時間:2023-03-03 15:44:35
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1.1.我國工程地質研究部門引進和開發實用軟件。引進邊坡穩定計算程序用于滑坡、塌岸穩定分析,提高勘察成果的定量化判識水平;引進開發了勘探圖件、地質剖面制作程序及三維成像技術,開發并進一步完善“工程地質軟件包程序”,較好地解決了鉆孔成圖中的很多難題,也為地質平面及剖面圖的繪制起到了較好的輔助設計作用,取得了較好的效果。
1.2.結合工程實踐研究和開發新技術。我國工程地質研究部門開發邊坡斜面攝影成像技術用于工程實踐,提高了地質編錄工作效率,獲得了大量的工程地質數字信息;開發水電站樞紐區工程地質三維可視化建模與分析研究系統,已應用于生產之中。
1.3.積極引進并應用新的地質勘察和分析手段。在水電站勘察過程中,根據地質分析的需要,在右岸構造軟弱巖帶勘察中,使用了地震波CT測試技術;采用模型洞原位變形觀測分析地下洞室穩定性;在右岸構造軟弱巖帶穩定性分析、左岸地下洞室圍巖穩定性分析及溢洪道邊坡穩定性分析均采用了目前比較先進的三維彈塑性有限法分析和三維流形元分析方法,為穩定性評價和工程施工設計提供了可靠的基礎資料和參考依據。
1.4.其他新方法新技術的引進和應用。地下洞室圍巖分類、壩基巖體質量分類、邊坡巖體質量分類、邊坡穩定分析、巖體彈塑性理論、地質力學模型、巖(土)體物理力學性試驗方法的發展應用;電腦與工程地質軟件包的開發應用;勘測手段及鉆進取芯技術的提高、物探各種測試手段的廣泛應用強有力地促進了工程地質勘察中獲取工程地質資料周期的縮短和工程地質條件快速分析評價;充分利用網絡技術,進一步提高了地質專業勞動生產率。
近幾年,我國從生產需要出發,新技術新工藝得到很好地推廣應用:選取適合各類地層(的金剛石鉆頭,提高鉆進效率,降低生產成本;繼續完善大壩灌漿變形觀測和抬動觀測技術,確保壩體安全和工程質量滿足要求;在河床沖積層勘探中,采用了SM膠取芯技術,保證了試驗樣品的原始狀態,為沖積層特性研究提供了真實可靠的材料。.5水文勘測開發的電波流速儀,在電站簡易測流中投入使用,達到了預期的效果。近年,又開發出水情自動測報系統,現已逐步應用于大型水電站的測報中;為改善以往在水情測報中一直采用的點測量及測流時間過長等問題,水文勘測技術人員正著手對聲學“多普勒剖面流速儀(簡稱ADCD)”技術進行論證和調研,并逐步將此技術運用在對西部山區性河流的水情預報中,計劃通過不斷實踐和探索,最終實現水情的“瞬時”測量預報。
1.6工程物探在水電站開展了大范圍的河床沖積層地震波探測;應用聲波垂直反射波法、聲波CT法及紅外線熱成像三種相結合的方法,準確地探測到了壩體面板脫空等工程質量問題;在多項水利工程和多個水電站勘察中,應用高密度電法勘探方法,解決了水庫漏水問題和斷層構造發育范圍及深厚覆蓋層地質問題,且成效顯著。研究并應用“隧洞施工監控量測一體化”,“壩基巖體質量測試的空間分析”,“數字式全景鉆孔攝像系統”,“堆積體的綜合物理探測技術”,“大壩面板脫空綜合物理探測技術”,“小波變換在水電工程地球物理中的應用”等新方法新技術,拓展了物探的應用領域,提高了物探的探測精度。
2.勘察專題研究成果應用
2.1大型水庫庫岸穩定工程地質勘察成果應用20世紀80年代以來,采用了航空遙感技術與實地驗證相結合的方法,相繼對一批大型水電站進行了庫岸穩定性研究,為快速、高質量地評價庫岸穩定性及其他水庫工程地質問題發揮了良好的作用。形成了一套較完整的勘察、研究、評價、預測水庫區天然狀況和蓄水運行條件下庫岸穩定性問題的思路和工作方法,包括岸坡類型劃分及其變形破壞機制、庫岸再造及滑坡穩定性分析評價及預測、岸坡失穩及水庫誘發地震災害調查與分析預測、移民安置選點與處理措施建議等。該項目成果在后來開工建設的大、中型水電工程水庫庫岸穩定性地質調查中得到廣泛應用,提高了水庫庫岸穩定與移(居)民點調查地質工作效率及成果質量。
