1巖土工程的科學(xué)性

科學(xué)是客觀的知識(shí)體系，追求的是客觀真理和客觀規(guī)律;巖土工程是一門工程技術(shù)，運(yùn)用技術(shù)手段建造工程或工程的一部分。科學(xué)和技術(shù)是既密切關(guān)聯(lián)又互相區(qū)別的兩個(gè)概念，巖土工程注重實(shí)踐，不是純科學(xué)，但其中蘊(yùn)含著深刻的科學(xué)原理，其科學(xué)性是眾所周知的。譬如邊坡穩(wěn)定分析基于靜力平衡原理;地基變形和承載力基于巖土的力學(xué)原理;地下水的運(yùn)動(dòng)基于水力學(xué)和地下水動(dòng)力學(xué)原理;不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害的演化基于動(dòng)力地質(zhì)學(xué)原理;地震和斷層的活動(dòng)性基于地震地質(zhì)學(xué)原理;巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)模式基于工程地質(zhì)學(xué)的結(jié)構(gòu)面控制論;樁的擠土效應(yīng)、飽和土沉降與時(shí)間關(guān)系，基于土力學(xué)中的孔隙水壓力和有效應(yīng)力原理等等。工程技術(shù)需要不斷創(chuàng)新，但基本原理是不能隨意挑戰(zhàn)，不能輕易顛覆的。工程師有別于工匠和科學(xué)家。古代沒有工程師，只有工匠和科學(xué)家。工匠只知實(shí)踐，不知實(shí)踐背后隱含的原理;科學(xué)家追求未知，追求客觀規(guī)律，但不關(guān)心如何應(yīng)用。工程師則既注重實(shí)踐，又深明其中的原理，是理論與實(shí)踐高度結(jié)合的職業(yè)群體。但巖土工程師遇到具體問題有時(shí)又可能違背科學(xué)原理，犯概念性、常識(shí)性的錯(cuò)誤?？梢妿r土工程的基本概念需通過工程實(shí)踐，不斷加深認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)在有一種過分依賴規(guī)范的不良傾向，不是越做概念越清楚，越有自覺性，而是越做越不自覺，連基本原理、基本經(jīng)驗(yàn)都忘記了，使規(guī)范的應(yīng)用趨于“異化”，這是一種很危險(xiǎn)的傾向?？茖W(xué)崇尚定量，崇尚用數(shù)學(xué)模型描述;科學(xué)追求嚴(yán)密，追求精確計(jì)算，否則只能是不嚴(yán)密、不完善、不成熟的科學(xué)。巖土工程就是如此，試與結(jié)構(gòu)工程比較，結(jié)構(gòu)工程師面臨的是他自己設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)體系，構(gòu)件的尺寸、性能和相互之間的聯(lián)接都是可控的，主要任務(wù)是截面計(jì)算，計(jì)算模式和計(jì)算參數(shù)比較可靠;而巖土工程師面臨的是自然形成的土和巖石以及其中的水，尺寸和性能是客觀存在，只能通過勘察查明，而又很難完全查明，計(jì)算模式與實(shí)際差別較大，性能參數(shù)的可靠性是有限的。因此，結(jié)構(gòu)計(jì)算一般可信，而巖土計(jì)算則未必，更需要宏觀把握和綜合分析。雖然結(jié)構(gòu)計(jì)算中也有經(jīng)驗(yàn)公式，結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)也有綜合分析和概念設(shè)計(jì)，但相比巖土工程，可直接計(jì)算占的比重要大得多。巖土工程不能單純依賴計(jì)算，可能就是太沙基名言的出發(fā)點(diǎn)?？茖W(xué)原理總是先建立概念，在概念的基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型計(jì)算，概念是科學(xué)原理的內(nèi)核。巖土工程的重大失誤，基本上都是由于概念不清所致，很少由于計(jì)算錯(cuò)誤。巖土工程師認(rèn)識(shí)問題要深刻，深明其中的科學(xué)原理和工程意義，不應(yīng)把復(fù)雜問題簡單化;但處理問題要簡潔，盡量將復(fù)雜問題化為簡單方式處理，絕對(duì)不要將簡單問題復(fù)雜化。

