工程地质勘查与岩土工程技术的发展研究

杜 魁，张 聪

（武汉中力岩土工程有限公司，湖北 武汉 430000）

0 引言

中国的岩土工程技术已经发展了几十年。近年来，城市化速度不断加快，各种工程项目越来越多，例如，地铁工程、海底隧道工程以及跨海桥梁工程等，对岩土工程技术的快速发展起到了一定的推动作用。应用岩土工程技术，往往会对环境造成不同程度的破坏。两者之间的矛盾长期存在，导致岩土工程技术的发展进入瓶颈期。另外，自然环境与资源的短缺，导致技术难以创新，这已经成为当前需要重点解决的问题[1]。

1 岩土工程地质勘察质量控制的意义

1.1 保障工程项目安全

地质勘察工作能够为岩土工程的实施提供重要的保障。做好地质勘察工作可以了解施工区域周边的环境。利用地质勘查技术掌握地形地貌、水文情况、气候环境等数据，分析各项数据来掌握岩土工程可能受到的影响，进而制订科学有效地应对措施，确保岩土工程施工方案的可行性。在开展岩土工程地质勘察的时候，需要结合实际情况与工程特点选择适合的技术手段，确保地质勘察数据的准确性。分析存在的风险隐患，制订相应的对策，保证岩土工程项目的安全有序。

1.2 推进工程建设速度

在岩土工程地质勘察工作的过程中，勘察工作的整体质量与效果对岩土工程建设工作带来一定的影响。因为岩土工程项目复杂，各类施工项目的推进受到地层条件及周边环境因素的影响。施工之前若未进行地质勘察工作，在施工过程中很容易出现安全隐患而造成工程变更，严重影响了施工进程的有序推进。为了保证岩土工程施工项目的顺利完成，需要对施工区域和周边环境进行地质勘察工作。掌握全面详细的勘察数据，为施工方案的设计提供数据参考，保证设计方案和施工方案的科学合理，降低工程风险及工程变更出现的可能性，实现施工资源的优化配置，确保施工设计方案能够满足岩土工程建设的实际需求[2]。

2 岩土工程勘察存在的问题及岩土工程技术现状

2.1 勘察前期准备工作仓促和不足

岩土勘察是一项技术和任务要求较高的工作，需要做好人员、设备、技术、方案等方面的工作准备。在接受勘察任务时，受工期时间限制以及建设单位要求，仓促安排钻探队伍及现场技术人员进场，勘察单位仅只按形式上制定了简单的勘察纲要，未收集足够的场地资料包括场地条件及周边环境以及现场踏勘；未合理对现场相关技术人员进行施工交底，及未了解地下管线结构分布、断裂、构造等；未及时掌握工程概况、建筑物结构特征等资料；未能在勘察纲要中明确勘察技术重点，未能有针对性采用不同勘察手段进行勘察划分岩土层；对勘察人员（包括钻探人员）的现场勘察培训不足等，导致减少了部分勘察工作量，岩土层界面划分误差较大，掌握的勘察技术和方法不符合场地的实际情况，使得勘察质量和效率不够高，对后期的设计和基础施工造成了一定影响。

2.2 泥浆护壁问题

钻探勘察过程中，需要做好泥浆护壁工作，否则将会影响钻探的质量，导致钻孔容易遭到破坏，影响地质勘查的效率。泥浆护壁问题主要体现如下：①泥浆的比重不合理，导致孔壁表面的泥浆容易出现脱落现象，无法对钻孔形成保护作用，影响钻孔的稳固程度。②泵量和孔深不够协调，将会对泥浆壁的形成造成影响，导致孔壁出现不完整的现象。③部分勘察单位采用水钻勘察方式，若是遇到软土，将会导致钻头受到粘连，致使孔壁沾染大量的泥土，不利于泥浆护壁的清洁。④泥浆悬浮性能不足，容易出现分层现象，导致泥浆对孔壁的防护效果下降，随着泥浆比重的增大，孔壁将会发生剥离，不利于孔壁的稳固[3]。

