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摘要:在城市民用建筑、工业基地及市政与交通工程等基建中岩土工程勘探工作是设计和施工的基础,其目的主要是查明岩石与土体各项工程地质条件,揭露不良工程地质问题,对拟建地区做出工程地质评价。本文综述指出了传统的岩土工程勘察方法中存在3低1化现象,即岩土工程勘察质量低、技术层次低、信息数字化程度低和资料过于地质化;阐明了特殊工程地质、特殊工程和特殊土是目前国内外土工程勘察技术热点领域;点出了岩土工程勘察行业未来发展趋势,即与环境治理领域、地质商旅领域出现交叉融合。
关键词:岩土工程;勘察方法;热点领域;发展趋势
1岩土工程勘察技术内涵及主要内容
1.1岩土工程勘察技术的定义及与地质勘察的区别
岩土工程勘察技术是上世纪60年代欧美发达国家在土木工程实践中兴起一种新的技术体制,从兴起到现在40年的发展历程中在国外已形成了规范的专业体制。而我国岩土工程勘察技术形成时间较晚,主要是改革开放以来,伴随着现代市场经济体制的深入改革,市政与交通工程、城市民用建筑和工业基地的大规模建设中出现的岩土稳定、变形和渗流问题而得以快速发展的形成的,是土木工程分支中运用土力学、工程地质学、岩石力学解决岩石和土的利用、整治或改造问题及岩石和土体的工程技术问题的科学。
与地质勘查最大的区别是地质勘察属国土资源系统的矿山、区域地质勘查,岩土工程勘察属于建设系统的工民建勘察。
1.2岩土工程勘察阶段的划分及勘察方法
岩土工程勘察(Geotechnical investigation)工作是城市民用建筑、市政与交通工程等设计和施工的基础,按国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021-2001(2009年版)要求,建筑物的岩土工程勘察工作可划分为以下四个阶段:①可行性研究勘察阶段(又称选址勘察),其目的是为了获取拟建建筑工程场址方案的主要工程地质资料,对其进行岩土工程评价;②初步勘察阶段,是与工程初步设计基本要求密切结合,使其提供的工程地质资料可靠,对场地内拟建建筑地段的岩土与土体稳定性做出评价,提出岩土工程方案设计和论证;③详细勘察阶段,是对岩土工程设计、岩土体的处理与加固、不良地质现象的防治工程进行设计计算与评价,以满足施工图设计的要求;④施工勘察阶段,不作为一个固定阶段,在场地条件复杂或有特殊要求的工程中进行施工勘察。按其进行阶段可分为:预可行性阶段,工程可行性研究阶段,初步设计阶段,施工图设计阶段,补充勘察,施工勘察等。
岩土工程勘察方法主要有工程地质测绘与调查、岩土工程勘探(钻探、坑探、物探)与取样、原位测试与室内试验和现场检验与监测四种。
1.3 岩土工程勘察技术对象及主要任务与目的意义
根据勘察对象的不同,可分为:城市民用建筑,水利水电工程,铁路工程,市政与交通工程,港口码头,大型桥梁及工业基地等。通常所说的“岩土工程勘察”主要是指城市民用建筑及工业基地和市政交通工程的勘察,勘察对象主体主要包括工业厂房,学校楼舍,医院建筑,市政工程,房屋楼宇,边坡工程,基坑开挖工程,地基处理等。
岩土工程勘察主要涉及如下6方面任务:①对实际民用建筑或工业基地等场地土层情况的“反算”(即落实从勘察工作中获取的数据推求出的结论与现场实际情况的相符性),提供可满足涉及与施工所需的岩土力学参数;②对民用建筑或工业基地等场地内建筑总平面布置,提出地基基础、基坑支护和地基处理设计与施工方案的建议;③阐述用建筑或工业基地等场地的工程地质条件,评价场地内岩石与土体的稳定性和适宜性,提出对工程实施有影响的不良地质作用整治论证体方案及建议;④水文地质是岩土工程勘察工作中的重中之重,直接影响着工程质量与施工进度,因此主要阐明工程范围内地下水活动条件和岩土体的分布状况,准确判断地下水与地表水之间的关系,将所测量到的所有数据信息整合到一起,为施工和整治提供所需的岩土技术参数和地质材料;⑤对工程施工和运行过程中对周围建筑物和地质环境的影响进行预测,提出有效的解决方案或者保护措施;⑥岩土工程勘察是对未来土层发生病害的一种预测,在建筑与修复时必须预测引起土层发生病害的主因是否停止,如果停止,方可研究建筑物的修复,若仍在持续就必须先处理病害。这便是岩土勘察工作中针对处理病害工作所提出的先后次序问题,举足轻重。
岩土工程本身具有工期长、施工环境复杂等特点,为保证工程质量和施工进度及施工安全,就必须对岩石和土体资料和相关的数据进行分析,而这些数据获取就源于岩土勘探工作;它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。
1.4 岩土工程勘察涉及的主要内容
