張正雄,王光明
(中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,云南昆明650041)
昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)巖土工程勘探質(zhì)量控制探索與實(shí)踐
張正雄*,王光明
(中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,云南昆明650041)
為確保在昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)工程建設(shè)的奮戰(zhàn)中能如期保質(zhì)保量完成各項(xiàng)巖土工程勘探任務(wù),結(jié)合昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)巖土工程勘探的復(fù)雜性和特殊性等特點(diǎn),認(rèn)真調(diào)查分析影響勘探工作質(zhì)量的各項(xiàng)因素,從而采取有效措施解決了存在的各種困難,將勘探工作質(zhì)量提高到了一個(gè)新的水平,為數(shù)十項(xiàng)勘察報(bào)告提供了可靠的原始參數(shù),為評(píng)價(jià)昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)地層分布和巖溶發(fā)育等情況提供了準(zhǔn)確科學(xué)的依據(jù),滿足了各階段工程設(shè)計(jì)對(duì)工程地質(zhì)條件查明深度的要求。
巖土工程;勘探;質(zhì)量控制;探索;實(shí)踐
1.1 工程概況
昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)是我國(guó)“十一五”期間興建的唯一一座面向東南亞、南亞,連接歐亞的國(guó)家門戶樞紐機(jī)場(chǎng),是特大型城市基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目和交通基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目,也是全國(guó)繼北京首都機(jī)場(chǎng)、上海浦東機(jī)場(chǎng)、廣州白云機(jī)場(chǎng)之后第四家實(shí)現(xiàn)雙跑道獨(dú)立運(yùn)營(yíng)模式的機(jī)場(chǎng),其前身是昆明巫家壩國(guó)際機(jī)場(chǎng)。
昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)占地面積約26.26km2,航站樓面積約39×104m2,機(jī)場(chǎng)場(chǎng)址位于昆明市官渡區(qū)長(zhǎng)水村,距昆明市直線距離約24.5km。工程區(qū)廣泛分布有生物碎屑灰?guī)r、虎斑狀灰?guī)r夾砂屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等碳酸鹽類巖石,碳酸鹽類巖層單層厚度較大,受地質(zhì)構(gòu)造影響強(qiáng)烈,節(jié)理裂隙發(fā)育,在長(zhǎng)期的風(fēng)化剝蝕和水作用下,易形成溶溝、溶槽、溶(孔)洞、石芽、石筍、溶蝕洼地及漏斗等巖溶形態(tài)(現(xiàn)象)及由巖溶發(fā)育而產(chǎn)生的地表塌陷和土洞,工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件十分復(fù)雜。
1.2 勘探工作環(huán)境及特點(diǎn)
(1)勘探作業(yè)面分布在整個(gè)機(jī)場(chǎng)范圍內(nèi),交通條件差,供水、修路修機(jī)場(chǎng)及設(shè)備搬遷難度大,土石方爆破開挖及回填施工、人工挖孔樁施工等交叉干擾突出,勘探成果質(zhì)量難以保證。
(2)勘探工作貫穿于機(jī)場(chǎng)建設(shè)的全過(guò)程,任務(wù)急、工期緊、強(qiáng)度大,需要投入大量的勘探作業(yè)人員和機(jī)械設(shè)備方能滿足進(jìn)度要求。
(3)工程區(qū)地層破碎、巖溶發(fā)育、地質(zhì)條件復(fù)雜,勘探工作存在較大難度。
1.3 主要開展的勘探工作