2.2大壩面板脫空無損探測研究與應用“大壩面板脫空無損探測研究與應用”是通過試驗比較論證提出了采用3種物探方法(聲波垂直反射法、遠紅外熱成像法、地質雷達法)進行綜合評價的方法。為消除大壩病害,采取相應的處理措施,提高大壩的安全性提供了重要的依據。與傳統的單一物探方法相比,本項研究成果具有多種方法互為驗證、利用了不同的物性差異特征﹑探測成果準確可靠的優點。大壩面板脫空的處理質量,節約了處理成本,而且具有廣闊的推廣應用前景,具有較高的經濟效益和社會效益。
2.3采用EH4進行深厚堆積體厚度探測應用該方法測量深度大,野外勞動強度小,生產效率高,現場測量直接成像,能十分清楚地辨別地下二度體的異常。該項新技術即EH4電導率成像探測非常實用。而該方法不受這些因素影響,較準確地探測出了堆積體厚度。研究成果及時運用于工程中,減少了工程量,節約了工程投資,節省了時間,經濟效益顯著。
2.4軟弱巖帶的工程地質特性研究成果應用:對壩址右岸構造軟弱巖帶的分布范圍和工程地質特性進行了大量有針對性的勘探以及室內和現場試驗工作,并完成了現場高壓固結灌漿試驗和現場滲透變形試驗,針對軟弱巖帶的工程特性、成因進行了系統的分析論證,對工程適宜性進行了分析評價,并提出了切實可行的基礎處理措施。該專題成果為可行性研究的經濟技術分析論證提供了堅實的基礎,對國內外同類工程的地質勘察和設計工作具有很好的參考價值。.5“深挖高邊坡快速地質編錄成圖技術”在高陡邊坡地質資料收集應用中取得了較好的效果。引進該項技術用于水電站具有針對性強、收效高、安全快速等良好作用。該技術運用攝影測量的原理,通過計算機軟件技術,完成高陡邊坡影像的正射、線畫圖的生成,從而完成了地質編錄工作。其技術特點:①在地質編錄生產中高效、實時;②減少現場工作量,提高工作效率;③利用無站標測量技術和手段可完成傳統方法無法完成的任務;④高邊坡計算機快速編錄成圖還可以不斷地積累邊坡數字化的編錄數據,為以后建立工程地質數據庫提供良好的數據源。該技術在小灣主體工程邊坡及壩基開挖中均有應用,可實現安全、高效、準確地進行地質編錄,通過軟件功能還可在圖像上對地質現象進行較精確的定位,這是傳統的地質編錄所難以做到的。
3.今后工程勘察技術在實踐中應用的總體思路
近幾年來,我國在高邊坡系統排水、錨索加固、復合支護、變形監測、標準化與動態設計方面有所創新和突破,網絡技術、數據庫技術、數字可視化技術、地理信息技術等不斷地被應用到勘察各專業,取得了一定的效果。在計算機建設上已實現局域網共享資源;基本實現計算機輔助工程勘察,達到信息化初始階段目標;由于工程勘察專業具有多樣性、復雜性、隨機性和數據海量性等特點,信息化水平還有待進一步提高。要密切關注、跟蹤、研究國內一流的工程勘察企業的技術水平和發展動態,通過加強行業協作及與國內高校、科研院所的密切合作,在引進、消化、吸收國內外先進技術的基礎上,進行技術創新。今后技術發展總體思路如下:(1)注重研究復雜壩基、高邊坡及大型地下洞室群巖體(圍巖)穩定性量化分析及三維地質數字模型軟件與三維成像技術,并對復雜巖體(包括軟弱蝕變巖體、大型松散堆積體、卸荷松動巖體、高地應力區巖體)成因機制、工程地質性狀、工程適應性進行科學試驗研究;同時開展區域構造地質科學研究及對水電工程開發、建設的影響。(2)重點研究水電水利工程地質綜合勘察技術,開展巖土工程和環境工程地質方面的研究并向深度拓展;開展地質災害勘察、防治與治理,地質災害險性評估方面的實踐與研究。