2巖土工程的藝術(shù)性

藝術(shù)是指一種美的物體、環(huán)境或行為，是能與他人共享的一種創(chuàng)意。除了繪畫、音樂、文學(xué)、戲劇、影視、景觀等以外，還有領(lǐng)導(dǎo)藝術(shù)、指揮藝術(shù)、外交藝術(shù)、公關(guān)藝術(shù)等等，體現(xiàn)在它的巧妙，體現(xiàn)在它的可欣賞性和誘人的魅力。與科學(xué)的不同在于:科學(xué)強(qiáng)調(diào)客觀規(guī)律，而藝術(shù)強(qiáng)調(diào)主觀創(chuàng)意和共享;科學(xué)講究普適性和理性，可大量重復(fù)，而藝術(shù)講究個(gè)性和悟性，各具神韻，異彩紛呈;科學(xué)創(chuàng)新有時(shí)“曇花一現(xiàn)”，不久就被超越，而藝術(shù)創(chuàng)意則是永恒，常溫常新。技術(shù)或多或少含有藝術(shù)元素，而巖土工程面對(duì)的是千變?nèi)f化的地質(zhì)條件和多種多樣的巖土特性，需因時(shí)制宜，因地制宜，視工程要求不同而酌情處置，處理辦法又常常因人而異，各具特點(diǎn)和個(gè)性，不同的人可以開出不同的處方，因而富含更多的藝術(shù)元素。有些處置得非常巧妙，有創(chuàng)意性，有可欣賞性，給人以美感，呈現(xiàn)出獨(dú)特的藝術(shù)魅力;有的則平庸無奇，接到工程項(xiàng)目后，不首先想一想，這個(gè)項(xiàng)目有什么特殊性，如何針對(duì)特殊性進(jìn)行有效的勘察設(shè)計(jì)，而是僅僅滿足于遵守規(guī)范，滿足于千篇一律的“批量化生產(chǎn)”，其成果當(dāng)然無藝術(shù)性可言。個(gè)別項(xiàng)目甚至違反基本科學(xué)原理，違背基本工程經(jīng)驗(yàn)，成為笨、蠢、丑的作品，造成巨大浪費(fèi)或工程事故，產(chǎn)生惡劣的社會(huì)影響?，F(xiàn)在，來看看巖土工程的藝術(shù)美:邊坡開挖，為了防止坡壁倒塌，簡單的做法就是支撐，頂住側(cè)土壓力。這當(dāng)然可以，但占了較大的空間;錨桿巧妙地用背拉方式解決了這個(gè)問題，不僅極大地少占了空間，還節(jié)省了材料和費(fèi)用，多富有藝術(shù)性!高填方、高路堤等要放坡，占用大量土地;加筋土巧妙地解決了土體缺乏抗拉強(qiáng)度的問題，多富有藝術(shù)性!開挖隧道和地下工程，傳統(tǒng)思路將圍巖視為消極的荷載，用厚壁混凝土支承圍巖壓力;新奧法充分利用圍巖自身的承載能力，用噴錨加固圍巖，與薄壁柔性結(jié)構(gòu)結(jié)合形成支承環(huán)，保證隧道和地下工程的穩(wěn)定，并通過觀測(cè)不斷調(diào)整開挖和支護(hù)。這種“化敵為友”，化消極因素為積極因素的創(chuàng)意，多巧妙!多富有藝術(shù)性!墨西哥城郊區(qū)有個(gè)Texcoco湖，已基本干涸，擬改造為一個(gè)公園，需大面積加深成湖，按傳統(tǒng)方法，需開挖大量土方運(yùn)出;主持工程的巖土工程師利用墨西哥軟土降水地面沉降的原理，采用井群抽取軟土下砂層中的地下水降低水位，將地面降低了4m。不用一臺(tái)挖土機(jī)，不用一臺(tái)運(yùn)輸車，不運(yùn)出一方土，現(xiàn)場(chǎng)文明，安安靜靜，達(dá)到了建造人工湖的目的。多巧妙!多富有藝術(shù)性!本書列舉的若干優(yōu)秀的成功案例，讀后也深深被這些作品巧妙的藝術(shù)魅力所感動(dòng)。巖土工程有藝術(shù)性，當(dāng)然不能說是藝術(shù)品。因?yàn)閹r土工程不像文學(xué)、繪畫、影視、建筑那樣向公眾展示，與公眾共享，也不像戰(zhàn)爭、外交那樣被公眾關(guān)注，巖土工程的優(yōu)劣只能為同行們知曉，也可以說“陽春白雪，曲高和寡”吧?？茖W(xué)有是和非，藝術(shù)有優(yōu)和劣，技術(shù)既有是非，又有優(yōu)劣。巖土工程面對(duì)更多的多樣性，需要構(gòu)思，需要技巧，因而比其他技術(shù)具有更多藝術(shù)元素。精美的藝術(shù)品常用“巧奪天工”來贊美，巧就是美。打仗出奇制勝，以少勝多，是美的指揮藝術(shù);建設(shè)工程四兩撥千斤也是一種藝術(shù)。巖土工程藝術(shù)之美，表現(xiàn)在文件的圖文之美、方法的巧妙之美、實(shí)體的恒久之美、環(huán)境的和諧之美，而最核心的是構(gòu)思的智慧之美。

