满足工程建设的需要,引进、发展了多种地基处理技术积累了相当丰富的经验。对第四纪松散地层、湿陷性黄土膨胀土、软土、填土、饱和松散粉细砂等各种不良地基开发和应用了许多新的地基处理技术,已成为岩土工程中一项重要内容。

　　工程勘察体制发生了根本性的转变后,勘察结果形成的文件要包括以下重要的技术内容:

　　(1)场地稳定性的评价,对建筑场地拟建的建筑作出适宜性的技术论证;

　　(2)为工程设计提供场地各岩土分层、地下水的埋藏条件及其对工程的影响,以及岩土体工程设计参数;

　　(3)对工程施工过程中可能出现的各种岩土工程问题(如开挖、降水、沉桩等)作出预测,并提出相应的防治措施和合理施工方法的建议;

　　(4)对拟建场地作出岩土工程评价,对岩土加固(基坑支护)与改良方案或其他人工地基设计方案进行论证和提出建议,并根据设计图纸在岩土工程施工中监控施工质量;

　　(5)预测由于场地及临近自然环境的变化对建设场地环境和临近建筑物可能产生的变化及其对工程建造的影响;

　　(6)为已有工程的安全性进行预测性的评定,对拟建工程可能会造成已有工程的不良影响和事故调查分析提供依据;

　　(7)指导岩土工程在建筑物运营、使用过程中的长期观测如建筑物的沉降和变形观测等工作。

　　显而易见,新的岩土勘察体制下形成的文件———岩土工程勘察报告对设计、施工都是极其重要的技术保障文件,它服务于工程建设的全过程,是重要的建设工程程序性文件。但是在新的工程勘察体制创建后的相当长时期内,岩土工程勘察报告在设计和施工企业中未受到应有的重视,特别是在施工企业中不重视运用岩土工程地质勘察报告指导施工的现象显得尤为严重。

　　2.2　岩土工程勘察热点

　　当前,特殊条件下的岩土工程评价仍然是岩土勘察工程中最普遍最大的热点。特殊条件指的是:

　　(1)特殊土。包括湿陷性黄土、软土、膨胀土、盐渍土等。在特殊土地基上进行工程建设时,必须充分考虑到它们所具有的特殊物理力学化学性质。

　　(2)特殊工程地质条件。包括岩溶、斜坡与滑坡、泥石流、采空区、地面沉降、地震效应等。其中强震区的砂土液化、断裂、震陷等问题是岩土工程勘察中经常遇见的。

　　(3)特殊工程。包括高层建筑、动力机器基础、地下工程、水上工程、核电站、道路桥梁、机场跑到、水坝、尾矿坝等。大型建筑地基勘察与评价仍是当前最热门的话题,对可能产生不均匀沉降的预测及对策以及地震效应的抗震设计参数等问题。

　　3　存在主要问题

　　近二十年来,勘察专业体制的改革虽然取得了显著成绩,但并未真正到位,因而阻碍了岩土工程的技术进步和经济效益的提高。队伍大,素质差,成果质量低,与国际先进国家的差距越拉越大。勘察与实际的脱节问题远未解决,又出现了一些新问题。例如:野外记录的质量越来越差;规范规定的取土技术得不到实施,取样测试等的技术不明显;市场上出现钻探米数综合价格而技术含量高的岩土测试和分析评价却处于从属地位。

　　国内当前勘察质量问题主要表现在以下几个方面:

　　(1)勘察方案不合理,工作量偏多或偏少的现象比较普遍,不是根据实际需要,而是片面追求经济效益或“手段齐全”,也有为了争取招标任务压低费用,勘察工作粗糙,不能满足要求。

　　(2)第一手资料(钻探、描述、取土、试验、测试等)质量下降。

　　(3)地基评价和勘察报告缺乏实事求是的科学态度,往往不问具体工程条件,不具体研究分析,又缺乏必要的理论基础知识和逻辑思维能力,比较多的是一般化、老一套,设计施工真正需要的内容不全或不准,而不需要的内容却洋洋大观。近年来,勘察报告有越写越长的趋势,实际上其中很多内容是重复或者不需要的。

　　(4)对监测工作还没有足够重视。岩土性质和条件是非常复杂的,勘察时不可能把所有的问题完全搞清楚或预估到。为了保证安全,避免造成重大损失,对施工现场进行岩土工程监测是完全必要的。

　　4　高新技术的主攻方向及建议

　　4.1　主攻方向

　　室内外测试技术是岩土工程勘察的基础。和国外相比,我们的主要差距之一就表现为测试技术的落后。和岩土力学理论发展相比,现在的矛盾也是参数的测试技术落后于理论。如计算地基变形,不管是用什么理论方法、什么数学模型,总离不开的地基土的模量,模量测不出或测不准,什么方法、什么模量得出的地基变形都靠不住。

　　测试技术要走向现代化。我们要继续保留如标准贯入试验这样传统的测试手段,但应更注重现代物理技术(电子技术、波动理论等)来发展测试新技术。现在的趋势是:

　　(1)土工测试蒋从研究地基中的某一“点”发展到更大的空间范围的“面”和“体”。

　　(2)土工测试将从第一代的直接试验和第二代的触探、旁压试验进入第三代的无孔、无损测试技术。

　　测试技术的发展必须要做到三个结合。第一,硬件(仪器、设备)研制要做到勘察、科研(或高等院校)、制造厂商的相互结合,各有分工,成功的可能性和实际效益就要大的多。第二,科研与生产相结合。只有与生产密切结合的科研课题或开发项目(如动力触探、静力触探、旁压试验、波速试验、桩基检测等)才能取得比较显著的效果,反过来又促进了勘察生产技术水平的提高。而与生产相脱节的科研项目,即使费了很大的力,也很难取得真正的效果。第三,理论与实际相结合。

　　4.2　建议

　　目前,岩土工程勘察的地位和作用与国家和政府给予岩土工程的定位和期望仍有一定的差距。这固然与人们“重设计轻勘察”的思维定式有关,与我国勘察行业体制尚未健全有关,与勘察市场的恶性竟争有关。在当前的形势下,如何完善市场准入制度,加强行业自律、约束机制,从根本上杜绝岩土勘察行业中的弊端,真正体现岩土工程师的价值,更好地应对进入WTO后与国际接轨的挑战。

　　(1)严格执行建设程序、规范市场行为、推行全程化监理科学的建设程序应当遵循“先勘察、后设计、再施工”的原则。不按原则办事,必然会受到自然规律的惩罚。市场的规范,仅依靠勘察单位的自律机制是不够的,还需要建立有效的行业约束机制。一方面必须仰仗政府主管部门按国家的法律、法规,对项目招投标和实施过程中的行为主体进行全面有效的监督管理,另一方面应积极推行工程监理全程化,采用事前、事中、事后控制相结合的方法,最大限度地避免不当行为的发生,保证勘察质量和投资效益最大化。

　　(2)严格市场准入、尽快实施注册土木工程师制度,加强相关人员培训经过近年勘察设计资质换证,对勘察设计单位进行了一定的清理整顿,对规范市场起到了一定的作用。但应该清醒地看到,我国的勘察资质门槛很低,尤其是打破行业壁垒后不同行业间的衔接过渡尚未完成,以高级工程师的数量来衡量技术水平不能如实反映勘察企业的技术实力。建议尽快实施注册土木工程师制度,通过采用企业资质和个人执业资质双重控制来规范勘察市场、促进勘察技术水平的提高。此外,岩土工程勘察属大土木范畴,是多学科的融合,新技术、新工艺层出不穷,标准规范时有更新,岩土工程从业人员应与时俱进,不断提高自身的业务素质和职业道德素养。在及时推行注册土木工程师制度的同时,加强对相关从业人员的培训工作,加强他们的责任心和使命感,提高勘探测试人员的技术水平。

　　(3)加强勘察设计单位的质量认证,健全质量管理体系ISO9001∶2000质量管理体系确立了以过程模式作为标准的结构。勘察设计企业应通过有效应量管理体系的要求,运用过程方法,采用PDCA循环思进行岩土工程勘察的实施和管理,持续改进。提高勘察设计的能力,增加顾客的满意程度。为加入WTO后的国际竞争提供支持,为勘察设计企业进入国际市场创造条件。

　　5　发展趋势

　　为使我国加入WTO后适应国际高标准建设项目系统服务的挑战,本行业在未来5年~10年中的发展目标主要体现在四方面:

　　(1)由单纯的“工程地质勘察”向“岩土工程”发展日趋完善。

　　(2)向一切以人类生存的地球表面环境中的大地岩土和与其密不可分、相互影响的地表水、地下水和大气等环境物质为系统工作目标的工程领域开拓。

　　(3)专业分工形成了分枝趋势:a.工程咨询和工程顾问,主要负责工程计划、项目负责、工程试验分析计算和工程监测工作;b.野外钻探,可进行探查孔、钻井、灌浆钻孔、锚杆钻孔、海洋钻探以及水平钻孔、定向钻孔等等;c.岩土工程施工,可进行各类桩基及地基改良工法的施工。

　　(4)城市岩土工程发展迅速,为研究和评价旧城市重建和新城市的开发提供规划和建设。

　　近年来,经典的岩土力学面临着严重的挑战。这种挑战主要来自以下方面:

　　(1)大规模城市建设面临的地基、基础与深开挖支护问题;城市改造工程问题;

　　(2)填海工程及海洋工程带来的软土工程问题;各类特殊土带来的工程问题;

　　(3)大规模的交通工程建设即跨江、跨海、桥梁、隧道工程带来的问题;水利工程问题;

　　(4)能源工业问题,包括污染、废料尾矿坝及有害废料处理问题;

　　(5)超重型结构所带来的地基处理和桩基础设计、施工与评价问题;