有轨电车项目岩土工程勘察质量影响因素分析及控制

周渊

（中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司，云南 昆明 650041）

0 引言

现代有轨电车是一种结合有轨电车和现代汽车优势的新型城市轨道交通工具，与传统地铁相比，现代有轨电车具有低能耗、低污染、运量大、速度快、舒适便捷等特点，可以较好地满足大客流需求，因此，得到广大城市居民的喜爱。与地铁相比，现代有轨电车的投资成本相对较低，可有效缓解交通拥堵、环境污染等问题，减少城市发展对道路交通的压力。但有轨电车工程规模大、线路长，且受地形条件的限制，使得工程勘察工作难度大、周期长。由此可见，加强有轨电车项目岩土工程勘察质量控制，对于减少工程投资、缩短施工工期、降低工程风险具有重要意义。

1 工程概况

文山州城市轨道交通现代有轨电车示范项目4 号线（含支线）一期工程位于云南省东南部的文山州丘北县境内，拟建4 号线线路全长21.112km，分别为4 号线主线（普者黑景区站—普者黑火车站）长15.900km，4号线支线（近、远期为5 号线，人民医院站—文笔山站）长5.212km；全线共设置车站19 座（地面站18 座，高架站1 座），最大站间距3.109km，最小站间距0.529km。设密纳车辆基地1 座，控制中心1 座，变电所12 座，充电站13 座。并设4、5 号线联络线，长0.502km。拟建线路符合丘北县城市空间布局，联通了普者黑火车站、普者黑景区以及丘北中心城区，覆盖主要客流通道，加强了城市交通与区域交通的一体化衔接，有利于引导丘北规划区实现空间布局结构，改善普者黑景区交通条件，为普者黑火车站、丘北机场提供便捷的接驳交通，满足中心城区居民出行需要，是连接南北、贯通东西的重要客流通道，是实现内、外交通联系的重要纽带，在城市交通中承担骨干功能。

2 岩土工程勘察质量影响因素分析

2.1 人为因素

在岩土工程勘察中，人为因素对其质量起到了关键影响。首先，在勘察设计阶段，设计的合理性直接影响勘察结果的准确性。如果勘察设计不能准确把握勘察的目标、内容和方法，就可能造成勘察结果与实际地质情况出现偏差。其次，人为因素还体现在勘察人员的职业道德上，诸如在数据记录和报告编制中存在失实或者不准确，都可能对岩土工程的设计和施工产生严重的负面影响。最后，特殊地质条件的处理也是测试勘察人员经验和专业知识的环节，如何对待复杂地层、岩石裂隙、地下水位波动等特殊情况，往往直接影响勘察结果。上述人为因素纵贯始终，从起初的勘察设计到最后的报告编制，无一不对勘察质量产生影响[1]。

2.2 机械设备

在岩土工程勘察中，机械设备的性能（包括但不限于钻探和土工试验设备配置）对勘察质量有着决定性的影响。一方面，钻探设备的性能直接影响岩土样本的取样质量和取样深度。高质量的钻探设备能够精确地钻取不同深度和不同地质条件下的岩土样本，而低质量或者不适合的钻探设备可能导致岩土样本被破坏，或者不能达到预定的取样深度，从而对勘察结果产生影响。另一方面，土工试验设备配置也是影响勘察质量的重要因素。合适的土工试验设备可以对岩土样本进行精确的物理和力学性质测试，为工程设计提供准确的参数。不同的岩土类型和地质条件需要使用不同的试验设备，如果设备配置不合适，可能无法获得准确的试验结果，或者无法全面评估岩土的性质。

2.3 施工方法

勘察过程中所选取的施工方法直接影响采样质量、地下条件的正确解释以及后续数据的准确分析。例如，钻孔取样包括扰动取样和无扰动取样两种方法，无扰动取样能更好地保持土样的原状，但其施工难度和成本较高；而扰动取样虽然施工简便，但可能改变土样的结构和性质。选择哪种取样方法需要根据实际的地质条件和工程需求来确定。再者，地质条件勘察包括地表地质测绘、钻孔探测、地球物理勘探等方法，也会对勘察质量产生影响。不同的施工方法都有其适用条件和局限性，对于勘察结果的影响也各不相同，不恰当的选择可能导致勘察结果出现偏差，进而影响工程的设计和施工[2]。

