文/郭從崇 中鐵四院集團(tuán)南寧勘察設(shè)計(jì)院有限公司 廣西南寧 530003
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國對(duì)工程開發(fā)和建設(shè)日趨重視。當(dāng)下,巖土工程不僅規(guī)模龐大,而且數(shù)量持續(xù)增加,面對(duì)巖土工程所存在的問題,如何改善并解決潛在隱患,已經(jīng)成為建筑企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。在巖土施工過程中,勘察設(shè)計(jì)和改善水文地質(zhì)環(huán)境,一直是施工單位討論的課題。因此,研究此項(xiàng)課題,具有十分重要的意義。
在巖土工程地質(zhì)勘察過程中,對(duì)建筑項(xiàng)目、地質(zhì)工程環(huán)境深入調(diào)查,是推動(dòng)工程作業(yè)有序開展的根本要素。這要求調(diào)查者運(yùn)用相關(guān)技術(shù)手段,深入挖取地下土層結(jié)構(gòu),獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息,同時(shí),要對(duì)所收集到的數(shù)據(jù)信息做檢測和分析,并把分析結(jié)果定為建設(shè)項(xiàng)目最終參考值。在巖土工程地質(zhì)勘察過程中,項(xiàng)目經(jīng)理要對(duì)地形地勢和水文條件做良好分析,確保施工作業(yè)不受當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響,保證工程高質(zhì)量完成。巖土勘察是工程設(shè)計(jì)和施工前的必要準(zhǔn)備,要求技術(shù)人員運(yùn)用特定技術(shù)手段和技術(shù)方式,對(duì)施工地點(diǎn)準(zhǔn)確勘測,根據(jù)所勘測的清晰地質(zhì)和水文狀況,分析地基承載力、地下水性質(zhì)以及地下水位變化特征,同時(shí),分析施工所處季節(jié)天氣狀況和降水量等情況,為工作開展提供科學(xué)的理論依據(jù)。巖土施工作業(yè)會(huì)受到前期勘察工作的影響,如果未做到位,沒有準(zhǔn)確掌握地質(zhì)和水文情況,會(huì)為后續(xù)施工作業(yè)埋下隱患,嚴(yán)重的情況下會(huì)直接導(dǎo)致后續(xù)施工暫停,無法保證施工質(zhì)量和建筑穩(wěn)定性,造成人員傷亡或企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失,因此,前期做好巖土勘察工作,打好地基,可為后續(xù)作業(yè)順利開展提供保障[1]。
勘察工作會(huì)直接影響到巖土工程施工作業(yè)進(jìn)度和項(xiàng)目未來發(fā)展方向、實(shí)施策略,因此,監(jiān)測水文地質(zhì)環(huán)境是開展工程之前需要掌握的必然要素,需要全面把握地理環(huán)境和當(dāng)?shù)貧夂?,才可針?duì)環(huán)境制定合理的巖土工程開展計(jì)劃,保證方案的實(shí)施。所以,相關(guān)人員要熟練掌握勘察設(shè)計(jì)流程和施工程序,具體問題具體分析,避免因勘察不足而造成施工問題,影響巖土施工效果和建筑質(zhì)量。具體要點(diǎn)如下所述:
在開展此項(xiàng)工作前,需要完成多項(xiàng)準(zhǔn)備工作,首先,應(yīng)該制定任務(wù)目標(biāo),了解需要注意的點(diǎn),通過這種方式,獲取完整的勘察數(shù)據(jù),為后續(xù)作業(yè)的開展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。工作人員可以通過制定具體的勘察目標(biāo),對(duì)職責(zé)和任務(wù)加以明確,同時(shí),將施工內(nèi)容和工程所在地區(qū)的地質(zhì)條件作為依據(jù),確定目標(biāo)的大致內(nèi)容,確保工程施工可以按照目標(biāo)實(shí)施。此外,還要明確勘察任務(wù),制定勘察環(huán)節(jié),保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和全面性,對(duì)巖土工程施工設(shè)計(jì)有重要的引導(dǎo)意義,為工程建設(shè)施工提供數(shù)據(jù)支持。
