江靜波

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心浙江總隊）

1 引言

當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展已成為全球各領(lǐng)域發(fā)展的重要指導(dǎo)原則，巖土工程，尤其是地基處理，直接關(guān)系到建筑物的穩(wěn)定性和安全性，也對環(huán)境、資源、能源等產(chǎn)生重要影響。因此，如何在保證工程質(zhì)量安全的同時，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的保護(hù)，資源和能源的合理利用，經(jīng)濟(jì)效益的提高，成為巖土工程領(lǐng)域亟待解決的問題。

2 可持續(xù)發(fā)展視角下的巖土工程勘察策略

2.1 評估并降低工程對環(huán)境的影響

為降低巖土工程對周邊環(huán)境的影響，應(yīng)在施工前期進(jìn)行全面、精細(xì)的環(huán)境影響評估，如全面環(huán)境基線調(diào)查，以及對于工程可能產(chǎn)生的各種環(huán)境影響進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確地預(yù)測。另外，還需要對工程施工和運(yùn)行過程中可能產(chǎn)生的環(huán)境影響，如排放物種類、數(shù)量、擴(kuò)散路徑等進(jìn)行精細(xì)預(yù)測，采取有效的策略和措施降低環(huán)境影響，在施工過程中，應(yīng)當(dāng)實(shí)施嚴(yán)格的環(huán)保管理制度，防止環(huán)保措施的落地不徹底，同時提升工作人員的環(huán)保意識，讓他們認(rèn)識到環(huán)保的重要性。在工程施工和運(yùn)行過程中，應(yīng)當(dāng)持續(xù)進(jìn)行環(huán)境影響的監(jiān)測，觀察實(shí)際環(huán)境影響是否符合預(yù)測結(jié)果，對于超出預(yù)期的環(huán)境影響，應(yīng)當(dāng)及時采取補(bǔ)救措施。工程結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)對破壞的環(huán)境進(jìn)行修復(fù)，恢復(fù)其自然狀態(tài)，對于一些無法修復(fù)的環(huán)境影響，如土地占用等，應(yīng)當(dāng)采取補(bǔ)償措施，如支付環(huán)境補(bǔ)償費(fèi)，進(jìn)行環(huán)境建設(shè)等[1]。

2.2 提升巖土工程的經(jīng)濟(jì)效益

可持續(xù)性已經(jīng)成為巖土工程設(shè)計的重要因素之一，不僅要考慮到工程的環(huán)保性，也必須注重其經(jīng)濟(jì)效益。提升巖土工程的經(jīng)濟(jì)效益，要精確地預(yù)算和控制工程成本，并提升其運(yùn)行效益和社會價值。巖土工程應(yīng)通過科學(xué)合理的設(shè)計，降低建設(shè)和運(yùn)行成本，優(yōu)化設(shè)計方案，減少材料和設(shè)備的使用，在工程實(shí)施過程中進(jìn)行高效管理，減少延誤和浪費(fèi)。設(shè)計方案的選擇應(yīng)基于對地質(zhì)條件的深入理解和合理評估，同時結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境因素、工程需求，以及相關(guān)法規(guī)政策，以最低的投入實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)。此外，巖土工程的長期運(yùn)行效益也是提升經(jīng)濟(jì)效益的重要因素，要在設(shè)計階段就充分考慮工程的使用壽命和維護(hù)成本。巖土工程通常是基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的重要組成部分，如高速公路、橋梁、大壩、隧道等，基礎(chǔ)設(shè)施工程的建設(shè)和運(yùn)行能直接帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高人民的生活水平。因此，需要將工程的社會價值最大化，比如，提高其服務(wù)質(zhì)量和范圍，促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改善人民的生活條件等。在工程設(shè)計、建設(shè)、試運(yùn)營階段不斷探索新的方法和技術(shù)，以提高工程效率，降低成本，提升服務(wù)質(zhì)量，并建立完善的評估和反饋機(jī)制，進(jìn)一步提升工程的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 社會影響和人文因素的考慮