2.4 外界影响

一方面，业主的工期要求可能对勘察工作产生重要影响。如果业主的工期要求过于紧张，可能导致勘察人员在时间压力下忽视一些重要的勘察环节，或者不能进行足够详细的采样和试验。这种情况下，勘察结果可能有遗漏或者误差，进而影响岩土工程的设计和施工。另一方面，征地青苗等问题也可能影响勘察质量。若青苗补偿问题处理不当，可能引起土地所有者的不满，这可能阻止或延误勘察活动的进行。特别是在农业区，勘察工作可能需要在大面积的农田上进行，如果青苗补偿问题处理不当，可能导致勘察人员无法进入田地进行必要的勘察工作。此外，若需要大规模清除青苗以进行勘察工作，可能引发环境和社会问题，也可能延长工期和增加成本。

3 岩土工程勘察质量控制策略

3.1 事前控制

事前控制是岩土工程勘察质量控制策略的关键部分，包括对工程前期的规划设计、人员配备、设备选型、技术预备等多个环节进行全面严格的质量控制。首先，制订周全的勘察方案，明确各个环节的技术要求、工作流程和时间节点，是事前控制的重要内容。针对文山州丘北县城市空间布局和交通需求，勘察方案应明确技术要求、工作流程和时间节点。由专业的工程师对地质环境进行初步判断，预判可能的风险和难点，从而选择适宜的勘察方法和采样策略。勘察方案的周密规划将有助于确保勘察工作顺利开展。其次，人员配备也是事前控制的关键，需要有一支专业的勘察队伍，包括钻探技术工人、岩土勘察工程师、地球物理勘探工程师等。他们需要具备丰富的经验和良好的专业素养，能够处理各种复杂的地质情况，确保采样的准确性和完整性。再次，设备选型也是事前控制的重要环节。对于拟建的4 号线（含支线）一期工程，应选择性能可靠、操作简单、维护方便的钻探设备和地质测量设备。合适的设备将有助于确保勘察工作顺利进行，提高勘察的效率和准确性。最后，针对可能的突发情况和复杂的地质条件，需要制订充分的应急措施和备选方案。对于文山州城市轨道交通项目4 号线一期工程这种连接南北、贯通东西的重要客流通道，可能面临现场勘察工作与日常交通相互干扰、地质结构复杂化等特殊情况。为应对这些情况，需要拥有丰富的经验和科学的预判能力，能够制订相应的实施计划，以确保勘察结果的准确性和可靠性。

3.2 事中控制

事中控制是岩土工程勘察质量控制策略中的重要一环，对文山州城市轨道交通现代有轨电车示范项目的岩土工程勘察而言尤为重要。首先，工程勘察过程中的数据收集和记录是事中控制的关键。通过设备监控和实地观察，持续收集钻探、采样和试验的数据，包括钻探深度、钻探速度、岩芯描述、试验结果等，并对这些数据进行实时记录和整理。对于文山州城市轨道交通项目，特别是在其采样和试验环节，实时数据的监控和管理将确保勘察活动的准确性和有效性。其次，事中控制还涉及对勘察人员的管理和指导。对于拟建4 号线一期工程的岩土工程勘察，必须确保勘察人员的操作符合标准程序和技术规范。通过实地监督和指导，及时纠正可能存在的错误，从而避免人为因素对勘察质量产生不良影响。最后，对突发情况的处理也是事中控制的重要环节。其中包括突然变化的天气条件、复杂的地质状况以及设备故障、交通疏解、人员伤病等情况，对此需要有预先准备的应急措施，并能够及时、有效地应对，以保证勘察工作顺利进行。

3.3 事后控制

事后控制在岩土工程勘察质量控制策略中占据重要位置，主要包括对完成的勘察活动进行评估、分析和反馈，以期提高未来工作的效率和质量。首先，事后控制需要对完成的勘察工作进行全面的质量评估，包括对采集的样本、完成的试验、记录的数据等进行详细的审核，检查其是否符合预定的质量标准和技术规范，是否达到预期的勘察目标。这不仅能够确保当前工作的质量，还能够为后续工作提供基础数据和参考。其次，通过对完成工作的反思和分析，找出影响勘察质量的关键因素，以及可能的改进措施。这涉及工作流程的优化、设备的改进、人员培训的加强等多个方面。该环节需要对工程实践有深入的理解和洞察能力，以提炼出有价值的经验和教训。最后，事后控制还包括对勘察结果进行反馈和报告。将勘察结果和分析以适当的形式反馈给相关的决策者和管理者，以支持其决策和管理。同时，编制详尽的勘察报告，记录勘察的过程、结果和分析，以供后续工作参考[3]。