在勘察目標(biāo)和具體工作任務(wù)確定后,調(diào)查者應(yīng)對(duì)勘察任務(wù)做全面的分析,因巖土工程施工區(qū)域較為復(fù)雜,地形地勢、地表都各不相同,所以勘察員要針對(duì)不同城市地底采取不同的勘察方式,確??辈鞌?shù)據(jù)具備科學(xué)性和精準(zhǔn)性。同時(shí),勘察者要依據(jù)工程項(xiàng)目重難點(diǎn),探究哪種方式更適合巖土工程施工作業(yè)及當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)特征。此外,技術(shù)人員還應(yīng)重視當(dāng)?shù)氐叵滤坏淖兓闆r,運(yùn)用科學(xué)技術(shù)查詢相關(guān)信息,在明確各項(xiàng)信息的基礎(chǔ)上,更好開展后續(xù)作業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,巖土工程的勘察任務(wù)相較于之前較為簡單,勘察者可使用現(xiàn)代化技術(shù),如遙感技術(shù)、GPS 技術(shù)等,使任務(wù)所在地的各項(xiàng)信息被充分展示,便于后續(xù)數(shù)據(jù)分析和巖土工程施工作業(yè)的開展[2]。
2.2.1 地下水位上升
在查閱相關(guān)資料后得知,地下水的流動(dòng)性極強(qiáng),且會(huì)受到多種因素的影響,其中,天氣的影響最為嚴(yán)重,如雨水多的時(shí)期,地下水位會(huì)高于雨水少的時(shí)期,反之則亦然。除此之外,巖土性質(zhì)對(duì)地下水位的影響同樣不容忽視。進(jìn)而對(duì)巖土工程整體施工造成重大影響,其中最大的影響如下:在混凝土被灌注到地下時(shí),可能會(huì)在各種因素的影響下老化,導(dǎo)致地基承載力直線下降,無法保障工程質(zhì)量。故在作業(yè)階段,勘察者應(yīng)根據(jù)地下水位上升情況,對(duì)整體工程的影響狀況做全面分析,并制定針對(duì)性措施。
2.2.2 地下水位下降
我國幅員遼闊,地廣人多,巖土工程施工會(huì)受到地下水位上升的影響,也會(huì)受到地下水位下降的影響,像我國西北地區(qū)和新疆等地區(qū)都有嚴(yán)重缺水現(xiàn)象,降雨量不足,導(dǎo)致地表水不足,從而使得地下水位下降。地下水位下降會(huì)嚴(yán)重影響巖土層的土質(zhì)結(jié)構(gòu),進(jìn)而對(duì)整體工程的施工質(zhì)量造成影響。此外,在具體施工中,有時(shí)地下水位下降是人為原因?qū)е?,許多工廠在生產(chǎn)過程中因缺水緣故或其他原因,會(huì)大量抽取地下水,這也使得地下水位下降,造成附近水源稀少的情況,從而破壞當(dāng)?shù)厮Y源環(huán)境,不利于土地的開發(fā)和再利用,進(jìn)而增加了巖土工程團(tuán)隊(duì)在勘察設(shè)計(jì)和具體作業(yè)時(shí)的難度。
2.2.3 地下水位浮動(dòng)
此外,地下水位還會(huì)呈現(xiàn)頻繁上升或下降的情況,地下水位波動(dòng)問題也會(huì)使得工程質(zhì)量無法確保,建筑的穩(wěn)定性能無法實(shí)現(xiàn),嚴(yán)重的還會(huì)造成地面塌陷。而且地下水位反復(fù)升降會(huì)使土質(zhì)因膨脹或收縮而產(chǎn)生各類問題,其中,變形尤為嚴(yán)重,巖土結(jié)構(gòu)也會(huì)隨之遭到破壞。實(shí)踐結(jié)果表明,地面承載能力,與巖土結(jié)構(gòu)的厚度息息相關(guān),簡言之,就是巖土結(jié)構(gòu)越厚,地面承載能力越強(qiáng),建筑越穩(wěn)定。與此同時(shí),在地下水位上升或下降,會(huì)導(dǎo)致土層內(nèi)部的元素發(fā)生變化,若元素大量流失,容易使土質(zhì)的強(qiáng)度降低,若持續(xù)下降,甚至?xí)l(fā)土體瓦解的問題。
2.2.4 水動(dòng)壓
在地下水位未出現(xiàn)較大變化的情況下,周邊環(huán)境亦會(huì)保持穩(wěn)定,此時(shí),工程施工不會(huì)被外界因素過多影響,為此,需要采取合適的措施,使地下水始終保持穩(wěn)定的狀態(tài)。通常情況下,引發(fā)地下水壓變化的原因如下:受到地表壓力波動(dòng)和降水量變化等因素的影響,在施工過程中,地表會(huì)由于承載重量而發(fā)生一定的變動(dòng),進(jìn)而會(huì)使地表壓力造成波動(dòng)。其次,各地方降水量不同也是影響地下水位變化的主要因素。在夏季和秋季,因降水量集中,雨量較大,地面短時(shí)間內(nèi)過多積水會(huì)給地下水壓造成壓力,使得地下水過于集中,水位升高。因此,在施工單位開展施工作業(yè)時(shí),施工人員要對(duì)地下水壓進(jìn)行合理分析,關(guān)注不透水層厚度問題,減少承壓水對(duì)地基底板的沖擊,盡可能避免問題。