巖土工程的實(shí)施不僅僅涉及科學(xué)與技術(shù)的挑戰(zhàn)，還必須全面考慮社會影響和人文因素。巖土工程的建設(shè)不僅能夠創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會，推動地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改善交通出行等生活條件，還可能帶來一系列的社會影響。例如，工程可能會導(dǎo)致居民搬遷，土地使用權(quán)的變動，甚至影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和文化遺產(chǎn)。因此，必須在工程規(guī)劃和設(shè)計階段就廣泛聽取各方意見，充分考慮到可能帶來的社會影響，透明公開地進(jìn)行決策，減少社會沖突，獲得更廣泛的公眾支持。與此同時，若巖土工程位于具有獨(dú)特文化和歷史背景的社區(qū)中，應(yīng)在工程設(shè)計階段，尊重并融入特殊的文化元素，盡量避免對歷史遺跡的破壞，對工程的外觀和風(fēng)格進(jìn)行細(xì)致設(shè)計，使其和周圍環(huán)境和諧共處，甚至可以通過特殊的設(shè)計手法，如藝術(shù)裝飾、地標(biāo)建筑等，使工程成為反映當(dāng)?shù)匚幕蜌v史的載體。在工程的運(yùn)營階段，應(yīng)該根據(jù)社區(qū)的需求和反饋，持續(xù)調(diào)整和改進(jìn)工程運(yùn)營的方式，例如提供方便的公共交通連接，設(shè)立公共設(shè)施，以滿足社區(qū)居民的需求[2]。

3 特殊土地基的工程特性與處理

3.1 軟土地基

軟土由于其自然狀態(tài)下含水量高、密度小、壓縮性大、強(qiáng)度低等特性，對施工過程中的負(fù)荷反應(yīng)敏感，易發(fā)生大量沉降，使得建筑物穩(wěn)定性降低，甚至可能引發(fā)各種工程問題。針對軟土地基的處理，先要了解軟土地基的物理和力學(xué)特性，結(jié)合具體的地質(zhì)環(huán)境和工程需求，采取合適的處理方法。常見的軟土地基處理方法主要包括預(yù)壓法、土石混填法、抽水固結(jié)法、砂樁法、深層振動法、動力壓實(shí)法等。預(yù)壓法是一種傳統(tǒng)的軟土地基處理方法，通過對地基施加預(yù)壓，使土體產(chǎn)生壓縮，水分排出，提高土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；土石混填法則是通過在軟土中加入石料，使得土體的結(jié)構(gòu)改變，提高其強(qiáng)度；抽水固結(jié)法是以抽水的方式將土體中的水分排出，使土體的孔隙比減小，強(qiáng)度增大；砂樁法則是在軟土地基中打入砂樁，通過砂樁的作用，改善土體的排水性和強(qiáng)度；深層振動法是通過對地基進(jìn)行深層振動，使土體產(chǎn)生重新排列，提高其強(qiáng)度和穩(wěn)定性；動力壓實(shí)法則是通過對地基施加動力，使土體產(chǎn)生振動，土粒重新排列，提高其密度。在處理過程中，還需要對地基的變形、沉降、強(qiáng)度等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，以便及時調(diào)整處理方法和措施，保證工程的安全和穩(wěn)定[3]。

3.2 層狀地基

層狀地基主要特性包括地層交互變化，各層土的性質(zhì)各異，有的層是堅硬的巖層，有的層是松軟的沙層或粘土層，使得工程建設(shè)過程中，對于荷載分配、地基沉降、穩(wěn)定性等問題的處理變得復(fù)雜多變。面對這種類型的地基，需要具備對復(fù)雜地基處理技術(shù)的理解和掌握，例如用于增強(qiáng)地基承載能力的地基替換法，用于減少沉降的土體加固法，以及用于提高地基穩(wěn)定性的樁基工程等。地基替換法是通過挖除弱土層，填入高強(qiáng)度的替代材料，以增強(qiáng)地基承載能力的方法，替換材料的選擇需要考慮到實(shí)際地質(zhì)條件、建筑設(shè)計、經(jīng)濟(jì)效益等因素。替換完成后，需要對新地基進(jìn)行充分的壓實(shí)，以確保其承載能力和穩(wěn)定性；土體加固法是在土體中注入加固材料，如水泥漿、化學(xué)漿液等，使土體硬化，增強(qiáng)其抗剪強(qiáng)度和彈性模量，減少地基沉降的方法，適用于中弱土層的地基處理，對于增強(qiáng)地基承載能力和控制沉降有良好的效果；樁基工程則是在地基中打入樁體，將上部建筑荷載傳遞到深層的堅硬土層或巖層，以提高地基穩(wěn)定性的方法，適用于地基深處存在堅硬土層或巖層的情況。

