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巖土工程勘察存在的技術(shù)問題
導(dǎo)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(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，對建筑地區(qū)做出工程地質(zhì)評價(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)量的可靠性越來越為各級政府所重視。《中華人民共和國建筑法》、《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,對為城市建設(shè)服務(wù)的勘察單位來說,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,對其產(chǎn)生的根源進(jìn)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(cuò)誤不無裨益。
從20世紀(jì)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(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,我國開始實(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)論證和分析評價(jià)。針對場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
回顧我國推行巖土工程的十多年來,已經(jīng)取得的巨大進(jìn)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(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)展為多種測試手段、綜合評價(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)力測試已經(jīng)列入有關(guān)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(yīng)用;巖土測試的重要性已經(jīng)越來越顯示出來。
(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,貫穿各個(gè)階段的認(rèn)識、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)場地穩(wěn)定性的評價(jià),對建筑場地?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(shè)計(jì)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(yù)測,并提出相應(yīng)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(jià),對巖土加固(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)測由于場地及臨近自然環(huán)境的變化對建設(shè)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(jìn)行預(yù)測性的評定,對擬建工程可能會(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、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(bào)告對設(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)場跑到、水壩、尾礦壩等。大型建筑地基勘察與評價(jià)仍是當(dāng)前最熱門的話題,對可能產(chǎn)生不均勻沉降的預(yù)測及對策以及地震效應(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,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(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,與國際先進(jìn)國家的差距越拉越大�？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)量越來越差;規(guī)范規(guī)定的取土技術(shù)得不到實(shí)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(jià)格而技術(shù)含量高的巖土測試和分析評價(jià)卻處于從屬地位。
國內(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)、測試等)質(zhì)量下降。
(3)地基評價(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,勘察報(bào)告有越寫越長的趨勢,實(shí)際上其中很多內(nèi)容是重復(fù)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(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,對施工現(xiàn)場進(jìn)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(chǔ)。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(xué)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(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,模量測不出或測不準(zhǔn),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(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)這樣傳統(tǒng)的測試手段,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(diǎn)”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(yàn)和第二代的觸探、旁壓試驗(yàn)進(jìn)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(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)、樁基檢測等)才能取得比較顯著的效果,反過來又促進(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),與我國勘察行業(yè)體制尚未健全有關(guān),與勘察市場的惡性竟?fàn)幱嘘P(guān)。在當(dāng)前的形勢下,如何完善市場準(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)對進(jìn)入WTO后與國際接軌的挑戰(zhàn)。
(1)嚴(yán)格執(zhí)行建設(shè)程序、規(guī)范市場行為、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家的法律、法規(guī),對項(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)格市場準(zhǔn)入、盡快實(shí)施注冊土木工程師制度,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,對勘察設(shè)計(jì)單位進(jìn)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(yīng)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(shí)反映勘察企業(yè)的技術(shù)實(shí)力。建議盡快實(shí)施注冊土木工程師制度,通過采用企業(yè)資質(zhì)和個(gè)人執(zhí)業(yè)資質(zhì)雙重控制來規(guī)范勘察市場、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)推行注冊土木工程師制度的同時(shí),加強(qiáng)對相關(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后的國際競爭提供支持,為勘察設(shè)計(jì)企業(yè)進(jìn)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(yīng)國際高標(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: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,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(shè)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(chǔ)設(shè)計(jì)、施工與評價(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)害的評價(jià)與防治問題,等等。
作為勘察單位,面對上述的發(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
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、國土整治及國防建設(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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