3掌握概念和綜合判斷

概念是客觀規(guī)律的科學(xué)概括，不是局部的經(jīng)驗(yàn)，不是未經(jīng)檢驗(yàn)的理論假設(shè)。概念是本質(zhì)，概念是理性，概念有深刻的內(nèi)涵，放之四海而皆準(zhǔn)。我們學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，最重要的是掌握概念。但有時(shí)自認(rèn)為對(duì)某一概念已經(jīng)清楚，遇到具體問題卻又糊涂起來，需要在不斷的實(shí)踐中逐步加深認(rèn)識(shí)。掌握基本概念是巖土工程師必備的素質(zhì)，是貫徹巖土工程科學(xué)性的集中表現(xiàn)。巖土工程的實(shí)踐性非常強(qiáng)，沒有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，包括成功的經(jīng)驗(yàn)和失敗的經(jīng)驗(yàn)，不可能有強(qiáng)的綜合能力。理論素養(yǎng)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是相輔相成的，工程經(jīng)驗(yàn)一定要上升到理論層面上去總結(jié)，表面的、片面的、非理性的經(jīng)驗(yàn)，是只見現(xiàn)象，不見本質(zhì)，還停留在初級(jí)的感性認(rèn)識(shí)階段。憑直觀的局部經(jīng)驗(yàn)處理問題，很容易犯原則性的錯(cuò)誤。而在理論指導(dǎo)下總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，是全面的、系統(tǒng)的，達(dá)到了高級(jí)的理性認(rèn)識(shí)階段，能透過現(xiàn)象，見到本質(zhì)，舉一反三。只有植根于理性的經(jīng)驗(yàn)才有生命力。巖土工程遠(yuǎn)不如結(jié)構(gòu)工程嚴(yán)密、完善和成熟，這是由于巖土工程充滿著條件的不確知性、參數(shù)的不確定性和信息的不完善性。地質(zhì)條件不可能完全查清，巖土參數(shù)存在很大的隨機(jī)性，測(cè)試條件與工程實(shí)際存在很大的差別，還有巖土與結(jié)構(gòu)之間，巖土與環(huán)境之間復(fù)雜的相互作用。雖然力學(xué)計(jì)算有了長足進(jìn)步，有許多使用方便的軟件，但計(jì)算結(jié)果與工程實(shí)際總存在差別，有時(shí)甚至有很大差別。影響因素又多又復(fù)雜，只能通過分析、歸納、綜合，作出判斷。地基承載力需要綜合確定，地基基礎(chǔ)和基坑設(shè)計(jì)需要綜合決策，邊坡穩(wěn)定需要定性分析與定量分析結(jié)合，事故調(diào)查需要綜合多種因素，突出主要矛盾。巖土工程實(shí)踐中的一切疑難問題，幾乎都要工程師根據(jù)具體情況，在綜合分析、綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，作出綜合判斷，提出處理意見。因此，綜合分析和綜合判斷是解決巖土工程問題不可或缺的手段。綜合判斷不能很精細(xì)、很嚴(yán)密，因人而異，缺乏唯一性，與工程師的理論素養(yǎng)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、觀察角度、數(shù)據(jù)擁有的程度等有關(guān)，因而也是衡量巖土工程師水平的主要標(biāo)志。優(yōu)秀的巖土工程師多謀善斷，有很強(qiáng)的分析能力、概括能力、入木三分的洞察力，為鍛煉這方面的能力要下一輩子功夫。

作者：顧寶和 單位：建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院有限公司

1工程概況及工程地質(zhì)條件

1．1工程概況

項(xiàng)目地處麗澤金融商務(wù)核心區(qū)內(nèi)，為E08、E09地塊。該項(xiàng)目地上建筑面積為23萬m2，地下建筑面積約8萬m2。擬建建筑物由2棟塔樓及其裙房組成，塔樓分別為地上39層和45層，建筑高度分別為180m和200m，裙房分別為地上6層、10層和15層，建筑高度分別為43．4m、49m和75．6m。擬建建筑物地下部分連成一體，基礎(chǔ)埋深約為22m。

1．2地層分布及巖性特征

在場(chǎng)地勘探深度80m范圍內(nèi)的地基土主要由人工填土層、新近沉積層、一般第四紀(jì)沖洪積層和第三系構(gòu)成。擬建場(chǎng)區(qū)表層普遍為人工填土層，巖性主要為素填土和雜填土，素填土為粘質(zhì)粉土粉質(zhì)粘土填土層、雜填土1層，填土層厚度約為2．8～5m。填土下部發(fā)育有新近沉積的粘質(zhì)粉土砂質(zhì)粉土層和細(xì)砂1層、粉質(zhì)粘土2層透鏡體，新近沉積層厚度約為1．3～3．9m。人工填土層及新近沉積層以下為一般第四紀(jì)沖洪積卵石層，分布連續(xù)、厚度較大，地表下5～40m之間普遍分布卵石層，局部分布有大漂石，漂石的分布隨機(jī)性較強(qiáng)，其中在地面下20～35m范圍內(nèi)，漂石含量較多。巨厚卵石層中局部夾有粘性土、粉土層透鏡體。一般第四紀(jì)沖洪積卵石層下為礫巖和泥巖互層。其中礫巖層，雜色，呈中厚層狀，泥質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)程度差，天然單軸抗壓強(qiáng)度為0．029～0．92MPa，分布連續(xù)；泥巖1層，棕紅色，呈巨厚層狀，膠結(jié)程度差，遇水易軟化，自由膨脹率為26％～30％，有弱膨脹性，天然單軸抗壓強(qiáng)度為0．18～0．89MPa，分布連續(xù)。

1．3地下水概況

本次勘察鉆探深度范圍內(nèi)，實(shí)測(cè)到一層地下水，地下水類型為潛水，水位埋深23．8～24．1m，水位標(biāo)高19．99～20．83m，含水層主要為卵石層，含水層底板主要為泥巖層。本場(chǎng)區(qū)地下水位變化和北京市區(qū)總體變化趨勢(shì)一樣都呈下降趨勢(shì)，但因?yàn)楹畬宇w粒大，滲透性好，其水位受自然和人為因素影響較大，歷史上大的降雨年份和官廳水庫放水時(shí)可使水位大幅回升。1995～1997年官廳水庫放水，本地區(qū)水位標(biāo)高曾一度達(dá)到36．0m左右，因此隨著地下水限采措施及大氣降水影響，地下水水位仍存在大幅上升的可能。該層地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性；對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在干濕交替條件下具弱腐蝕性，在長期浸水條件下具微腐蝕性。

