巖土勘探技術發展

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1引言

目前，在各項工程建設中，在設計和施工之前都必須按基本建設程序進行巖土工程勘察，巖土工程勘察的重要性和其質量的可靠性越來越為各級政府所重視。《中華人民共和國建筑法》、《建設工程質量管理條例》、《建設工程勘察設計管理條例》、《實施工程建設強制性條文標準監督規定》、健設工程勘察質量管理辦法》等法律、法規對此都有規定。并于2000年開始實行施工圖設計文件審查制度，對保證工程勘察設計質量起到了重要的作用，并取得了明顯的成效。但是，在各級檢查和施工圖設計文件審查中，勘察問題仍舊突出。當前，施工圖審查主要集中于房屋工程和城市基礎設施，對為城市建設服務的勘察單位來說，既是促進更是考驗。因此，將巖土工程勘察中常見問題加以歸納、分析，對其產生的根源進行了深層次的探討，對提高勘察技術水平、保證勘察成果質量、減少勘察過程中的錯誤不無裨益。自20世紀80年代以來，我國開始實施巖土工程勘察體制。與前者相比，巖土工程勘察體制不僅要正確反映擬建場地或地區的工程地質條件，還要結合工程項目的概況和施工條件進行一定深度的技術論證和分析評價。針對場地特殊的巖土工程條件，提出建議，指導設計選定基礎與結構方案，對施工提出應注意和控制的技術要求，服務于工程建設的全過程，這是新的工程勘察體制的最大改變和增加的重要內容。因此，新的工程勘察體制——巖土工程勘察體制具有較強的工程針對性和指導性，不僅要完成工程地質條件的探明，即反映和提供場地真實的地質情況、地基條件和地基巖土的工程性質，而且還要對擬建工程的設計方案，施工技術措施提出指導性的結論意見，為確保工程建設質量，提高工程建設的經濟效益提供了可靠依據。

2對巖土工程勘察的有效措施

2．1取得的進展

回顧我國推行巖土工程的十多年來，已經取得的巨大進展表現在以下幾方面：

(1)我國已經能夠解決技術要求高嚴，地質條件復雜的巖土工程問題。相應的規范、規程的編制，標志著我國這方面已經積累的經驗達到的水平。

(2)勘察工作已從單一的鉆探、取樣、試驗、提報告模式發展為多種測試手段、綜合評價的模式。多功能靜力觸探、超重型動力觸探、預鉆式和白鉆式旁壓試驗、螺旋板載荷試驗、孔隙水壓力測試、波速試驗等新技術的迅猛發展，大大提高了地基評價的水平。室內土工試驗中高壓固結試驗和三軸壓縮(剪切)試驗的普遍應用，使土力學理論更進一步應用到勘察生產實踐中。另外，土的動力性質的試驗也日益增多；樁的動力測試已經列入有關規范、規程和手冊中；表面波速法也開始在工程中得到應用；巖土測試的重要性已經越來越顯示出來。

(3)勘察與設計、施工密切結合，初步形成了從勘察到設計、施工、監測，貫穿各個階段的認識、實踐、改造全過程。

(4)地基處理技術水平的大幅度提高。十多年來為了滿足工程建設的需要，引進、發展了多種地基處理技術，積累了相當豐富的經驗。對第四紀松散地層、濕陷性黃土、膨脹土、軟土、填土、飽和松散粉細砂等各種不良地基，開發和應用了許多新的地基處理技術，已成為巖土工程中一項重要內容。工程勘察體制發生了根本性的轉變后，勘察結果形成的文件要包括以下重要的技術內容：①場地穩定性的評價，對建筑場地擬建的建筑作出適宜性的技術論證；②為工程設計提供場地各巖土分層、地下水的埋藏條件及其對工程的影響，以及巖土體工程設計參數；③對工程施工過程中可能出現的各種巖土工程問題(如開挖、降水、沉樁等)作出預測，并提出相應的防治措施和合理施工方法的建議；④對擬建場地作出巖土工程評價。對巖土加固(基坑支護)與改良方案或其他人工地基設計方案進行論證和提出建議，并根據設計圖紙在巖土工程施工中監控施工質量；⑤預測由于場地及臨近自然環境的變化對建設場地環境和臨近建筑物可能產生的變化及其對工程建造的影響⑥為已有工程的安全性進行預測性的評定，對擬建工程可能會造成已有工程的不良影響和事故調查分析提供依據；⑦指導巖土工程在建筑物運營、使用過程中的長期觀測如建筑物的沉降和變形觀測等工作。顯而易見，新的巖土勘察體制下形成的文件一巖土工程勘察報告對設計、施工都是極其重要的技術保障文件，它服務于工程建設的全過程。是重要的建設工程程序性文件。但是在新的工程勘察體制創建后的相當長時期內，巖土工程勘察報告在設計和施工企業中未受到應有的重視，特別是在施工企業中不重視運用巖土工程地質勘察報告指導施工的現象顯得尤為嚴重。