在巖土工程勘察設(shè)計(jì)和施工中,水文地質(zhì)的變化將會(huì)直接影響到整個(gè)工程進(jìn)展情況和工程整體質(zhì)量,然而,水文地質(zhì)條件,無法從根本上改變,具有隨機(jī)性的特點(diǎn),沒有任何規(guī)律可循,且一旦形成某種跡象,導(dǎo)致水資源結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,憑人力是無法逆轉(zhuǎn)的。例如,在施工過程中,巖土結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,如地表發(fā)生斷裂,使建筑物質(zhì)量受到不利影響,同時(shí),還會(huì)威脅作業(yè)人員的生命安全。因此,技術(shù)人員在勘察過程時(shí),應(yīng)該注意以下情況:地下水位增加。在該水位超過平常值時(shí),原本堅(jiān)硬的土質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)變得更加松軟,且具有彈性,其強(qiáng)度會(huì)持續(xù)下降,承載能力不足,導(dǎo)致巖層下沉的概率大幅度增加,上方建筑會(huì)因此而沉積。地下水位下降。在發(fā)生此類現(xiàn)象時(shí),巖土結(jié)構(gòu)的硬度會(huì)增加,而地基會(huì)隨之下降,導(dǎo)致建筑物表層被破壞,造成建筑物損毀,導(dǎo)致巖土工程的整體施工安全和質(zhì)量出現(xiàn)問題,不利于建筑企業(yè)開展工程作業(yè)。
因此,技術(shù)人員在實(shí)際水文地質(zhì)勘察中,要注意地下水位變化,注意巖層結(jié)構(gòu)的變化,通過對(duì)巖土層含水量的增加或減少,確定此時(shí)土層結(jié)構(gòu)。例如,定期對(duì)地下水取樣檢測,根據(jù)檢測結(jié)果分析土層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,一旦發(fā)現(xiàn)地下水過少,巖土結(jié)構(gòu)較為堅(jiān)固時(shí),應(yīng)積極從其他區(qū)域調(diào)取地下水,彌補(bǔ)含水量不足問題。當(dāng)發(fā)現(xiàn)地下水過于充足時(shí),可采取抽取地下水方式來保證混凝土鋼筋的完好無損,不被侵蝕。而開展檢測和分析工作,可獲得客觀真實(shí)的數(shù)據(jù),利用該數(shù)據(jù),有助于建設(shè)單位明確地下水位的實(shí)際情況,若發(fā)現(xiàn)異常,則及時(shí)處理,以降低問題發(fā)生的概率[3]。
技術(shù)人員在對(duì)巖土工程進(jìn)行實(shí)際勘察過程中,檢測水的性質(zhì)尤為關(guān)鍵,如pH 值、軟硬度等,在獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)后,可以幫助建設(shè)者對(duì)土質(zhì)結(jié)構(gòu)所需采取的施工方案帶來建設(shè)性的意見,降低施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)程度。故相關(guān)單位在施工開始前,應(yīng)做好相關(guān)的分析工作,對(duì)水位、水性和巖土層結(jié)構(gòu)的各類情況加以把握,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取預(yù)防措施,降低問題的發(fā)生概率,為后續(xù)建筑工程的開發(fā),創(chuàng)造有利的條件。其中,檢測要點(diǎn)如下:(1)在工程施工開始前,工作人員需要采取現(xiàn)代勘察技術(shù),對(duì)基坑所處位置的水文地質(zhì)條件予以檢測,具體方法以抽樣檢測和數(shù)據(jù)分析為主。其中,巖層、含水層和隔水層是樣本,在檢測后,即可獲得各項(xiàng)參數(shù),將其作為依據(jù),完成預(yù)防措施的制定。(2)管理者要制定科學(xué)具體的基坑深度和厚度控制措施,防止地下水對(duì)工程地基的穩(wěn)定性造成不利影響,具體表現(xiàn)為地下水位上升,會(huì)導(dǎo)致基坑底部隔水層因水流侵蝕而無法保持原有的作用。(3)要在基坑附近安裝排水設(shè)備,確保有效調(diào)節(jié)地下水位變化情況,以避免地下水位上升或下降對(duì)整體建筑地基造成不良影響,從而降低水頭壓力。第三,為保障排水工作能夠有效落實(shí),要加強(qiáng)對(duì)地面的硬化處理,保證基坑和基坑附近的落差科學(xué)設(shè)置,確保工程地基的穩(wěn)固性能。施工者在開展基坑作業(yè)時(shí),要適當(dāng)抬高基坑附近的地下水位,提高排水率,解決下滲問題,避免因土層下陷。第四,加強(qiáng)對(duì)工程所在地的排水和補(bǔ)水處理,若地下水被大量使用,會(huì)導(dǎo)致水位下降問題的出現(xiàn),地面沉降問題發(fā)生的概率會(huì)隨之提升,若不及時(shí)予以處理,甚至?xí)l(fā)地表陷落,導(dǎo)致工程質(zhì)量受到威脅。因此,施工者要做好周邊水資源的處理工作,準(zhǔn)備排水、補(bǔ)水設(shè)施和充足水源,確保工程施工中不受水位變化影響。第五,建設(shè)者要研究施工場地及周邊情況的水性條件,并調(diào)取近些年水性變化情況,分析變化原因,對(duì)未來水性變化有所預(yù)測,并分析水性的變化會(huì)給工程帶來哪些影響,針對(duì)具體問題做具體探究,從而找出科學(xué)合理的解決方案,從水文地質(zhì)根本條件上解決工程施工問題,確保巖土工程項(xiàng)目穩(wěn)定開展,穩(wěn)步實(shí)施[4]。