根據(jù)昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)勘探工作的設(shè)計(jì)分布特點(diǎn),南工作區(qū)單體建筑巖土工程詳細(xì)勘察分布在整個(gè)南工作區(qū),其他勘探工作均分布在昆明新機(jī)場(chǎng)26.26km2的占地范圍內(nèi)。主要開展的勘探工作有:昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)南工作區(qū)單體建筑巖土工程詳細(xì)勘察(12個(gè)工作區(qū))、昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)工程地基處理與土石方補(bǔ)充項(xiàng)目巖土工程勘察(3個(gè)工作區(qū))、昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)規(guī)劃二期工程建設(shè)用地預(yù)處理—西次跑道飛行區(qū)項(xiàng)目巖土工程詳細(xì)勘察(3個(gè)工作區(qū))、昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)變形沉降監(jiān)測(cè)勘探(15個(gè)工作點(diǎn))、昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)供油工程機(jī)場(chǎng)油庫(kù)、航空加油站巖土工程詳細(xì)勘察、昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)公用配套設(shè)施工程地質(zhì)詳勘及其它零星工程勘探(5個(gè)工作區(qū))等。
1.4 勘探工作的主要目的
(1)查明地層結(jié)構(gòu)、成因年代、分布、均勻性、巖土的物理力學(xué)性質(zhì),計(jì)算和評(píng)價(jià)地基的穩(wěn)定性和承載能力。
(2)查明有無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象,提供不良地質(zhì)現(xiàn)象防治工程所需的巖土技術(shù)參數(shù)和整治方案建議。
(3)查明溶洞、土洞規(guī)模,填充物性質(zhì)和各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。
(4)查明擬建地區(qū)的地下水埋藏條件,提供地下水水位及變化幅度、規(guī)律、穩(wěn)定水位、歷年最高水位及承壓水頭。
(5)查明擬建建筑場(chǎng)地范圍內(nèi)詳細(xì)的巖土工程情況和設(shè)計(jì)施工所需的巖土參數(shù)。
(6)查明各層巖土的類型、結(jié)構(gòu)、深度、坡度、傾斜方向、自然邊坡穩(wěn)定等地貌形態(tài)、工程特性、技術(shù)參數(shù)等,分析和評(píng)價(jià)地基的穩(wěn)定性、均勻性和承載力,提供適宜采用的承重地基土層和基礎(chǔ)方案的建議。
(1)勘探作業(yè)機(jī)組多,作業(yè)隊(duì)伍龐大,而作業(yè)人員勘探技術(shù)水平和操作技能參差不齊,不能有效保證勘探成果質(zhì)量需求,給勘探工作質(zhì)量管理帶來(lái)較大挑戰(zhàn)。
(2)部分區(qū)域白云質(zhì)灰?guī)r地層破碎、巖芯采取率低、巖芯品質(zhì)差,尤其是在強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化地層中,巖層結(jié)構(gòu)更加酥松、破碎,利用常規(guī)勘探工藝技術(shù)取得的巖芯質(zhì)量較差,且易發(fā)生孔內(nèi)“燒鉆”及“抱鉆”事故,難以滿足工程地質(zhì)條件查明的深度要求。
(3)勘探工作處于機(jī)場(chǎng)建設(shè)的攻堅(jiān)階段,任務(wù)急、工期緊、勘探強(qiáng)度大,各項(xiàng)工作銜接緊湊,而勘探作業(yè)點(diǎn)多面廣,同時(shí)存在著土石方爆破開挖及回填施工、人工挖孔樁等基礎(chǔ)工程施工、上部結(jié)構(gòu)工程施工等交叉施工作業(yè),交叉施工干擾大,作業(yè)環(huán)境惡劣,勘探工作質(zhì)量控制具有突出的復(fù)雜性和艱巨性。
(4)勘探工作技術(shù)要求高,原位測(cè)試和土樣采集工作量大,大多回填區(qū)域采用標(biāo)準(zhǔn)型動(dòng)力觸探原位測(cè)試難以獲取準(zhǔn)確可靠的試驗(yàn)參數(shù),部分地層采用常規(guī)取土器難以保證土樣質(zhì)量,采用傳統(tǒng)的工藝手段難以滿足勘探成果需求。
3.1 勘探質(zhì)量控制探索與實(shí)踐的意義