(3)完善和提高目前使用的常規物探方法,使其應用技術水平達到或超過本行業平均水平,積極開展新技術、新方法的引進應用工作,結合目前物探應用技術的發展情況,對新技術、新方法進行重點研究。(4)廣泛應用全站型自動速測儀、全球衛星定位系統(GPS)、遙感技術(RS)、地理信息系統(GIS)于水利水電工程建設;在野外數據采集、處理、存儲、提供等方面逐步完善計算機技術在測繪領域的應用,以提高全數字攝影測量及全野外數字成圖的精度和速度,增加測繪產品的多樣化,滿足市場需求。(5)積極配合新的鉆探規程、抽水試驗規程、壓水試驗規程的貫徹實施。對勘探設備和試驗工器具進行重新整合,盡快開展“自由震蕩法”抽水試驗的研究工作,研制小口徑雙管鉆具軸承儲油密封系統,并研究特殊巖體取芯技術。(6)開發先進的水情自動測報軟硬件技術,自主開發改裝一些較先進適用的水文測驗儀器,特別是泥沙采樣器。加快水文數據庫的建設。
摘要:工程勘察在工程建設中具有重要的作用,如何積極采用新技術、新方法和新工藝,創新發展模式,提高勘察技術水平,縮短勘測周期,是工程勘察行業面臨的共同問題。為此,本文對近年來工程勘察新技術在實踐應用中的情況進行了介紹。
引言
巖土工程勘察在快速的發展過程中,不論是在體制還是在勘察方法、計算機輔助軟件、勘察報告編制等各方面工作都有了長足的進步,并且還在在不斷優化中。巖土工程勘察工作研究的主要對象是地基和基礎以及地下工程的關系。由于地基土是因地而異的,在接受一項巖土工程勘察任務時,必須明確該工程的主要技術矛盾是什么,需要解決哪些主要技術間題。在對設計意圖和設計要求以及建筑物荷載情況了如指掌的情況下,在巖土工程勘察實施過程中,根據工程的具體情況,就基礎及地下工程的設計、施工過程中可能遇到的問題,給以充分的論證和分析,最終提出經濟合理、技術可行的解決方案。只有這樣,巖土工程勘察才能提高勘察成果質量,才能有較大的市場。
一、巖土工程勘察的方法
1.1工程地質測繪。工程地質測繪是巖土工程勘察的基礎工作,一般在勘察的初期階段進行。這一方法的本質是運用地質、工程地質理論,對地面的地質現象進行觀察和描述,分析其性質和規律,并藉以推斷地下地質情況,為勘探、測試工作等其他勘察方法提供依據。在地形地貌和地質條件較復雜的場地,必須進行工程地質測繪但對地形平坦、地質條件簡單且較狹小的場地,則可采用調查代替工程地質繪。工程地質測繪是認識場地工程地質條件最經濟、最有效的方法,高質量的測繪工作能相當準確地推斷地下地質情況,起到有效地指導其他勘察方法的作用。
1.2勘探與取樣??碧焦ぷ靼ㄎ锾健@探和坑探等各種方法。它是被用來調查地下地質情況的并且可利用勘探工程取樣進行原位測試和監測。應根據勘察目的及巖土的特性選用上述各種勘探方法。物探是一種間接的勘探手段,它的優點是較之鉆探和坑探輕便、經濟而迅速,能夠及時解決工程地質測繪中難于推斷而又急待了解的地下地質情況,所以常常與測繪工作配合使用。它又可作為鉆探和坑探的先行或輔助手段。但是,物探成果判釋往往具多解性,方法的使用又受地形條件等的限制,其成果需用勘探工程來驗證。鉆探和坑探也稱勘探工程,均是直接勘探手段,能可靠地了解地下地質情況,在巖土工程勘察中是必不可少的。其中鉆探工作使用最為廣泛,可根據地層類別和勘察要求選用不同的鉆探方法。當鉆探方法難以查明地下地質情況時,可采用坑探方法??犹焦こ痰念愋洼^多,應根據勘察要求選用。勘探工程一般都需要動用機械和動力設備,耗費人力、物力較多,有些勘探工程施工周期又較長,而且受到許多條件的限制。因此使用這種方法時應具有經濟觀點,布置勘探工程需要以工程地質測繪和物探成果為依據,切避盲目性和隨意性。