在巖土工程施工階段,勘察技術(shù)的運(yùn)用至關(guān)重要,關(guān)系到數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。隨著社會(huì)主義現(xiàn)代化的進(jìn)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高,巖土勘察技術(shù)逐漸朝著智能化的方向發(fā)展,諸多先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用,使工作效率和精確度均顯著上升。為此,在今后工作中,施工單位必須重視先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)的運(yùn)用,為勘察質(zhì)量的提升,奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前常見的勘察技術(shù)包括三大種類:第一,鉆探。借助鉆機(jī),開展勘察的技術(shù),就是所謂的鉆探技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)可以分析工程所在地的自然資源分布情況,同時(shí),對(duì)地層表面加以剖析,滿足實(shí)驗(yàn)檢測的樣本要求。在查閱資料后得知,全液壓巖心鉆機(jī)是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的設(shè)備,該機(jī)器的鉆探能力非常強(qiáng),可以鉆入地層,獲取各類樣本。在設(shè)備選擇過程中,不僅要關(guān)注設(shè)備的性能,還要對(duì)樣本形態(tài)予以強(qiáng)調(diào),比如:土壤、氣態(tài)和水樣品等,它們的形態(tài)各不相同,因此,需要使用者采用不同的設(shè)備進(jìn)行勘察。第二,坑探。坑探技術(shù)在巖土工程勘察過程中起著重要作用,它也被業(yè)內(nèi)稱為掘進(jìn)或者井巷。和鉆探工作相比,坑探工作的優(yōu)勢在于分析地質(zhì)結(jié)構(gòu),檢測結(jié)果十分準(zhǔn)確,可以為工作人員素描提供數(shù)據(jù)支持。并且,與其他方法相比,該方法的適應(yīng)性非常強(qiáng),不易被其他因素所影響,能夠獲取最真實(shí)的樣本,同時(shí),在大型原位測試中,該設(shè)備的作用亦十分突出。有時(shí)因地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜,故造成巖土施工困難,當(dāng)巖土層出現(xiàn)斷層破碎或軟弱、泥化或有滑動(dòng)面時(shí),使用坑探技術(shù)也會(huì)存在缺陷,此時(shí)所需施工時(shí)間過長,造成資金損耗過大。第三,物探。物探即地球物理勘探,此項(xiàng)技術(shù)需要研究地球物理場,在分析巖土性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造的基礎(chǔ)上,確定土層實(shí)際變化情況,由于巖層之間存在較大的差異,如巖層密度、彈性、磁性以及熱導(dǎo)性能等,導(dǎo)致物理場出現(xiàn)一定的變化。物探工作可以幫助調(diào)查者,分析上述特征和地質(zhì)情況,在此基礎(chǔ)上,對(duì)地質(zhì)具體性狀予以明確,且十分輕便,物探常使用的方法是電法和彈性波法[5]。
為保證勘探工作和巖層施工活動(dòng)有序進(jìn)行,調(diào)查者應(yīng)選用科學(xué)合理的調(diào)查手段來對(duì)巖土工程進(jìn)行勘察設(shè)計(jì),在進(jìn)行作業(yè)前,應(yīng)該選用風(fēng)險(xiǎn)管理模式,準(zhǔn)確預(yù)估出水文地質(zhì)中存在的隱患因素,及可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)性能。風(fēng)險(xiǎn)管理是眾多工程項(xiàng)目管理中的重中之重,能夠提前對(duì)工程風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行預(yù)判和分析,評(píng)估出風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),并根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)制定具體風(fēng)險(xiǎn)管控措施。近些年風(fēng)險(xiǎn)管理制度的應(yīng)用,已經(jīng)取得了顯著的成效,使隱患發(fā)生概率大幅度下降,有利于控制風(fēng)險(xiǎn)隱患。