2.3 勘探点布置方案与深度不够合理

在具体的岩土工程勘察工作中，受工期及勘察费用限制，布设勘探点方案基本上按最经济方法按规范取勘探点最大间距进行布置，未能结合拟建物特点、场地地质条件等因素科学合理布置勘探点，明确勘探点深度要求，易引起后续勘察精确度较差，如场地遇岩面起伏较大，勘察单位未能按规范要求进行加密钻孔，或者进入岩土层深度不足且勘察手段单一，未能详细查明岩土层界面，甚至可能出现误判孤石（硬夹层）作为基岩等情况，影响地基设计方案的合理选择以及不必要的失误，甚至给后续的基础工程施工建设带来一定的挑战。

2.4 岩土工程技术现状

2.4.1 现浇混凝土管桩技术

近年来，岩土工程施工技术增添了一种新型的软土地基处理施工技术——现浇混凝土管桩技术。与传统的地基处理方法相比，它的优点是承载力高、质量可靠、经济性高，广泛应用于市政道路中。这项技术中的混凝土管桩、振动沉管桩和振动沉模薄壁防渗墙等技术，有效提高了市政道路建设的适应性。

2.4.2 桩靴结构技术

沉管灌注桩端有预制桩端和翻板桩端两种形式，其特点是可以重复使用、节约资金、施工操作简单方便。但是，翻板桩靴的分布是三角形，在施工的过程中，三角钢板受力比较集中，虽然活瓣可以关闭，但是关不严，很容易变形，甚至出现卡死的现象当有水或者泥浆漏入桩管中时，翻板桩靴就会产生故障，严重影响成柱质量。另外，连接阀门的时候还要使用引线或草绳。

2.4.3 碎石桩的抗液化作用

在当前岩土工程建设中，碎石桩技术被广泛应用。碎石桩间隙大、排水快。由于地基在超净孔隙水压力下会受到破坏，碎石桩在发挥抗液化作用的过程中，可以有效减少地震造成的破坏。碎石桩能够抗液化的主要原因是，碎石桩能够横向加密和竖向振实地基土，以及其产生的排水作用和预振动作用能够形成抗液化效应，这是其他地基处理方法无法达到的效果。因此，碎石桩适用于地震多发区、地震高烈度区的可液化场地。

2.4.4 桥头跳车现象

出现桥头跳车现象，主要有两个方面的原因：①地基土有很大的压缩性，土质的坚硬度不够，缺乏承载力。②如果路堤比较高，那么在填土的过程会产生很大的荷载，从而出现施工沉降的现象。在桥梁工程中，采用桩基础，沉降的概率比较小，能够有效降低桥头跳车的现象[4]。

3 提高岩土工程地质勘查技术质量的措施

3.1 做好岩土工程地质勘察的全面部署

岩土地质调查涉及不同专业领域的知识。为保证地质调查工作的理想效果，应提前制定调查工作计划。一是明确岩土勘察的目的。岩土工程地质调查是社会发展与生态环境协调发展的基础性工作。推进岩土工程地质调查工作，可以保持建筑业的可持续发展。其次，要根据调查项目的实际情况制定合理的管理措施，提高调查工作的效率和质量，为调查企业节约成本，提高调查工作的综合水平。最后，制定完善的调查工作计划。为确保勘察工作质量高、满足工程具体要求，应根据勘察区域综合情况进行综合勘察分析，并结合本部分区域实际情况进行完全掌握。根据前期调查结果，制定相应的调查方案，确保调查方案的可行性。

3.2 优化地质勘察管理制度

由于岩土工程地质勘察工作具有一定的系统性和综合性，因此在进行相关工作过程中通常会涉及诸多内容。例如施工场地的土壤、水文情况，地形地貌、环境状况等。这主要是因为需要保障勘察工作的全面性，才能够得到精准的勘察结果，为后期工程建设工作提供可靠的参考数据。因此，在进行地质勘察工作的过程中，勘察工作人员需要确保勘察措施能够与实际勘察现场状况保持契合，根据具体需求制订勘察任务、勘察目标与勘察流程。明确划分不同勘察人员的岗位职责，促进勘察工作能够按照标准流程有序推进，提升勘察工作的规范性与合理性。在此同时，相关工程单位也应当积极优化地质勘查管理制度，使制度能够为地质勘察工作给予良好的约束作用，避免相关人员出现不良影响行为，有利于促进勘察质量的提升。