1.3原位測試與室內試驗。原位測試與室內試驗的主要目的,是為巖土工程問題分析評價提供所需的技術參數,包括巖土的物性指標、強度參數、固結變形特性參數、滲透性參數和應力、應變時間關系的參數等。原位測試一般都藉助于勘探工程進行,是詳細勘察階段主要的一種勘察方法。原位測試的優點是試樣不脫離原來的環境,基本上在原位應力條件下進行試驗所測定的巖土體尺寸大,能反映宏觀結構對巖土性質的影響,代表性好。試驗周期較短,效率高尤其對難以采樣的巖土層仍能通過試驗評定其工程性質。缺點是試驗時的應力路徑難以控制、邊界條件也較復雜有些試驗耗費人力、物力較多,不可能大量進行。室內試驗的優點是試驗條件比較容易控制邊界條件明確,應力應變條件可以控制等入可以大量取樣。
1.4現場檢驗與監側?,F場檢驗與監測的主要目的在于保證工程質量和安全,提高工程效益。現場檢驗的涵義,包括施工階段對先前巖土工程勘察成果的驗證核查以及巖土工程施工監理和質量控制?,F場監朋則主要包含施工作用和各類荷載對巖土反應性狀的監測、施工和運營中的結構物監測和對環境影響的監測等方面。檢驗與監測所獲取的資料,可以反求出某些工程技術參數,井以此為依據及時修正設計,使之在技術和經濟方面優化。
二、巖土工程勘察常見的問題
2.1勘察質量不高。目前許多勘察單位已實行企業化,由原來的行政撥款改為自負盈虧,勘察任務也由原來的上級下達改為單位自找。于是,有的勘察單位為了眼前利益,放松了對勘察質量的管理,造成勘察成果質量下降。主要表現有:第一,由于勘察工作量不足,為了能爭取任務,只好壓低預算價,但又要利潤,就減少工作量,該做的項目不做或者少做;其次,是鉆探、測試及取樣不符合規范要求,現場勘察時,為了搶速度,鉆探取樣不執行規范,往往是2~3m才提一次鉆,結果往往造成分層位置不準確,或漏掉一些特殊的地質現象,如薄的軟弱透鏡體,小裂隙等。此外取樣時,有的不用取樣器,而直接從巖芯管中取原狀土樣。更有甚的是個別單位原位測試時,現場只做少量幾個,其余的照此編造了事。
2.2勘察綱要編制不完整。部分單位勘察綱要內容不完整,甚至未經審核審定就施工。也沒有勘探點平面布置圖。個別單位甚至無勘察綱要。責任人簽名或儀器編號填寫不全。如室內土工試驗、野外施工記錄、靜探試驗記錄缺責任者簽名及試驗日期,缺乏可追溯性,部分漏簽、部分自動記錄靜探數據無責任人簽名。不少單位對勘察原始資料的校審未真正落到實處少數單位原始資料歸檔制度不完善,有的原始資料缺失。
2.3忽視生態環境的論證。一些勘察單位對巖土工程設計、施工論證不足,其結果是導致災難性后果。如建筑場地四面緊鄰高層建筑物或馬路,對于這種建筑場地,巖土工程勘察時,除了按高層建筑巖土工程勘察規定的一般要求進行外,還應重點論證工程施工及運營時對周圍環境的影響,但勘察報告中常常忽略這方面的工作,致使無法滿足巖土工程施工及設計的要求?;娱_挖時使用的很多技術手段很難取得預期效果,反而造成很大的經濟損失。
三、強化巖土工程勘察的措施
3.1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。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。
3.2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。
3.3加強勘察設計單位的質量認證,健全質量管理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。:
3.4采用先進的巖土工程勘察技術在巖土工程勘測中,為了避免勘探點布置的隨意性,可使用克里格法。在巖土工程分析評價中,為提高精確度,可使用多道瞬態面波勘探技術和高密度點法。巖土工程勘測中,為了準確確定地基承載力特征值,可使用回歸分析。巖土工程勘測資料的整理中,為了保證成果的正確性,應使用計算機進行處理。