風(fēng)險(xiǎn)管理主要分為三大方面,分別是識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)管控、規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。施工人員要正確認(rèn)識(shí)風(fēng)險(xiǎn)管理的作用,采用科學(xué)合理的管控舉措,充分發(fā)揮風(fēng)險(xiǎn)管理的優(yōu)勢,同時(shí),要結(jié)合內(nèi)外部環(huán)境,根據(jù)以往相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和當(dāng)前面臨的具體問題,明確風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生因素,并制定具備針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)管控措施。在巖土工程勘察設(shè)計(jì)時(shí),主要風(fēng)險(xiǎn)因素為地下水。地下水包括地下水位的上升、下降和地下水性質(zhì)的變化,勘察者要對(duì)其進(jìn)行全面分析,做出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估評(píng)價(jià),并按照風(fēng)險(xiǎn)程度等級(jí),確定相關(guān)的解決措施和施工方案。
施工單位要想確保勘察隊(duì)伍對(duì)巖土工程勘察的過程中所得到數(shù)據(jù)信息科學(xué)準(zhǔn)確,可以真正在之后的施工作業(yè)中發(fā)揮作用,就需要建立科學(xué)的工作評(píng)價(jià)制度??辈旃ぷ鲗?duì)巖土工程建設(shè)施工、整體工作進(jìn)展都有非常重要的影響,只有相關(guān)技術(shù)人員在勘察時(shí)能夠?qū)⑺占降臄?shù)據(jù)做全面總結(jié)、歸納分析,深入巖土表層進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并加工處理,才能促進(jìn)后期建筑作業(yè)順利開展。因此,管理者應(yīng)對(duì)工程施工前期的勘察工作實(shí)行評(píng)價(jià)比分。評(píng)分制度是確??辈旃ぷ鞲咝нM(jìn)行、精準(zhǔn)進(jìn)展的保證,同時(shí)也提高了技術(shù)人員工作的積極性,促使其養(yǎng)成認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。相關(guān)技術(shù)人員在利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行勘察地下時(shí),可將所觀察到的數(shù)據(jù)整理研究,找出數(shù)據(jù)規(guī)律,進(jìn)而完善勘察工作整體評(píng)估體系,用技術(shù)帶動(dòng)施工作業(yè)的進(jìn)展,保證施工效果良好,為施工單位創(chuàng)下良好聲譽(yù),推動(dòng)企業(yè)發(fā)展[6]。
水文地質(zhì)是巖土工程項(xiàng)目建設(shè)與開發(fā)所需關(guān)注的重要因素,需要勘察者根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)性和綜合性分析評(píng)價(jià)。在現(xiàn)實(shí)施工中,由于巖土工程施工規(guī)模較大,施工周期較長,所以,在施工期間,工程質(zhì)量和施工效率會(huì)被多種因素所限制,影響最為嚴(yán)重的因素有如下幾種:第一,地形;第二,水源條件;第三,地勢。因此,技術(shù)人員需要重視水源和地質(zhì)條件對(duì)工程質(zhì)量的影響,并將其作為勘察設(shè)計(jì)的重點(diǎn),定期監(jiān)測地下水位和水性變化等相關(guān)因素,才能盡可能確保工程項(xiàng)目穩(wěn)定開展。
項(xiàng)目勘察員和施工者為確保巖土工程施工順利落實(shí),應(yīng)該在明確工作任務(wù)的前提下,分解任務(wù)目標(biāo),制定勘察任務(wù)計(jì)劃表和具體的勘察流程設(shè)計(jì),同時(shí),在勘察過程中,要使用新型科技,提升巖土勘察設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性和科學(xué)性,使所抽樣檢測的數(shù)據(jù)可以為實(shí)際工程開展所使用。在后續(xù)作業(yè)階段,施工單位應(yīng)采取多元化的培訓(xùn)手段,對(duì)勘察人員進(jìn)行培訓(xùn),使其各項(xiàng)能力顯著提升,打造具備綜合素質(zhì)和高專業(yè)水平的人才隊(duì)伍,進(jìn)而為巖土工程項(xiàng)目的水文地質(zhì)勘察工作和后續(xù)施工提供良好的人力助手。