一、巖土工程研究對(duì)象的主要特征分析

雖然每個(gè)工程項(xiàng)目巖土專業(yè)勘察的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的規(guī)模、結(jié)構(gòu)、形態(tài)等都有所差異，但各個(gè)地質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜形態(tài)都能通過抽象意義上的點(diǎn)、線、面、體等要素進(jìn)行集合用以分析地質(zhì)構(gòu)造。比如，測(cè)點(diǎn)屬于點(diǎn)狀構(gòu)造，人工填土層屬于面狀結(jié)構(gòu)，地質(zhì)剖面線條屬于現(xiàn)狀構(gòu)造，不同性質(zhì)的巖體結(jié)構(gòu)屬于體構(gòu)造等等。同樣，所有的地質(zhì)研究對(duì)象在空間狀態(tài)下都會(huì)占據(jù)一定比例范疇與結(jié)構(gòu)位置，具有某些特定的結(jié)構(gòu)形態(tài)與地質(zhì)規(guī)律，或者說與其他所研究的地質(zhì)對(duì)象又有著緊密關(guān)聯(lián)等。通常而言，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的空間特性主要是描述其研究結(jié)構(gòu)所處空間的具有形態(tài)特征，可以稱為定位特征或者是通俗意義上的幾何特征。而要研究的地質(zhì)對(duì)象是通過不同地質(zhì)體形態(tài)來描述的，它們常態(tài)下多表現(xiàn)為不規(guī)則形態(tài)，具有不同的結(jié)構(gòu)形狀。在分析其結(jié)構(gòu)規(guī)律或者具有的特征時(shí)，一般會(huì)通過研究地質(zhì)對(duì)象的巖性、滲透率、含水飽和度、年代時(shí)間、強(qiáng)度等參數(shù)來解釋其具有的特征或規(guī)律。可以說，對(duì)于統(tǒng)一地質(zhì)研究對(duì)象上具有的屬性特征往往在其空間形態(tài)下會(huì)表現(xiàn)不均一的關(guān)系，比如關(guān)于體構(gòu)造巖體的抗壓強(qiáng)度研究，其會(huì)隨著所處空間范疇內(nèi)的位置不同而發(fā)生變化。此外，研究的地質(zhì)對(duì)象空間關(guān)系也多屬于拓?fù)潢P(guān)系，包括相離、緊鄰等結(jié)構(gòu)關(guān)系。因此，巖土工程專業(yè)下的地質(zhì)勘察技術(shù)應(yīng)用以三維空間形態(tài)進(jìn)行分析其結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化規(guī)律能夠很好的分析出地質(zhì)資料是否真實(shí)完整，通過當(dāng)下較新的GIS系統(tǒng)建立出必要的地質(zhì)模型具有重要的現(xiàn)實(shí)研究意義。

二、巖土工程勘察技術(shù)中的地理信息系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

近年以來，計(jì)算機(jī)信息化相關(guān)的通信技術(shù)、信息技術(shù)、電子技術(shù)等強(qiáng)勢(shì)而又迅猛的應(yīng)用開來，不論是生產(chǎn)制造業(yè)還是物流運(yùn)輸業(yè)等諸多產(chǎn)業(yè)組織機(jī)構(gòu)都應(yīng)用了信息化計(jì)算機(jī)有關(guān)技術(shù)。而工程領(lǐng)域中巖土專業(yè)中應(yīng)用的信息化GIS技術(shù)在建筑市場(chǎng)中運(yùn)用也較為成熟。比如，伴隨GIS技術(shù)逐漸成熟發(fā)展，一些集成技術(shù)逐漸問世，包括CAD、通信、互聯(lián)網(wǎng)、虛擬技術(shù)、多媒體等多種技術(shù)集成運(yùn)用，對(duì)巖土工程地質(zhì)勘察起到了較大助力作用。同時(shí)，在GIS平臺(tái)軟件的技術(shù)應(yīng)用下，GIS技術(shù)已經(jīng)分化出了GIS與CAD集成技術(shù)、GIS與RS（遙感）、GPS（定位）結(jié)合的集成技術(shù)以及組件GIS技術(shù)等。

1.GIS與CAD技術(shù)的集成

CAD屬于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，是近些年來在制圖、設(shè)計(jì)、制造等相關(guān)領(lǐng)域所應(yīng)用的常用技術(shù)，它最為顯著的功能是處理諸多結(jié)構(gòu)形態(tài)的圖形，以便于技術(shù)設(shè)計(jì)人員配合計(jì)算輔助制造（CAM）系統(tǒng)設(shè)計(jì)出生產(chǎn)加工類產(chǎn)品。目前，雖然CAD開始著手于開發(fā)一些非圖形性質(zhì)的數(shù)據(jù)處理功能，但是其主要應(yīng)用于一些數(shù)據(jù)信息程度較為完整的資料數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。但GIS屬于針對(duì)于地理結(jié)構(gòu)而應(yīng)用的空間管理技術(shù)，在空間信息、資料等數(shù)據(jù)的分析上更具邏輯性。相比CAD而言，用它對(duì)一些地質(zhì)資料進(jìn)行分析，能夠處理較為復(fù)雜、量大的地質(zhì)信息資料，同時(shí)又能具有一定的空間結(jié)構(gòu)分析功能。如此一來，CAD與GIS技術(shù)集成則能夠充分支持巖土專業(yè)工程的地質(zhì)勘測(cè)，給予其充分決策支持。