參考文獻:
2.基坑勘察技術發揮作用應遵循的規則
2.1根據基坑的開挖深度及巖土工程條件確定勘探范圍。基坑布置勘探點時應注意孔位起碼要設置在基坑深度的一倍以上,當需要錨桿時基坑的勘探點要保證在基坑深度的兩倍以上,而當基坑的無法布置相應的勘探點時勘察人員需要結合相關的勘察資料與施工現場的場地條件進行綜合分析以最終得出更為精確的勘察方案。
2.2勘探點的具體布置。巖土工程施工中基坑的勘探點應以15米至25米的間距沿著基坑的邊緣進行布置,而當施工現場的巖土土質屬于軟弱土層、暗溝或巖溶等復雜的地質條件時勘察人員應結合GIS系統或物探技術等巖土工程中常見的勘探技術對土質進行勘察以詳細的總結出地質分布情況并結合利用GIS的制圖功能對地下土質情況進行圖標繪制,進而適當加密勘探點以強化勘察質量。
2.3基坑周圍勘探孔的深度設置?;又車目碧娇椎纳疃仍O置應保證在基坑深度的兩倍以上并結合抗拔樁設計樁長綜合確定,以保證穿過軟弱下臥層并滿足設計樁基驗算要求。
2.4強化對地下水的勘察。利用GIS或物探技術對基坑下方的地質、水文情況進行勘探,如果基坑下方有地下水則應利用各種勘探技術查明含水層的埋深、厚度以及分布情況,這樣更有利于勘探人員結合具體的資料對地下水的類型、補給以及排泄條件進行確定。當基坑下方有承壓水時應采取分層測量的方式查明其水頭的高度,以最終精確計算出其含水量及承壓性。
2.5基坑降水情況的處理。巖土工程中由于地下含水量過高會對基坑的穩定性能造成一定的影響,因而有必要適當降低基坑中的水位,在進行降水作業的過程中應當采用抽水試驗的方法對各個含水層的滲透系數與影響半徑進行測定,并將其最終結論明確的體現在勘察報告中。
軟土勘察包括:對軟土固結狀況進行勘察,分析總結其變形、強度特征及伴隨應力變化的整體規律,并掌握其結構破壞對變形與強度的影響程度;勘察軟土的層理特征、形成方式、表層硬殼厚度、立體分布的均勻性、底部硬土層狀況、分布與發展規律、埋藏深度及滲透性能等;了解地下水埋藏狀況,探討軟土對安全保護措施、施工材料級周圍環境的影響;勘察軟土內包含的地形地貌差異、河道與填土的分布深度及范圍等。
1.2軟土地基勘察的工作準備
(1)等級確定:巖土工程勘察應依據工程形成,按照干巖土工程勘察規范在對地基復雜程度、地基設計、現場場地復雜狀況分析的基礎上,與工程實踐相結合開展等級劃分,如若某軟土工程依照規范設定為二級,則場地等級與復雜程度等都應依據二級標準,也就是場地中包含灰色粉質土、雜填土、中粗砂、粉質土、粉質粘土及細砂等土質成分,所以工程勘察等級定為乙級。
(2)工作量與勘察手段確定:工程勘察前應先估算工作量,初步確定需用的勘察技術手段;如對建筑周圍的勘察點不知,孔深與間距確定及鉆孔數量計算,由此整理匯總為整體工程所需的工程量及總采樣數量;整理完成后制定恰當的工程流程并選用有效勘察手段。
(3)取樣數量:在前期土壤勘察基礎上可相應的制定試驗取樣位置與數量,以保證在標準時間內完成樣品檢測;取樣數量的設定還要以工程量為依據,明確勘察試驗的具體時間流程,以確保試驗充分。
(4)工程水文狀況:勘察過程中應及時了解工程周圍的水文狀況,如掌握地下水的排泄、徑流情況等。由于地下水對軟土地基影響較大,地下水的波動可能會造成勘察失誤,所以應根據地下水狀況實行有效的勘察及試驗手段,以防止周期性地下水波動干擾勘察試驗結果。
2軟土地基工程勘察技術要點
2.1調查測繪
調查測繪中需注意的要點包括:軟土層厚度、埋深與層間性質類型;軟土分布范圍、形成方式與基地低層類型;地下水排泄與補給狀況及其與地表水的水利聯系;軟土內砂夾層的顆粒成分、厚度及透水性能;軟土地基上已完成建筑對于地基變形及強度的影響;軟土地基分布路段的地貌、地形及第四紀地層沉積聯系。
2.2勘探點布置及深度
