基础设计与岩土工程勘察问题及应对方法探究

钟 鸣

(福建省闽东工程勘察院，福建 宁德 352105)

基础设计与岩土工程勘察是建筑工程施工作业顺利进行的前提，其直接影响了整体建筑工程施工作业进度及质量。从现阶段基础设计及岩土工程勘察工作开展情况来看，我国建筑施工行业在施工技术方面存在问题较多，导致无法充分发挥基础设计与岩土勘察工作价值。因此，研究基础设计与岩土工程勘察工作模式非常必要。

1 基础设计勘察概述

基础设计主要是从建筑工程规模、影响因素、具体功能入手，基础设计划分为甲(建筑工程项目规模较大、层数较高且内部结构较复杂)、乙(基坑建筑工程)、丙(8层以下轻型建筑工程)三个等级。

2 基础设计与岩土工程勘察工程概况

为完成某项隧道工程建设，福建省闽东勘察院受某隧道工程现场指挥部委托，在2018年12月承担了岩土工程勘察任务。该公路隧道(图1)工程拟建长度为600 m，最大埋深为100 m，隧道断面为马蹄形，高为5～10.5 m。抗震防护等级为7级，勘察等级为乙等级，抗震设防类别为丙类。该隧道工程勘察主要采用钻探取样+标准灌入实验+动力触探实验+室内土工实验模式。在2018年12月开始，投入145型钻机12台，采用回转钻进工艺，地下水位以上采用无水干作业，地下水以下则采用泥浆护壁勘察模式。整体勘察工程中共布设28个钻孔，取样及18.0 m的原位测试孔14个；一般性14.0 m钻孔14个，累积钻探进尺550.0 m。采用扰动样100件，并在现场进行了98次钻孔内动力触探作业。

图1 某隧道施工断面图

3 基础设计与岩土工程勘察问题

在福建省闽东勘察院岩土工程勘察与基础设计作业过程中，出现了下面一些问题：

(1)准备工作不充分。在基础设计与岩土工程勘察前期，需要制备完善的勘察计划方案及勘察工作规范。但是该工程勘察作业开展阶段，并没有根据国际标准进行规范勘察目标的设计，也没有准备齐全的勘察工作，导致最终勘察数据突出的片面化，对后期工作开展造成了一定的影响。

(2)地基沉降计算不合理。在基础设计过程中，传统超载设计主要是在假定使用荷载下主固结沉降量、次固结沉降量之和与有超载作用下主固结某一固结度相等的情况下，反面推算有超载作用下主固结沉降量、超载预压时间。但就该工程而言，由于对工后沉降要求较严格，采用以往的沉降推算方法，并不能获得准确的工后沉降量。

(3)工期紧张。由于工期紧张勘察方准备工作做得不够，业主无法提供完整的设计方案及相关参数，勘察成果无法针对最终方案进行到位评价。同时设计也由于工期紧在基础设计时未按勘察成果进行设计而存在问题。

(4)基地设计与岩土勘察工作脱离。岩土工程勘察工作是基地设计的主要内容，设计工作则是在勘察工作的基础上进行，两者紧密相联。而现阶段该工程基础设计、岩土工程勘察部门相对独立，仅利用报告的形式进行信息交互，导致信息传递效率不高，影响了岩土工程勘察与基础设计的有效配合，造成了较大的资源浪费。

4 基础设计与岩土工程勘察优化方法

4.1 加强基础设计与岩土工程勘察前期准备工作

在基础设计前期，相关人员可在准备阶段，依据《岩土工程勘察规范》GB 50021—2001、《建筑抗震设计规范》GB 50011—2001版、《建筑地基处理技术规范》GB 50223—2008的相关要求，结合具体工程情况，制定完善的工程勘察目标。

首先，相关人员应查明拟建场地内各岩土层结构、均匀性及分布情况，对各岩土层物理力学性质进行详细分析。同时以不良地质为重点，从不良地质作用类型、发布情况、分布范围等方面，制定勘察目标。