按工程建设阶段划分,岩土勘察工作内容可以分为:岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程治理、岩土工程监测、岩土工程检测;最终对场地工程地质条件进行定性或定量分析评价,编制满足不同阶段所需的成果报告文件。
2 传统的岩土工程勘察方法存在的问题
我国岩土工程勘察技术兴起较晚,随着国内对岩土勘探技术的普遍使用,进而岩土勘探工作在整个岩土工程技术领域越来越多的问题也逐渐显现出来,分项概述如下:
2.1岩土工程勘察成果质量低下
当前国内岩土工程出现质量低下的现象较为普遍,其中一个关键性就是相关单位的发展模式和管理制度不成型,没有对勘探工作进行有效管理和实施。从全国范围来看,投资决策阶段,勘察设计招投标与勘察设计阶段的监理工作尚未形成系统,成熟的经验,相关的规范,规程尚未出台,这都一定程度上影响着岩土工程勘察的质量。建设单位需针对岩土工程本身具规模大、工期长、施工环境复杂等特性,建立起一套专业性、技能型,创造型较强的勘探工作的管理体系,树立“厚于德、诚于信、敏于行”的业态精神,通过科学的勘探方式和新时代服务理念,建立勘探工作的标准化结构。
2.2专业技术层次较低
在当前城市民用建筑和工业基地等建筑工程中,岩土勘探技术占据着非常重要的作用,岩土勘探工作又属于一项专业性、技能型、知识性非常强的综合谈事与土体的地质工作,而从目前国内勘探工作开展情况来看,普遍存在工作人员的专业技术层次较低的现象;因此,为提高岩土工程勘察质量,相关建设单位必须引入专业技术人才和不断提升工作人员的专业技术水平,使得岩土勘探工作人员在充分完善岩土勘探技术知识体系之后,不断提升自身的岩土勘探技术的水平。
2.3勘察信息数字化程度低
目前我国岩土勘探技术不断提升,相继朝着数字信息化的方向上发展,但勘察信息数字化程度非常低。勘察部门提供的基础勘察信息或者成果报告一般以图纸、表格、文字等形式呈现,内容上多为定性描述,而定量化和机构化的东西少,这一方面使设计人员对于勘察基础信息难于全面理解和吃准,另一方面对勘察基础信息成果的处理和利用上造成困难。
2.4岩土工程勘察资料过于地质化
目前相关建设单位的发展模式和部门划分还未定型,由于部门长期的条块分项,基础勘察及设计、实施方案分散作业,加之岩土工程国家相关标准、规程规范的制定以及新技术、新方法应用的滞后,以及对地层岩性的勘察、对地质构造的勘察、对水文地质的勘察、对地形地貌的勘察、对岩石即土体性质的勘察测试等专业设置过细,而岩土工程本身的特殊性使得设计与勘察在层次和内容上脱钩明显,使得勘察提供的岩土工程信息通常以设计人员难以理解的形式呈现。
3目前国内外土工程勘察技术热点领域
目前,国内外特殊工程地质及特殊工程和特殊土的岩土工程勘察评价仍然是岩土勘察技术领域中最具热点和引起高度关注的方向。直立的特殊条件指的是:
(1)特殊工程地质条件:包括岩溶(喀斯特)、洞穴、斜坡与滑坡、坑道泥石流、采空区(积水或空巷)、膨润土层、地面沉降、地震效应等。其中强震区的砂土液化现象、断裂导水或者突水问题、震陷问题、坑道泥石流问题等是岩土工程勘察中经常遇见的。
(2)特殊工程:包括高层建筑、水上工程、核电站、动力机器基础、地下工程、隧道桥梁、水坝等。当前最热门的特殊工程方向仍属大型建筑地基勘察与评价(对可能产生不均匀沉降的预测及专项对策以及地震效应的抗震参数推算等问题)。
(3)特殊土:包括膨胀土、具湿陷性的黄土和软土、盐渍土等,他们有着特殊的物理力学化学性质,在上述特殊土地基上进行基建时,必须充分考虑制定专项方案和解决对策。
4岩土工程勘察技术发展趋势
近年来,随着我国新型城镇化战略的深度实施和改革,各类地基与基础工程项目的建设规模和技术难度日益提高,城市地下空间的开发利用水平不断提升,岩土工程勘察行业从业者数量大增,而行业集中度却很低;同时,多数建设单位所使用的技术工艺设备趋同,市场竞争激烈。当前,本行业涉及的新型技术工艺、物料设备及相关组织方式与实施分工等,不断向经济性、环保性和适用性等方向推进;同时,在新型地质观的浪潮下,岩土工程勘察技术行业与环境治理领域、地质商旅领域出现交叉融合的趋势。
随着我国“以人为核心”的新型城镇化战略的实施,以及新型城镇化质量的提升,地基与基础工程如公共设施、城市民用建筑、市政与公路基础设施和工业建筑等,整体发展较快,奠定了行业发展趋势的基础;加之国家“十三五”规划纲要进一步明确了岩土工程勘察行业未来发展的市场方向,提出:“根据资源环境承载力调节城市规模,实行绿色规划、设计、施工标准;加强市政管网等地下基础设施改造与建设;加强城市道路、停车场、交通安全等设施建设。”为岩土工程勘察行业具有先进工法的企业提供了发展沃野。
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