(1)勘探點應以建筑周邊線及角點為依據進行布置,對于地基的主要受力層或下臥層起伏過大的部位應加設勘探點以探測其變化過程;對于單棟高層建筑,需符合地基均勻性評價標準,勘探點布置應在4個以上;對于建筑密集區域,勘探點可適當減少,但應保證各棟建筑含有1個控制性勘探點;
(2)勘探孔深度應能控制地基主要受力層,若基礎底面寬度在5m以下時,勘探孔的深度對獨立柱基礎應大于基礎底面寬度的1.5倍,對條形基礎應大于基礎底面寬度的3倍,且均應在5m以上;當存在大面積軟弱下臥層或地面堆載時需適當調整控制性勘探孔深度;高層建筑的一般性勘探孔深度應為基底下基礎寬度的0.5~1倍,且應深入至穩定地層。
2.3鉆探
鉆探是進行巖土工程土層劃分的關鍵環節,其主要用于探測軟土顏色、厚度、層位、狀態,掌握地下水的排泄條件、徑流方式及埋入深度,了解巖土層的基本物理學性質指標等。鉆探技術要點包括:
(1)對于軟土的取樣應盡量使用薄壁取土器靜壓法,由取樣到試驗的整體過程都應采取有效保護措施,以避免樣品收到水分流失、變形及擾動等外界環境條件影響;
(2)對于鐵路或高速公路軟土地基巖土工程的勘察,為防止軟粘土收到擾動和地層性質受到破壞,通常采用干鉆法;若需選用泥漿護壁回轉鉆進時,應采取保護措施以保證軟土地基結構變化不會對土層原始物理力學性質造成影響;
(3)鉆孔數量與質量應符合施工方案標準,鉆孔深度需滿足變形與應力設計計算要求;鉆探時各項深度數據都通過丈量采集,累積測量誤差應控制在5cm以下。
2.4測試
(1)原位測試:①剪切波速測試應在沿線選取具有樣本代表性的地段開展,以保證軟土震陷評價的有效性和地基剛度、巖土動力學參數、阻尼比計算的準確性;合理劃分建筑場地搞震設計類別,對于場地地基的卓越周期計算要以樣品性質為依據;②十字板剪切測試應選取代表性路段沿深度方向對地基穩定性存在不同程度影響的軟土層進行測定,勘察在無排泄條件下土層的參與抗剪強度、抗剪強度及靈敏性指標;準確計算地基承載力以確定軟土地基臨界高度,分析軟土固結歷史;測試點的安設間距應符合各代表性路段的每段軟土低層內都存在大于兩組的有效現場剪切標準;③靜力觸探可利用貫入阻力的變化探查軟土在垂直和水平方向上的狀況,并可依據勘探資料和土層劃分狀況,分析軟土的變形模量、承載力、類別等其他力學性能指標;其觸點間距可依據場地環境類型進行確定。
(2)軟土剪切試驗:若軟土的卸載和加載頻率過高,其內部水產生的空隙水壓消散速率同時出現變化,此時應選用自重壓力預固結德爾不固結排水三軸剪切試驗;對于透水性能較差的粘性土質可選用無側限的壓強度試驗或十字板剪切試驗;對于可能出現較大突變項目的土體在探測其殘余剪切強度時可采用動態扭剪切試驗、蠕變試驗和動態三軸試驗;對于軟土排水速率快但施工精度較慢可采用直接剪切試驗或固結不排水三軸剪切試驗。
(3)室內測試:為有效評估地下水對建筑材料的腐蝕影響,應對地下水開展水質化學分析試驗;對于力學試驗中的加荷標準與級別、應力及路徑條件、試驗邊界條件確定等應以工程現場地質環境作為主要參考,并結合運營期、預壓期、施工工期等進行綜合分析判定;試驗項目也能夠包含前期固結壓力、酸堿度、有機物含量、天然快剪、壓縮系數、液限、粒徑成分、天然密度、固結快剪、天然含水量等。
近年來,由于科技水平提高,巖土工程地質勘察設備和技術也不斷提高,這也要求巖土工程地質勘察人員也需要具備更高的技術素養和實際操作能力,才能正確使用先進的勘察設備。但是,實際巖土工程一線地質勘察工作人員為農民工,他們不具備專業的技術知識和操作技能,也缺乏相應的安全意識和質量意識,導致地質勘察質量難以得到保證。不僅如此,許多巖土工程地質勘察工作的工期較短,促使勘察人員采用不規范、不科學的方法進行巖土勘察,導致勘察結果與實際結果的誤差較大,嚴重干擾正常的巖土工程地質勘察工作,得出的勘察結果報表也不具有真實性。