其次，可以地下水为勘察关键元素，从地下水水位、地下水类型、埋藏条件、地下水及土的腐蚀性等方面，细化勘察目标。

最后，相关人员可根据阶段岩土工程勘察结果，对场地稳定性、适应性进行合理、全面评价，并依据基础基础设计方案，对基坑开挖、降水方案提出合理的设计建议。

4.2 优化地基沉降计算方法

地基沉降计算是基础设计的关键模块，一般来说，工程地基沉降主要包括填土压密下沉、运营阶段行车机床累计下沉、铺轨后地基仍未完成下沉几个模块。其中填土压密下沉可利用经验公式进行估算。即地基压密工后下沉(m)=路堤高度*路堤高度(m)/3000。

依据上述公式，可得出2.25 m路基填土压密下沉工后沉降高度为0.35 cm；而运营阶段行车机床累计下沉主要依据我国工程填筑压实标准，确定100 MPa荷载作用次数150万次累计下沉量为2.0 mm；铺轨后地基仍未完成下沉为10.0 cm扣除路基填土压密后沉降，结合行车引起机床累计沉降量。此时，若路基高度为4.5 m，则地基产生工后沉降量为8.5 m。

在基础地基沉降数据计算的前提下，相关基础设计人员可以从地基固结度入手，制定连续等速加载曲线模型。随后设计三个等级参数的极限值组合，以确定基础设计边界范围。同时利用遗传算法，设置约束条件，最终得出地基优化设计模型为：

Minf(X),ω=x{0≤Px≤Pmax} (kPa)

上述式子中，x为铺轨后沉降系数，Px为荷载压力，Pmax为超载极限值。依据上述数据，代入该工程勘察结果，可得出在荷载压力为0kPa时，且地基土工后沉降量小于8.0cm式，可采用等压预载施工方案；若荷载压力在50kPa左右，且地基土工后沉降量在8.0cm以上，则可采用其他地基处理方案，如塑料排水板地基处理方案。

4.3 基础方案综全选型

一方面，针对工期紧张，业主无法提供完整的设计方案及相关参数等因素导致的基础勘察问题，勘察人员应主动与设计方沟通，确定最新隧道基础设计成果。并根据最新的隧道基础设计方案进行补充勘察，重新评价。

另一方面，为最大程度避免工期紧张对基础设计效果的影响，设计院可结合勘察成果进行综合分析，选择最优基础方案，切实体现隧道基础施工项目的“综合效益”。

4.4 加强基础设计与岩土工程勘察间的联系

一方面，在基础设计阶段，基础设计人员应加强岩土工程勘察成果的应用。如在该工程水文地质条件分析过程中，由于本次岩土工程勘察揭露深度范围为浅水，含水层主要为大气降水，高处山体下泄侧向补给，水文变化大。勘察期间钻孔内实测水位埋深为2.5～3.0 m，相应标高为3 625.21～3 685.21 m。拟建工程基础位于地下水位以上，且拟建工程历史最高地下水水位与自然地表较接近。因此，基础设计人员可根据上述数据，忽略地下水对地基混凝土结构、钢筋混凝土结构中主要材料腐蚀性，结合《岩土工程勘察规范》GB 50021—2001中对于混凝土结构的相关规定，设置适当的建筑材料腐蚀防护措施。

另一方面，在岩土工程勘察报告数据应用的基础上，为保证岩土工程勘察成果应用价值，基础设计人员可针对岩土工程勘察报告中岩土工程分析评价要点，结合我国国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007—2002的相关规定，与岩土工程勘察人员沟通，制定双方认可的岩土工程勘察数据表达模式。

5 总结

综上所述，在建筑行业迅速发展进程中，岩土工程勘察及基础设计工作是建筑工程施工作业的重要组成模块，对总体施工质量具有重要的影响。因此，基础设计人员应加强与岩土工程勘察人员的联系，通过双方共同协作，制定完善的岩土工程勘察及基础设计前期工作方案。同时利用更加先进的基础设计方法，加强基础设计与岩土工程勘察作业间联系，为后期建筑工程施工作业正常运行奠定坚实的基础。