2．2巖土工程勘察熱點

當前，特殊條件下的巖土工程評價仍然是巖土勘察工程中最普遍最大的熱點。特殊條件指的是：

(1)特殊土。包括濕陷性黃土、軟土、膨脹土、鹽漬土等。在特殊土地基上進行工程建設時，必須充分考慮到它們所具有的特殊物理力學化學性質。

(2)特殊工程地質條件。包括巖溶、斜坡與滑坡～泥石流、采空區、地面沉降、地震效應等。其中強震區的砂土液化、斷裂、震陷等問題是巖土工程勘察中經常遇見的。

(3)特殊工程。包括高層建筑、動力機器基礎、地下工程、水上工程、核電站、道路橋梁、機場跑到、水壩、尾礦壩等。大型建筑地基勘察與評價仍是當前最熱門的話題，對可能產生不均勻沉降的預測及對策以及地震效應的抗震設計參數等問題。

3主要存在主要問題

近20年來，勘察專業體制的改革雖然取得了顯著成績，但并未真正到位，因而阻礙了巖土工程的技術進步和經濟效益的提高。隊伍大，素質差，成果質量低，與國際先進國家的差距越拉越大?？辈炫c實際的脫節問題遠未解決，又出現了一些新問題。例如：野外記錄的質量越來越差；規范規定的取土技術得不到實施，取樣測試等的技術不明顯：市場上出現鉆探米數綜合價格而技術含量高的巖土測試和分析評價卻處于從屬地位。國內當前勘察質量問題主要表現在以下幾個方面：

(1)勘察方案不合理，工作量偏多或偏少的現象比較普遍，不是根據實際需要，而是片面追求經濟效益或“手段齊全”，也有為了爭取招標任務壓低費用，勘察工作粗糙，不能滿足要求。

(2)第一手資料(鉆探、描述、取土、試驗、測試等)質量下降。

(3)地基評價和勘察報告缺乏實事求是的科學態度，往往不問具體工程條件，不具體研究分析，又缺乏必要的理論基礎知識和邏輯思維能力，比較多的是一般化、老一套，設計施工真正需要的內容不全或不準。而不需要的內容卻洋洋大觀。近年來，勘察報告有越寫越長的趨勢，實際上其中很多內容是重復或者不需要的。

(4)對監測工作還沒有足夠重視。巖土性質和條件是非常復雜的．，勘察時不可能把所有的問題完全搞清楚或預估到。為了保證安全，避免造成重大損失對施工現場進行巖土工程監測是完全必要的。

4高新技術的主攻方向及建議

4．1主攻方向

室內外測試技術是巖土工程勘察的基礎。和國外相比，我們的主要差距之一就表現為測試技術的落后。和巖土力學理論發展相比，現在的矛盾也是參數的測試技術落后于理論。如計算地基變形，不管是用什么理論方法、什么數學模型，總離不開的地基土的模量，模量測不出或測不準，什么方法、什么模量得出的地基變形都靠不住。測試技術要走向現代化。我們要繼續保留如標準貫入試驗這樣傳統的測試手段，但應更注重現代物理技術(電子技術、波動理論等)來發展測試新技術?，F在的趨勢是：

(1)土工測試將從研究地基中的某一“點”發展到更大的空間范圍的“面’和“體”。

(2)土工測試將從第一代的直接試驗和第二代的觸探、旁壓試驗進入第三代的無孔、無損測試技術。測試技術的發展必須要做到三個結合。①硬件(儀器、設備)研制要做到勘察、科研(或高等院校)、制造廠商的相互結合，各有分工，成功的可能性和實際效益就要大的多。②科研與生產相結合。只有與生產密切結合的科研課題或開發項目(如動力觸探、靜力觸探、旁壓試驗、波速試驗、樁基檢測等)才能取得比較顯著的效果，反過來又促進了勘察生產技術水平的提高。而與生產相脫節的科研項目，即使費了很大的力，也很難取得真正的效果。③理論與實際相結合。

4．2建議

目前，巖土工程勘察的地位和作用與國家和政府給予巖土工程的定位和期望仍有一定的差距。這固然與人們“重設計輕勘察”的思維定式有關，與我國勘察行業體制尚未健全有關，與勘察市場的惡性競爭有關。在當前的形勢下，如何完善市場準入制度，加強行業自律、約束機制，從根本上杜絕巖土勘察行業中的弊端，真正體現巖土工程師的價值，更好地應對進入WTO后與國際接軌的挑戰。