1.2勘察方法
勘察方法問題主要表現在勘探鉆進方法單一和取樣方法不合理上。鉆井措施需要根據地質條件選擇勘探方法,這要求勘探單位對工程情況進行詳細的地質調查,在根據勘探與布置勘探工程的結果選擇勘探方法。但是一些勘探單位在未進行地質調查的情況下直接使用電力設備和機械設備進行鉆進,不僅增加勘探時間,也消耗更多的資源。在取樣方法上,勘探單位未根據設計勘察點的實際情況進行取樣。如有些人員對軟弱下臥層不進行取樣分析,甚至因為表面上滿足不少于件組的要求而將應當分層的層位加以合并,對數據的變異性不作檢驗、剔除??辈旖Y果經不得推敲,嚴重影響工程設計和建設質量。
1.3市場制度
雖然近年來我國巖土工程地質勘察單位的數量顯著增加,但地質勘察市場化程度并不高,地質勘察市場制度嚴重缺失,市場調節作用失靈。而且許多新成立的地質勘察單位存在許多“水分”,存在許多皮包公司和外掛單位,嚴重擾亂地質勘察市場秩序,加劇行業內惡性競爭。激烈的惡性競爭導致一些地質勘察企業或單位為搶占勘察市場,采用壓低報價方式提高市場競爭力。這種做法導致地質勘察單位為減少損失而采取偷工減料方式降低勘察成本,最終影響地質勘察質量。
2.巖土工程勘察質量控制對策勘察
2.1建立高水平勘察隊伍
針對當前許多一線地質勘察人員非專業人員問題,首先可通過招聘方式引進專業人才,鞏固一線地質勘察隊伍,提高專業勘察能力。此外,還應針對當前一線勘察人員專業水平較低、知識結構陳舊問題,應加強人員培訓工作,實現知識結構更新與新技術設備推廣,提高巖土勘察工程人員的專業素質。最后,建立有效的激勵機制。如建立兩支或以上勘察隊伍,實行內部競爭制度,促使勘察人員主動提高自身專業水平。
2.2運用新的勘察方法和技術
運用新的勘察方法和技術不僅可以提高勘察效率,還能提高勘察結果的質量和準確性,提高取樣工作的精度。在選擇鉆進方法上,勘察人員要嚴格根據勘察規范做好實地地質勘察工作,并以此為基礎選擇正確的鉆進方法;再結合更先進的鉆探設備,改進傳統鉆探技術方法的不足。提高勘察方技術和方法的數字化水平,國際工程施工所采用的先進的設備一般都是數字化管理、智能控制。我國許多較為先進的巖體勘察部門也已經引進了先進的數字技術替代了傳統的勘察技術。例如地形勘測方面,傳統地形勘測需要借助手工測量,容易引起較大的誤差。如采用新型數字化設備,可以方便地得到較為精確的測量結果。對于取樣問題,應控制取樣質量。如根據不同地質條件的不同選取不同的樣本,如不同深度、不同類型的地質樣本。
2.3完善巖土工程地質勘察制度
針對地質勘察市場混亂問題,必須建立有效的勘察監督制度,實行嚴格規范的勘察監督制度對勘察工作進行有效的監督,實行事前、事中和事后控制相結合,最大限度避免不當行為,保證勘察質量。嚴格市場準入機制,建立注冊土木工程師制度。市場因素對勘察質量主要由于地質勘察資質門檻不高,導致地質勘察企業水平參差不齊。因而應盡快實施注冊土木工程師制度,控制地質勘察企業及個人的職業資質。最后,加強勘察涉及單位的質量認證,健全質量管理。如采用PDCA循環思進行巖土工程勘察的實施和管理,提高勘察設計能力。
巖土勘探工程是通過鉆機鉆進地表中,并在地下形成圓柱形的鉆孔,從而從鉆孔中來獲取不同深度的巖芯、土和水樣品,獲取后的樣品經過實驗室分析后所得到的資料即是勘探的基礎數據。進行巖土勘探時不僅工藝較為復雜,而且具有較強的綜合性,因此需要準確劃分地層和測定界限,還要做好原位測試工作,對原狀土進行采集,所以在巖土工程勘察中,勘察質量往往取決于鉆探技術和鉆探方法的好壞。
1.1鉆探設備