作為中國(guó)第四大國(guó)際機(jī)場(chǎng),國(guó)家“十一五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目,昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)巖土工程勘探質(zhì)量是否滿足指揮部及地質(zhì)、設(shè)計(jì)要求,是否能為昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)工程建設(shè)提供第一手及時(shí)準(zhǔn)確可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),對(duì)勘探工作質(zhì)量管理進(jìn)行探索與實(shí)踐意義重大。通過(guò)采取科學(xué)的管理與控制手段,突出關(guān)鍵質(zhì)量技術(shù)環(huán)節(jié),摸索總結(jié)技術(shù)要點(diǎn),從而有效解決勘探工作質(zhì)量存在的問(wèn)題,確??碧劫|(zhì)量和安全,順利推進(jìn)勘探工作的開展是十分重要的。
3.2 勘探質(zhì)量控制
經(jīng)過(guò)對(duì)人員設(shè)備、勘探作業(yè)條件、地層情況、勘探作業(yè)技術(shù)與方法等方面做了認(rèn)真細(xì)致的分析研究,影響昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)巖土工程勘探工作質(zhì)量的主要原因?yàn)樽鳂I(yè)人員勘探水平參差不齊、部分區(qū)域地層復(fù)雜(破碎、巖溶發(fā)育)、交叉施工干擾大、作業(yè)條件差、原位測(cè)試及取樣方法不滿足要求??碧焦ぷ髻|(zhì)量控制主要針對(duì)存在的各項(xiàng)問(wèn)題開展QC課題攻關(guān),建立健全質(zhì)量管理體系,加強(qiáng)項(xiàng)目組織與質(zhì)量管理控制,科學(xué)合理組織施工,并對(duì)新儀器、新工藝及新技術(shù)進(jìn)行摸索研究和實(shí)踐分析應(yīng)用。
3.2.1 作業(yè)人員的質(zhì)量控制
結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,建立了分區(qū)分級(jí)管理責(zé)任制,以逐級(jí)技術(shù)交底、培訓(xùn)的方式為主,輔以項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人跟蹤培訓(xùn)和監(jiān)督指導(dǎo)的手段,加大對(duì)作業(yè)人員專業(yè)技術(shù)水平和操作技能的培訓(xùn)力度,并重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)作業(yè)機(jī)組負(fù)責(zé)人的培訓(xùn)和管理,通過(guò)作業(yè)機(jī)組負(fù)責(zé)人的現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管控來(lái)同步提升作業(yè)人員的綜合技能素質(zhì)和水平,使作業(yè)人員牢固樹立“質(zhì)量第一”的質(zhì)量意識(shí)。同時(shí),采取“優(yōu)勝略汰”的原則,對(duì)操作技能水平低、勘探成果不能滿足要求的人員進(jìn)行淘汰,對(duì)不符合勘探質(zhì)量要求的鉆孔實(shí)行報(bào)廢處理。
3.2.2 復(fù)雜地層鉆進(jìn)的質(zhì)量控制
對(duì)于復(fù)雜地層的鉆進(jìn),安排技術(shù)力量強(qiáng)的作業(yè)機(jī)組進(jìn)行勘探,技術(shù)管理人員現(xiàn)場(chǎng)蹲點(diǎn)指導(dǎo),根據(jù)不同地層情況和勘探作業(yè)條件,正確選擇鉆進(jìn)工藝和合理控制鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù),重點(diǎn)解決鉆進(jìn)和護(hù)壁的難題,并同時(shí)考慮巖芯采取率和巖芯品質(zhì)方面的問(wèn)題。
通過(guò)認(rèn)真分析現(xiàn)場(chǎng)不同鉆進(jìn)工藝技術(shù)特點(diǎn)和適應(yīng)條件后,除了采用油缸上下給進(jìn)來(lái)提動(dòng)鉆具實(shí)現(xiàn)無(wú)泵反循環(huán)的硬質(zhì)合金鉆進(jìn)工藝方法,或結(jié)合實(shí)際情況配以孔底局部返循環(huán)的鉆進(jìn)工藝實(shí)施鉆進(jìn)外,采用SD系列鉆具,配以SM植物膠為沖洗液的鉆進(jìn)工藝技術(shù)對(duì)復(fù)雜地層進(jìn)行鉆進(jìn),減少對(duì)巖芯的擾動(dòng)。
3.2.3 特殊作業(yè)條件下的質(zhì)量控制
對(duì)于溝渠、方涵、落水洞及漏斗等受場(chǎng)地局限性大的勘探區(qū)域和土石方交叉施工區(qū)域,主要采用搭建腳手架平臺(tái)直接進(jìn)入漏斗或溶洞區(qū)域進(jìn)行勘探,以全面獲取勘探成果資料;對(duì)于人工挖孔樁的區(qū)域,主要采用直接下套管至基巖面,分別在樁底基巖面和樁口部位采用三角支桿支撐,固定鉆桿進(jìn)行鉆進(jìn),以降低鉆桿大幅度振動(dòng)對(duì)鉆進(jìn)和取芯質(zhì)量的不良影響;對(duì)于存在交叉施工干擾的工作面,按照“見縫插針”的原則,積極創(chuàng)造作業(yè)條件及時(shí)開展勘探工作,以便及時(shí)向設(shè)計(jì)提供勘探參數(shù)。