4 基于层次分析法的岩土工程勘察质量评价方法分析

4.1 构建指标评价模型

构建指标评价模型是基于层次分析法的岩土工程勘察质量评价方法的关键步骤。在此模型中，各个影响因素被组织为一个层次结构，包括目标层、准则层和方案层。目标层是评价的最终目标，即岩土工程勘察质量；准则层包括影响勘察质量的各个因素，如设备性能、人员能力、施工方法等；方案层是各个具体的勘察方案。在该模型中，各层级之间的关系利用成对比较矩阵来表示，这是层次分析法的核心技术。

4.2 建立判断矩阵

在层次分析法中，判断矩阵作为评价模型的基础，需要对各因素进行成对比较，并将专家的主观判断量化为可操作的数值。矩阵中的每一项代表了相对上一层级目标，两个因素的相对重要性。这些比较值通常根据专家的经验和判断得出，可以是定量的，也可以是定性的，但都需要转化为相对的数值，对每一层中的因素，应建立判断矩阵，反映因素间的相对重要性。矩阵中的元素aij描述因素i 相对于因素j 的重要性。通常选取1～9 的尺度表达相对重要性，需要注意的是，判断矩阵应该是正互反矩阵，即对于任意两个因素i 和j，如果i=j，那么aij=1，如果i≠j，那么aij=1/aji。创建判断矩阵后，需要进一步计算各因素的权重，以及判断矩阵的一致性。

4.3 计算特征向量

每一个判断矩阵对应一组特征向量，需要通过求解最大特征值λmax和对应的特征向量来确定，即通过求解特征方程|A-λI|=0，可以得到矩阵A 的特征值λ，其中，A 是判断矩阵，I 是单位矩阵，需要找到最大的特征值λmax，并求解相应的特征向量，特征向量需满足方程(A-λmaxI)v=0，其中v 是特征向量。求得特征向量后，需要对其进行归一化处理，即使特征向量的所有元素之和为1，归一化后的特征向量就是各因素的权重。求得的特征向量需经过归一化处理，获得各因素的相对权重，此过程涉及线性代数运算，可能需要借助数学软件实现。

4.4 一致性检验

在计算得到各因素的权重后，需要进行一致性检验，以确保判断的一致性。主要的一致性指标是一致性比率（CR）。CR 的计算方法是首先计算一致性指数（CI），CI=(λmax-n)/(n-1)，其中n 是判断矩阵的阶数。然后CR=CI/RI，其中RI 是随机一致性指数，是一个根据n 预先给定的常数。如果CR＜0.1，就可以认为判断矩阵通过了一致性检验。

4.5 权重确定

权重，即各个因素在评价系统中的相对重要程度，它反映了在整个评价过程中不同因素的优先级和影响程度。在存在多层因素的情况下，权重的计算更具有挑战性。权重应该从最底层的因素开始计算，这些因素往往是最具体、最直接影响岩土工程勘察质量的因素。首先根据判断矩阵得到这些因素的相对权重，然后向上逐级计算。在每一级，将子因素的权重与其父因素的权重相乘，得到这一级的全局权重。在所有级别的权重都确定并通过一致性检验后，就得到一个完整的权重体系，该体系能够反映各个因素对岩土工程勘察质量的影响程度，为评价岩土工程勘察质量提供了量化的工具[4]。

5 结语

综上所述，岩土工程勘察是现代工程建设中的一项重要内容，其质量直接影响后续工作的开展和建设进度。本文对岩土工程勘察质量影响因素、控制措施进行研究，并利用层次分析法对岩土工程勘察质量进行评价，以期优化岩土工程勘察方法及提升岩土工程勘察质量，为现代有轨电车项目的推广应用和可持续发展提供帮助。