2.GIS與RS、GPS的結(jié)合

1．當(dāng)前我國巖土工程施工技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

就當(dāng)前我國建筑行業(yè)巖土工程施工的現(xiàn)狀來看，并沒有充分利用全新的技術(shù)來施工，主要就是因?yàn)槭┕て髽I(yè)缺乏引入新技術(shù)的概念和意識(shí)，很多企業(yè)的技術(shù)還只停留在傳統(tǒng)的技術(shù)上面，尤其是那種滿足于傳統(tǒng)、適應(yīng)傳統(tǒng)技術(shù)的觀念、思想上比較落后。而有的企業(yè)因?yàn)闆]有經(jīng)濟(jì)實(shí)力投入到新技術(shù)的運(yùn)用中去，不愿意花費(fèi)較大的人力、物力與財(cái)力投入到新技術(shù)的推廣中，這也是阻礙新技術(shù)在巖土工程中發(fā)展的重要因素。此外，很多建筑企業(yè)中的技術(shù)人員普遍素質(zhì)比較低，就算企業(yè)引入了一些新設(shè)備新技術(shù)，也沒有優(yōu)秀的技術(shù)人才來操作，再加上人員的技能比較落后，企業(yè)也缺乏對(duì)員工的技能培訓(xùn)，因此引進(jìn)的新技術(shù)就形同虛設(shè)。這兩方面的原因嚴(yán)重制約新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵所在，因此，要想實(shí)現(xiàn)提高我國巖土工程施工技術(shù)的目標(biāo)，就必須著手清除阻礙提升技術(shù)推廣的障礙，加強(qiáng)推廣與引進(jìn)。同時(shí)，巖土施工企業(yè)還應(yīng)從自身入手，加強(qiáng)基礎(chǔ)技術(shù)的建設(shè)，培養(yǎng)技術(shù)人員，以此來促進(jìn)對(duì)新技術(shù)的運(yùn)用，整體上提高巖土工程的施工技術(shù)水平。

2.巖土工程施工中對(duì)新技術(shù)的應(yīng)用

2.1沉井施工技術(shù)

沉井施工技術(shù)又叫做沉箱施工，其具有對(duì)周圍環(huán)境影響小、需要的場(chǎng)地條件小等等優(yōu)點(diǎn)，因這些優(yōu)點(diǎn)使得沉井施工技術(shù)已經(jīng)被廣泛引用到了巖土工程施工中。沉井施工技術(shù)的工作原理就是構(gòu)建一個(gè)井筒狀的結(jié)構(gòu)物，在井內(nèi)挖土后，利用結(jié)構(gòu)物的自重克服與井壁之間的摩擦力，使得井內(nèi)的土下沉到預(yù)先設(shè)計(jì)的高度，然后再使用混凝土密封底部，最后將井孔填塞好作為構(gòu)造物的基礎(chǔ)。另外，因沉井結(jié)構(gòu)可以按照預(yù)先設(shè)計(jì)的深度進(jìn)行埋填，這樣設(shè)計(jì)的目的是為了保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與整體性，使得承載面積變大，就可以承載更多的水平與垂直載荷，因此，沉井施工技術(shù)使用與城市巖土工程施工。沉井施工技術(shù)的施工過程主要按照以下工序來進(jìn)行;首先，對(duì)地基進(jìn)行處理后，才能夠開始基坑的開挖工作，隨后才能進(jìn)行沉井的制作與下沉，只有這些工作處理完畢后才能對(duì)沉井進(jìn)行封頂與封底的工作。在實(shí)際的沉井施工過程中，需要特別注意的是，沉井施工需要的施工人員較多，在下沉的過程中需要加強(qiáng)進(jìn)一步的觀測(cè)，及時(shí)分析出現(xiàn)的變差，并進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整，保障沉井施工的施工質(zhì)量。此外，在設(shè)計(jì)沉井時(shí)，還必須根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件與結(jié)構(gòu)嚴(yán)格對(duì)刃腳等部件計(jì)算進(jìn)行仔細(xì)的符合，以確保設(shè)計(jì)檔案的準(zhǔn)確性。

2.2泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工技術(shù)

泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工技術(shù)是現(xiàn)代巖土工程中廣泛應(yīng)用的施工技術(shù)，也是常用的基礎(chǔ)性技術(shù)。伴隨著各項(xiàng)建筑工程技術(shù)的發(fā)展與革新，巖土工程中的施工設(shè)備與材料也都伴隨得到了更大的提升，這些新技術(shù)新材料不斷被應(yīng)用到巖土工程中來。泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工技術(shù)具有無噪音、無振動(dòng)并且不會(huì)出現(xiàn)積壓情況等的優(yōu)點(diǎn)，比較適用于水位較淺的巖土工程施工中來運(yùn)用。主要利用的是鉆孔時(shí)的泥漿將鉆渣帶出來的方式，同時(shí)，不會(huì)對(duì)孔壁造成破壞，再將鉆進(jìn)中的泥漿通過水下混凝土澆筑的方式置換。從而保證了鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量。同時(shí)，在進(jìn)行施工之前必須要進(jìn)行驗(yàn)證，查看設(shè)計(jì)是否滿足現(xiàn)實(shí)情況的要求后才能進(jìn)行具體的施工。

第一篇

一、我國巖土工程勘察中存在的問題

1.成果質(zhì)量不高

當(dāng)前大多數(shù)的巖土工程勘察設(shè)計(jì)單位都已經(jīng)實(shí)施企業(yè)化，從之前的行政撥款轉(zhuǎn)向自己掏腰包——自負(fù)盈虧。所以部分勘察設(shè)計(jì)單位為了獲得利益，而將勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量管理放松，造成勘察設(shè)計(jì)成果質(zhì)量不高等問題。集中體現(xiàn)在這樣兩個(gè)方面。

（1）由于勘察時(shí)間減少，為了達(dá)到對(duì)應(yīng)的工作量，只好采取壓縮工程成本的方式。同時(shí)為了盈利，而對(duì)勘察成果睜一只眼閉一只眼。

（2）鉆探與取樣過程不符合對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，為了壓縮時(shí)間，勘察過程中可能采用2～3m采樣一次，導(dǎo)致分層不夠準(zhǔn)確，抑或造成部分稀薄地層不能勘察得到。而且在取樣過程中不適用取樣器，而直接使用原狀土樣。

2.勘察技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和成果不能達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)

1巖土工程勘察一體化

由于現(xiàn)代化信息技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，巖土工程勘察和工程設(shè)計(jì)也得到了進(jìn)一步的提升，然而限于一些客觀因素和綜合條件，巖土工程勘察設(shè)計(jì)還是存在不少有待改進(jìn)的地方，如勘察資料太過地質(zhì)專業(yè)化，不同領(lǐng)域?qū)I(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)系統(tǒng)聯(lián)系不足，封閉獨(dú)立性強(qiáng)，尤其是數(shù)字化地圖和設(shè)計(jì)系統(tǒng)之間缺乏貫通。另外部分行業(yè)工程還存在設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件功能不完善、勘察信息技術(shù)化程度較低，使得其綜合系統(tǒng)空間特征分析能力和數(shù)據(jù)研究結(jié)果與市場(chǎng)行情不符，也落后于實(shí)際功能使用。為確保有效克服并改善這一現(xiàn)狀，就必須要構(gòu)建巖土工程勘察數(shù)字一體化系統(tǒng)，確保該多專業(yè)學(xué)科綜合系統(tǒng)能夠在統(tǒng)一框架結(jié)構(gòu)和和諧工作環(huán)境中進(jìn)行勘察、設(shè)計(jì)，確保其系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和具體實(shí)施的準(zhǔn)確性和有效性能夠大大提高，這也有利于提高巖土工程勘察設(shè)計(jì)工作效率和質(zhì)量。一般巖土工程勘察一體化主要包括縱橫向一體化和松散密切一體化，所謂的巖土工程勘察一體化，則是借助巖土工程勘察測(cè)繪技術(shù)，依據(jù)其相應(yīng)工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，利用網(wǎng)絡(luò)通信和CAD手段通過相應(yīng)計(jì)算機(jī)軟件來有機(jī)集成并整合工程項(xiàng)目所有相關(guān)信息，并構(gòu)建相應(yīng)的計(jì)算機(jī)輔助信息處理程序，使得巖土工程勘察能夠由原來的手工完成轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化CAD技術(shù)完成，這種巖土工程勘察一體化系統(tǒng)能夠有效進(jìn)行信息化數(shù)據(jù)采集、數(shù)字化綜合處理勘察資料、自動(dòng)化處理圖文信息，高效智能化實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)，由于該信息系統(tǒng)能夠產(chǎn)生極大的社會(huì)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值，在加上其創(chuàng)立構(gòu)建的全新數(shù)據(jù)分析流程也需要結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)際工作進(jìn)行，因此巖土工程勘察系統(tǒng)中的地理信息系統(tǒng)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)信息、巖土工程建模、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等等也必須要充分引進(jìn)市場(chǎng)先進(jìn)計(jì)算機(jī)體系和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)信息，這樣才能夠使得該系統(tǒng)在實(shí)際工作中發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值和功能，才能夠使得其巖土工程勘察設(shè)計(jì)工作做到最佳，從而給我國社會(huì)帶去更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2巖土工程場(chǎng)地方域數(shù)字化—地理信息系統(tǒng)