(1)嚴格執行建設程序、規范市場行為、推行全程化監理科學的建設程序應當遵循“先勘察、后設計、再施工”的原則。不按原則辦事，必然會受到自然規律的懲罰。市場的規范，僅依靠勘察單位的自律機制是不夠的，還需要建立有效的行業約束機制。一方面必須仰仗政府主管部門按國家的法律、法規，對項目招投標和實施過程中的行為主體進行全面有效的監督管理，另一方面應積極推行工程監理全程化，采用事前、事中、事后控制相結合的方法，最大限度地避免不當行為的發生，保證勘察質量和投資效益最大化。

(2)嚴格市場準入、盡快實施注冊土木工程師制度，加強相關人員培訓經過近年勘察設計資質換證，對勘察設計單位進行了一定的清理整頓，對規范市場起到了一定的作用。但應該清醒地看到，我國的勘察資質門檻很低，尤其是打破行業壁壘后不同行業間的銜接過渡尚未完成，以高級工程師的數量來衡量技術水平不能如實反映勘察企業的技術實力。建議盡快實施注冊土木工程師制度，通過采用企業資質和個人執業資質雙重控制來規范勘察市場、促進勘察技術水平的提高。此外，巖土工程勘察屬大土木范疇，是多學科的融合，新技術、新工藝層出不窮，．標準規范時有更新，巖土工程從業人員應與時俱進，不斷提高自身的業務素質和職業道德素養。在及時推行注冊土木工程師制度的同時，加強對相關從業人員的培訓工作，加強他們的責任心和使命感，提高勘探測試人員的技術水平。

(3)加強勘察設計單位的質量認證，健全質量管理體系ISO9001：2000質量管理體系確立了以過程模式作為標準的結構。勘察設計企業應通過有效應量管理體系的要求，運用過程方法，采用PDCA循環思進行巖土工程勘察的實施和管理，持續改進。提高勘察設計的能力，增加顧客的滿意程度。為加入w''''ro后的國際競爭提供支持，為勘察設計企業進入國際市場創造條件。

5發展趨勢

為使我國加入wro后適應國際高標準建設項目系統服務的挑戰，本行業在未來5～l0年中的發展目標主要體現在四方面：

(1)由單純的“工程地質勘察”向“巖土工程”發展日趨完善。

(2)向一切以人類生存的地球表面環境中的大地巖土和與其密不可分、相互影響的地表水、地下水和大氣等環境物質為系統工作目標的工程領域開拓。

(3)專業分工形成了分枝趨勢：①工程咨詢和工程顧問，主要負責工程計劃、項目負責、工程試驗分析計算和工程監測工作；②野外鉆探，可進行探查孔、鉆井、灌漿鉆孔、錨桿鉆孔、海洋鉆探以及水平鉆孔、定向鉆孔等等；③巖土工程施工，可進行各類樁基及地基改良工法的施工。

(4)城市巖土工程發展迅速，為研究和評價舊城市重建和新城市的開發提供規劃和建設。近年來，經典的巖土力學面臨著嚴重的挑戰。

這種挑戰主要來自以下方面：

(1)大規模城市建設面臨的地基、基礎與深開挖支護問題；城市改造工程問題；

(2)填海工程及海洋工程帶來的軟土工程問題；各類特殊土帶來的工程問題；

(3)大規模的交通工程建設即跨江、跨海、橋梁、隧道工程帶來的問題，水利工程問題；

(4)能源工業問題，包括污染、廢料尾礦壩及有害廢料處理問題；

(5)超重型結構所帶來的地基處理和樁基礎設計、施工與評價問題；

(6)原子能電站等重大工程的抗震分析與地基抗震問題；

(7)各類地質災害的評價與防治問題，等等。

作為勘察單位，面對上述的發展，我們應該在如下諸方面作些工作：

(1)使廣大技術人員，至少是技術領導和技術骨干在掌握傳統方法的基礎上，了解這個發展動向和基本思想；

(2)密切注意任何可以利用的新成果和具有規律性的結論，以便進行工程類比和使用；

(3)探索本單位向這個方向發展的時機和可能性。原有的壓剪模型和地基、基礎與上層結構的協同作用程序體現了新的發展方向，這方面的工作應該繼續提高。

6結語

綜上所述，作為一門應用科學和技術，巖土工程勘察在自身的發展中正經歷著一個重要的階段、并面臨著新的挑戰和機遇。因為工程地質巖土力學和土木工程等學科的發展是相互滲透和銜接的，因此，巖土工程體制的形成使巖土工程勘察在資源、能源開發、城鄉建設、交通、農田水利、國防建設及國土整治等領域發揮更重作用，顯示出勃勃生機，同時，推動著勘察技術向高精深方向發展。