3.2.4 原位測(cè)試及取樣的質(zhì)量控制
巖土工程勘探原位測(cè)試及取樣工作量大,不同地層需要采用不同的儀器、設(shè)備、材料及工藝。
(1)原位測(cè)試質(zhì)量控制。高回填區(qū)域均為土料層與塊石層的交叉回填,獲取回填區(qū)域全面的力學(xué)指標(biāo),對(duì)于指導(dǎo)基礎(chǔ)工程施工和檢驗(yàn)回填區(qū)的質(zhì)量至關(guān)重要,而對(duì)于高回填區(qū)的原位測(cè)試,采用標(biāo)準(zhǔn)型動(dòng)力觸探無(wú)法滿足相關(guān)要求。
根據(jù)原位測(cè)試的原理和地層的實(shí)際分布情況,采用連續(xù)超重型動(dòng)力觸探的測(cè)試方法,對(duì)高回填夯實(shí)區(qū)進(jìn)行原位測(cè)試并獲得了準(zhǔn)確的采集數(shù)據(jù)。
(2)取樣質(zhì)量控制。對(duì)于軟塑性粘土地層的土樣采集,采用常規(guī)的厚壁取土器無(wú)法采集到符合相關(guān)要求的土樣。根據(jù)軟塑性粘土地層的特點(diǎn),對(duì)目前已有取土器設(shè)備的適應(yīng)性和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)一步對(duì)比分析后,廣泛采用薄壁取土器和三重管回轉(zhuǎn)取土器對(duì)軟塑性粘土地層進(jìn)行取樣。
(1)作業(yè)人員勘探業(yè)務(wù)水平有了明顯的提高,在連續(xù)不斷的交叉檢查與整改循環(huán)中取得了較大的提升,勘探質(zhì)量改善明顯,符合地質(zhì)、設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)程對(duì)勘探成果的質(zhì)量要求。
(2)有效解決了復(fù)雜地層鉆進(jìn)和特殊作業(yè)條件下勘探工作的難題,采用傳統(tǒng)勘探工藝技術(shù)和新技術(shù)、新方法相結(jié)合的手段,有效提高了巖芯采取率和巖芯質(zhì)量。
(3)夯實(shí)回填區(qū)采用連續(xù)超重型動(dòng)力觸探原位測(cè)試,獲得了地基全面豐富的力學(xué)指標(biāo)參數(shù),軟塑性粘土采用薄壁取土器和三層取土器取樣,對(duì)提高土樣質(zhì)量取得了明顯的效果,鉆孔原位測(cè)試和土樣采集質(zhì)量滿足相關(guān)要求。
(4)各項(xiàng)勘探資料準(zhǔn)確、真實(shí)、全面,為數(shù)十項(xiàng)勘察報(bào)告提供了可靠的原始參數(shù),滿足了各階段工程設(shè)計(jì)對(duì)工程地質(zhì)條件查明深度的要求。
(5)創(chuàng)造了單天最高勘探進(jìn)尺超過(guò)800余米,月最高勘探進(jìn)尺14000m的記錄,順利完成了遍布機(jī)場(chǎng)各個(gè)區(qū)域60余個(gè)工作面、8000余個(gè)鉆孔的11×104m勘探工作量,樹立了良好的質(zhì)量品牌。
通過(guò)認(rèn)真調(diào)查分析影響勘探工作質(zhì)量的各項(xiàng)因素,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并有效解決了實(shí)際生產(chǎn)中遇到的問(wèn)題,使昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)巖土工程勘探工作質(zhì)量得到持續(xù)改進(jìn)和提高,勘探成果精確度得以提升。這對(duì)于提高改進(jìn)和優(yōu)化昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)巖土工程勘探質(zhì)量控制工作具有強(qiáng)有力的推動(dòng)作用,為深深扎根于昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)巖土工程勘探工作奠定了厚實(shí)的基礎(chǔ),并總結(jié)積累了復(fù)雜條件下組織龐大作業(yè)隊(duì)伍和大批量鉆機(jī)設(shè)備進(jìn)行巖土工程勘探的經(jīng)驗(yàn)。
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P642
B
1004-5716(2015)11-0005-03
2015-05-22
張正雄(1982-),男(漢族),云南宣威人,工程師,現(xiàn)從事鉆探技術(shù)工作。