巖土工程場(chǎng)地方域數(shù)字化也就是巖土工程項(xiàng)目地理信息系統(tǒng)，簡稱GIS，基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的WebGIS具備分布式應(yīng)用結(jié)構(gòu)、廣泛的訪問范圍、獨(dú)立的平臺(tái)和成本低的系統(tǒng)，這門系統(tǒng)涵蓋了計(jì)算機(jī)信息科學(xué)技術(shù)、地理學(xué)等多門學(xué)科知識(shí)，主要是在計(jì)算機(jī)硬、軟件和系統(tǒng)信息科學(xué)理論支持下，科學(xué)綜合分析和規(guī)范管理空間物理力學(xué)信息的地理數(shù)據(jù)，從而為該工程項(xiàng)目決策規(guī)劃和管理研究提供所需信息，這對(duì)各種野外場(chǎng)地工程勘察測(cè)量工作極為有利。雖然地理信息系統(tǒng)與巖土工程勘察設(shè)計(jì)一體化是不同領(lǐng)域，然而巖土工程力學(xué)信息里面包含了諸多地理信息，這些信息都與空間坐標(biāo)相關(guān)，而后者工作必須在空間信息基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)分析、評(píng)估決策，也就是說巖土工程勘察設(shè)計(jì)需要全面地理信息的支持，而地理信息系統(tǒng)則就是有效采集、管理和分析各種空間信息的系統(tǒng)，因此將地理信息系統(tǒng)綜合運(yùn)用到巖土工程勘察設(shè)計(jì)工作中就能夠充分借助GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、空間分析查詢和管理效能來對(duì)巖土工程勘察設(shè)計(jì)、具體實(shí)施所需多種信息進(jìn)行準(zhǔn)確分析和高效管理，與傳統(tǒng)勘察設(shè)計(jì)相比，地理信息技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)十分明顯：首先，地理信息系統(tǒng)采集處理數(shù)據(jù)快速且高效，其數(shù)據(jù)采集質(zhì)量更高，數(shù)據(jù)來源更廣；其次，巖土工程勘察設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)內(nèi)容復(fù)雜，形式多樣，而地理信息數(shù)據(jù)庫就能夠準(zhǔn)確描述表達(dá)空間實(shí)體，且其圖形、圖像和屬性數(shù)據(jù)高度集成準(zhǔn)確，從而為勘察設(shè)計(jì)信息、科學(xué)構(gòu)建規(guī)范專業(yè)設(shè)計(jì)、分析評(píng)價(jià)和輔助決策模型提供了全面信息支持功能；然后，GIS中拓?fù)浏B加、緩沖區(qū)、數(shù)字地形等空間分析功能也能夠發(fā)揮其良好的分析效能；最后，GIS還具備高效的可視化操作效能，從而使得巖土工程勘察設(shè)計(jì)可視化操作平臺(tái)成為可能。

3巖土工程場(chǎng)地物性數(shù)字化——地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)

所謂的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)主要是基于區(qū)域化變量理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，通過變異函數(shù)來研究分析不同空間隨機(jī)分布的結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)以及它們之間的空間格局變異狀況，然后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)評(píng)估分析或者模擬相關(guān)數(shù)據(jù)離散波動(dòng)性，該學(xué)科包含了典統(tǒng)計(jì)學(xué)和空間統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)，主要就是針對(duì)地理地質(zhì)的特征進(jìn)行分析。在巖土工程勘察設(shè)計(jì)中，其勘察巖土性質(zhì)與地質(zhì)歷史和應(yīng)力等密切相關(guān)，尤其是巖土物性指標(biāo)與其所處空間位置有很大聯(lián)系，具備一定的空間相關(guān)性，而且這種相關(guān)性能夠在土層隨意兩點(diǎn)中體現(xiàn)出來，且兩點(diǎn)距離越大，其相關(guān)性會(huì)隨之減少，反之則增加。一般描述巖土空間自然相關(guān)性主要借助隨機(jī)場(chǎng)模型，利用方差折減系數(shù)來聯(lián)系巖土物性中“點(diǎn)”與其所處空間的變異性來綜合反映計(jì)算巖土物性相關(guān)距離，在分析巖土工程可靠性時(shí)就要依據(jù)該數(shù)據(jù)，這也是巖土工程可靠度研究的重要基礎(chǔ)計(jì)算分析工作。巖土物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)中，相關(guān)距離是其中重要的參數(shù)之一，一般土層剖面巖土物性完全相關(guān)距離以內(nèi)，兩點(diǎn)巖土物性完全相關(guān)，在限定相關(guān)距離意外，兩點(diǎn)巖土物性相互獨(dú)立，因此只要計(jì)算某工程特定土層巖土物性參數(shù)相關(guān)距離就能夠直觀了解該巖土地質(zhì)物性狀況，其相關(guān)距離計(jì)算方法主要有平均零跨法、相關(guān)函數(shù)法、遞推平均法、回歸模擬法等等，不同方法都有其相應(yīng)的理論依據(jù)，其應(yīng)用難易度和可靠度也都各有差異，各有其優(yōu)勢(shì)。

4巖土工程場(chǎng)地地層數(shù)字化——巖土工程建模

一、巖土工程施工技術(shù)的特點(diǎn)

1.隱藏性

巖土施工的過程中，會(huì)將各種工法的樁基和地下連續(xù)墻這一系列構(gòu)造隱藏于地下。并且工作人員在施工過程中施工的工序也隱秘完成。在完工后我們是看不到或者說不可以完全看到施工成果的。