3.3 建立完善的勘察规范

为确保地质勘查工作有序推进，提高工作质量和效率，有关建设单位要积极制定完善勘查规范，按照有关规定逐步推进各项工作。在制定勘察规范的过程中，要根据岩土工程的特点和勘察区的实际环境，保证勘察规范的合理性[5]。

3.4 加强勘察后续服务

勘察单位应加强勘察后续服务，根据不同规模的工程项目，合理安排后续技术服务人员，选派技术全面、有协调组织能力的技术骨干作为地质代表，甚至常驻工地，现场解答建设中遇到的技术问题。地质代表在建设中随时解答业主、设计、监理和施工单位提出来的技术问题，阐明地质条件，对于施工地质条件变化较大地段，地质代表要认真复核和研究，提出解决办法，保证工程的顺利施工。

4 岩土工程技术创新实践

4.1 创新GPS 定位测量技术

GPS 定位测量技术主要发挥的功能是传输信息，在此过程中，卫星群和地面接收站都发挥了重要的作用，提高了施工效率。在工程施工之前，相关人员要考虑工程施工现场的环境特点，要准备好施工仪器以及设备，并根据具体的工程实践，制订科学有效的施工计划，保证施工过程中所有的设备都处于正常运转状态，确保获得准确的数据。

4.2 桥头跳车装置创新技术

桥头跳车装置既有优点，也有缺点，缺点主要表现为沉降，不能上升。针对这些缺点，相关人员必须控制精度，合理使用桥头跳车装置技术可以有效控制桥面高程，从而有效消除桥头跳车问题，保证行车安全。桥头跳车装置技术与沟槽技术不同，前者是在螺栓底座与隔振垫之间建立有效连接，将隔振垫连接到螺栓上端，并且与固定件连接；凹槽位于固定件的下端，下端的槽与活动螺母上端的槽相对应，此时活动螺母的轨迹形成一个圆形，当设置活动球时，它应该在两个凹槽中的咬合位置。随着这项技术的改进，桥面高程的精度得到了提高。桥面不是固定的，而是可以升降的。桥面高程能够有效适应路基沉降的变化，并且与各种地质环境下的桥梁结构相配合，以达到良好的平衡性，并且具有很好的协调性[6]。

4.3 桩技术创新突破

4.3.1 大直径混凝土空心桩技术

桩基承载力是由桩端阻力以及桩侧磨阻力组成的。将桩侧管以及桩端的面积扩大，桩基础的承载力就会提高，所以应用大面积空心管桩会减少混凝土的用量，提高管桩的承载力。将柔性桩和刚性桩组合成复合桩，充分发挥了这两种桩型的优点，有效弥补了两种桩型的缺陷，从而获得良好的加固效果，降低了沉降的发生概率。从新型复合空心桩基础的构成来看，大直径混凝土空心桩技术包括桩靴、混凝土转向器、模板机、绞车和底盘等。相关人员要根据施工的具体需求不断创新大直径混凝土空心桩技术。在应用环形桩基模板下沉装置时，主要发挥作用的是钢管。由于这些钢管均为大直径钢管，因此必须在板下沉装置的底端安装成型机，包括内侧和外侧也都要进行相应的处理，以减小沉桩的阻力。要把混凝土分流器安装在沉模装置的上端，混凝土浇筑要均匀分层下料。当模板下沉装置下沉到地基的时候，桩靴就会闭合，这样可以避免浑水进入管腔中。当拉起模板下沉装置的时候，就会打开桩靴。

4.3.2 石桩刚性抗液化桩基技术

新型复合空心桩基础主要由混凝土转向器、模板桩沉桩机、模板机、塔架、绞车等组成，相关人员需要科学合理地使用各种技术。环形桩基模板下沉装置有两个大直径钢管，应把模板成型机设置在模板下沉装置的底部、内部和外部，以减少沉桩阻力。把混凝土分流器安装在沉模装置上端，能够确保混凝土均匀地被浇筑在板桩装置内外钢管之间的桩端底部。当模板下沉装置下沉到地基的时候，相关人员必须关闭桩靴，以防止泥水进入管道腔。新桩技术操作简单，并且能够自动化运行[7]。

5 结语

为了岩土工程的顺利开展和科学选择岩土工程技术，就必须做好工程地质勘查，以科学、合理的勘察技术为基础，并不断进行创新，才能获取准确的地质信息数据，为岩土工程的顺利开展提供有力支持。