3.3 高嶺土地基

高嶺土，也稱為瓷土或白堊土，是常見的黏土礦物，廣泛用于陶瓷、涂料、塑料、橡膠等行業(yè)。在建筑工程中，高嶺土地基由于其特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，如黏性大、壓縮性高、吸水性強(qiáng)等，會給地基處理帶來一些挑戰(zhàn)。具體來說，當(dāng)高嶺土受到荷載壓力時，可能會發(fā)生變形沉降，尤其是在水分變化較大的情況下，其體積和性能可能會發(fā)生顯著變化，對工程的穩(wěn)定性和安全性造成威脅。因此，高嶺土地基需要采取特別的地基處理方法，以提高其承載能力，減小沉降，提高穩(wěn)定性。預(yù)壓固結(jié)法通過施加預(yù)壓，加速地基土體的固結(jié)過程，以降低其壓縮性和增強(qiáng)其穩(wěn)定性，適用于高嶺土地基，高嶺土具有高壓縮性和強(qiáng)固結(jié)性，經(jīng)過預(yù)壓固結(jié)處理，可以有效控制其后期沉降，提升地基的承載力。預(yù)壓固結(jié)法的原理是利用附加荷載產(chǎn)生過度壓力，使土體中的孔隙水排出，土粒間的有效應(yīng)力增大，從而提高土體的強(qiáng)度和降低其壓縮性。在應(yīng)用過程中，首先根據(jù)地基的土體性質(zhì)和工程需求，計算出預(yù)壓的大小和作用時間。然后，通過設(shè)置預(yù)壓設(shè)施，如砂袋、預(yù)壓板、地基改良樁等，施加預(yù)壓，使地基土體處于過度壓力狀態(tài)。在預(yù)壓作用下，土體中的孔隙水逐漸被排出，土體開始固結(jié)和沉降，預(yù)壓作用達(dá)到一定時間后，對地基進(jìn)行觀測，如果沉降滿足設(shè)計要求，則可移除預(yù)壓設(shè)施，進(jìn)行下一步的工程施工[4]。

3.4 膨潤土地基

膨潤土是高塑性、吸水性強(qiáng)的黏土礦物，能在吸水后顯著膨脹，其體積可膨脹到原來的幾倍，然而其強(qiáng)烈的膨脹性使得膨潤土地基在建筑工程中具有較高風(fēng)險，在吸水膨脹和失水收縮的過程中，會引起地基的變形和裂縫，嚴(yán)重影響工程穩(wěn)定性和安全性。防水隔離技術(shù)在膨潤土地基處理中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，主要原理是在地基上設(shè)置防水層，阻止地下水或雨水滲透至膨潤土內(nèi)部，抑制其吸水膨脹性，減少地基變形和裂縫的發(fā)生。在采用防水隔離技術(shù)進(jìn)行膨潤土地基處理過程中需要對地基進(jìn)行精細(xì)勘察，了解其土體的厚度、物理性質(zhì)、含水狀況等基礎(chǔ)信息，選擇合適的防水材料并設(shè)計防水層的厚度和位置，一般情況下，防水層應(yīng)設(shè)置在地基的表面或近地表處，以便有效阻止地表水分的滲透。常見的防水材料包括高密度聚乙烯（HDPE）膜、塑料混凝土（PCC）板、瀝青混合物等，具有良好的防水性能和較強(qiáng)的耐久性。施工階段應(yīng)保證防水層的連續(xù)性和完整性，避免出現(xiàn)漏洞，施工后定期對防水層進(jìn)行檢查和維護(hù)，以確保其持續(xù)有效的防水性能。

4 可持續(xù)的地基處理策略與措施

在地基處理過程中，資源和能源管理旨在提高效率，減少浪費(fèi)，并最大限度地減少環(huán)境影響。資源使用的選擇和管理，需要考慮多種因素，包括資源的可用性，其對環(huán)境的影響，以及其經(jīng)濟(jì)效益[5]。地基處理的過程中會消耗大量的能源，包括挖掘、運(yùn)輸、壓實(shí)等工程活動，在能源管理過程中應(yīng)采取措施降低能源消耗，例如，優(yōu)化工程流程，提高設(shè)備效率，使用可再生能源等。在地基處理過程中，會產(chǎn)生大量的廢棄物，包括土壤、巖石、建筑廢棄物等，若處理不當(dāng)，會對環(huán)境造成污染。因此，需要制定和實(shí)施有效的廢棄物管理策略，包括廢棄物的分類、回收、處理和處置等，以保護(hù)環(huán)境，同時也能回收利用部分廢棄物，減少資源的浪費(fèi)。

5 結(jié)語

巖土工程的地基處理策略和方法在維護(hù)建筑物穩(wěn)定、保證人類活動的安全性以及推動社區(qū)的持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。然而雖然在這篇論文中提出多種地基處理方法和策略，但實(shí)際的施工過程中需要根據(jù)具體的地質(zhì)條件、工程需求以及經(jīng)濟(jì)和社會因素，進(jìn)行詳細(xì)的勘察設(shè)計，選擇最合適的方法和策略。隨著科技的進(jìn)步，期待看到更多的創(chuàng)新技術(shù)和方法被應(yīng)用到巖土工程的地基處理中，構(gòu)建安全性更高的建筑物，推動城市可持續(xù)發(fā)展。