2.復(fù)雜性

一個(gè)巖土工程的施工并不像想象起來那么簡單。首先它收到多種人為和環(huán)境的因素制約。施工工程需要的工種多，而且要求人員的密集性高，施工準(zhǔn)備時(shí)，其工作量也很繁重。但是即便以上說明都處在復(fù)雜之中，還是有一部分的因素起著方便性的作用，比如說在做現(xiàn)場(chǎng)工程勘察的作業(yè)時(shí)，所用的設(shè)備以及測(cè)試儀器都相對(duì)輕便和靈活很多。而施工時(shí)，工藝是很重要的。所以工藝的復(fù)雜是必然的，比方說不同的施工地點(diǎn)，即使是用同一種樁型和同一種工法，其施工工藝也必須要不同。

3.嚴(yán)格性

巖土施工的各個(gè)方面都是相當(dāng)嚴(yán)格地，比如說灌注樁，不但它的樁身結(jié)構(gòu)要嚴(yán)密，而且樁身使用的材料強(qiáng)度也必須有一定的高標(biāo)準(zhǔn)。并且在對(duì)灌注樁施工時(shí)，允許偏差一定要在要求范圍，不可偏差過大。

1巖土體環(huán)境和人類工程活動(dòng)的作用類型

1．1巖土工程的分類

依據(jù)質(zhì)能交換條件進(jìn)行分類，有三個(gè)作用類型，取出作用、帶入作用、和混合作用。在人類工程活動(dòng)中，帶入作用把物質(zhì)和能量加入巖土體中，利用質(zhì)能移動(dòng)的時(shí)機(jī)導(dǎo)致巖土體和生態(tài)之間進(jìn)而惡化。這些作用主要是人工灌溉和噴灑，固體廢物填埋和排污以及礦山采空區(qū)的回填作用等。工程活動(dòng)運(yùn)行的過程中，把一些巖土體不屬于內(nèi)部的不同物質(zhì)帶入其中，就可以形成巖土體環(huán)境的改變。對(duì)于取出作用來說將質(zhì)和能從巖石圈向外部進(jìn)行環(huán)境轉(zhuǎn)移，它主要包含礦山開采作用、地下水抽取作用和建筑材料的開采使用作用等。據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)表示，鑒于人類開發(fā)資源和建筑施工的進(jìn)行，每年全球移動(dòng)的土石量高達(dá)4×103km3之多，而從地下開采出的建筑材料和礦石量高達(dá)1.0×1011t，也就是說相當(dāng)于每人每年平均需要從地面的土壤和巖石圈中開采出25噸的不同物質(zhì)。最后一個(gè)作用類型“混合作用”在連續(xù)墻、修筑地下工程、開挖深基坑、港口碼頭建設(shè)和海岸帶改造進(jìn)行地下工程的活動(dòng)中，它是帶入作用和取出作用的結(jié)合產(chǎn)物。在實(shí)際的工作中，對(duì)形狀改變的巖土體和人類工程活動(dòng)分類很有必要，人們主張進(jìn)行人為性質(zhì)的剝蝕作用它主要是對(duì)礦山的蓋層進(jìn)行分離、土石挖掘和進(jìn)行農(nóng)業(yè)種植的平整土地利用等損壞了地質(zhì)構(gòu)成物質(zhì)，還更改了地表的外形，它們所產(chǎn)生的變化和天然動(dòng)力完全一致。而人為性的進(jìn)行搬運(yùn)是指在一些工程活動(dòng)像回填筑工程基礎(chǔ)、工程場(chǎng)地開挖和挖掘有價(jià)值的礦產(chǎn)。而對(duì)人為堆積作用來講人工堆積的方式是土的分布面積和厚度有一定的規(guī)模影響，例如具有標(biāo)志性的日本東京港地區(qū)，它就是由大片土地人工堆積建成的，填地范圍有40km2之多，使陸地面積可以最大化的擴(kuò)展;還有一些具有特點(diǎn)的例子如香港填海的土地面積就是全港面積的1.7%;現(xiàn)在廢渣填埋池的高度已和九層樓一樣高，而堆砌成的填埋池是馬尼拉市政府每天要將5600t的垃圾送往圣馬特奧鎮(zhèn)的一個(gè)廢渣填埋地填埋至今形成的。

1．2巖土體環(huán)境惡化與環(huán)境巖土工程問題

了解了強(qiáng)大的人類工程活動(dòng)，面對(duì)日益嚴(yán)重的巖土體環(huán)境變異，以及巖土環(huán)境改變所帶來的一系列的環(huán)境巖土工程問題值得重視。在現(xiàn)實(shí)中，出現(xiàn)的環(huán)境巖土工程問題的非常多，每個(gè)人從不同角度都可以得到不同的分類方法:依據(jù)成因性質(zhì)可以分成有自然地質(zhì)作用引起的自然型的環(huán)境巖土工程問題和次生型環(huán)境巖土由人類活動(dòng)引起的工程問題;根據(jù)不同的研究內(nèi)容把環(huán)境巖土分為環(huán)境衛(wèi)生工程和工程活動(dòng)引起的小環(huán)境巖土工程和環(huán)境工程中的大環(huán)境巖土工程等。

2針對(duì)環(huán)境巖土工程存在問題，進(jìn)行防治措施

2．1加強(qiáng)科學(xué)研究環(huán)境巖土工程學(xué)的學(xué)科