在進行巖土工程勘探時,進行鉆孔所需要的所有裝備都可以稱之為鉆探設備,其不僅包括鉆機、鉆探用泵、空氣壓縮機、動力機和傳動裝置,同時還包括與之配套的鉆塔、擰管裝置等。其以整體式和組裝式兩種裝載方式存在,而在整體式中還可以將其分為固定式、拖引式和自行式。而且鉆探設備按其用途不同還可以進行多種劃分,其應用的領域也較為廣泛,部分專用鉆探設備則專用于其領域內的鉆進工作。巖土工程勘探時,通過巖芯鉆探設備和取樣鉆探設備來實現對地質的取樣勘察。
1.2鉆進方法
在巖土工程勘察過程中,在進行鉆進過程中所采用的一切方法即稱為鉆進方法。在實際鉆進過程中,可以采取的鉆進方法較多,不論是按鉆進工藝,還是鉆進時是否采取巖芯或是回轉鉆進時破碎巖石所使用磨料的不同,都可以將鉆進方法分為不同的類型。但無論哪種鉆進方法都是為了在鉆進過程中能夠實現破碎孔和破碎井底巖石的需要。
2不同地層的鉆探工藝
2.1粘性土
(可塑偏軟/硬粘性土)針對軟弱粘性土強度低、壓縮性很大且滲透系數很小、觸變性及流變性大等特點,可采取重錘沖擊鉆進和長/短螺旋鉆進,如果鉆探環境位于地下水位以下,可采取套管螺旋鉆進或沖擊回轉鉆進。重錘沖擊鉆進效率比較低,且對孔底附近一定范圍內地層有擾動。螺旋鉆進通過電動機帶動螺旋鉆桿在鉆壓作用下使鉆頭回轉吃入地層,將地層按螺旋線逐步切削,切刮下的土質碎屑沿螺旋葉片上返到孔口,該方法鉆進效率高且不用清洗設備。長螺旋鉆進直徑應小于1m,深度不超過15~20m之間。短螺旋鉆進屬于非連續型鉆機,較之長螺旋鉆效率稍低,其孔徑多在2~3m內,鉆進深度一般小于30m,最深不超過50m。沖擊回轉鉆進對泥漿比例要求較高(表1),避免水流將鉆進土層沖散混入泥漿。必要時可在回次終了時,停止送水,增加干鉆進尺距離已獲得土層樣品,或采用雙動雙管取心鉆具。對于硬塑狀粘性土,一般的螺旋鉆進在土的粘性較大時易發生埋鉆或鉆桿折斷的現象,且對土層擾動較大,應盡量選用小肋骨鉆頭,沖擊回轉鉆進方法。沖擊回轉鉆進技術分)液動、氣動和氣液混合動力三種,具有效率高、鉆具轉速低、鉆頭壽命長和孔內事故少等特點。液動沖擊回轉鉆進以清水或泥漿形成高壓作為動力,鉆孔直徑一般為56~130mm,最大不超過400mm,鉆孔深可達800~1000m;氣動沖擊回轉鉆進以高壓空氣為動力,鉆孔直徑介于65~228mm之間,最大可達到762mm。施工中應先慢速鉆進,使鉆頭切入土層后改用中速轉進,可加快鉆進速度且鉆具提升阻力小。
2.2砂層
該地層的鉆探工藝與砂粒粒徑有很大關系,且受地下水影響較大。螺旋鉆進適合砂土中粘粒含量較高且砂粒主要為粉細砂的地質環境,如果需深孔鉆進,可在施工后期換用小直徑螺旋鉆。粉細砂雜粘性土情況下,應降低鉆速,減小鉆進壓力,泵量調整至適中?;卮谓K了前,應以泥漿清洗鉆孔,將孔內懸浮的粉細砂帶入泥漿池后方可停泵,減小沉砂卡鉆事故發生的幾率,停泵后干鉆0.3~0.5m,確保巖心不脫落。對于中粗砂、礫沙以及地下水位以下的沙土,一般采用品字形硬質合金鉆頭,低轉速,灌漿泵吸反循環鉆進,過程中需不斷浮動鉆具,慢提快放,形成空底反循環。因鉆頭外徑略大于巖芯管,所以能很好地約束巖芯管,確保巖芯的原始結構。沒回次終了前,以泥漿清洗鉆孔,去除空中懸浮粗、礫沙,防止沉砂卡鉆。最后停泵干鉆0.2~0.3m,停止浮動鉆具精細干燒,防止鉆孔周壁坍塌造成廢孔,并帶出巖芯樣品。
2.3卵石層
在卵石層進行鉆探時,其工藝受到的影響較多,所以在不同的地層條件下需要采用不同的鉆探工藝來進行勘探工作。對于較薄地層情況下,可以利用泥漿護壁回轉方法進行鉆進,而當遇到較厚地層時,在粘性土含量較低的情況下,則可以利用跟管進行鉆進,確保進尺的連續性和順利性。利用回轉鉆時時則適用于地層密實度較高的情況,這樣可以有有效的起到保護孔壁坍塌的發生。為了確保孔壁能夠得到有效的保護,必要時也可以采用投入粘土球的方法進行鉆進。而一時有塌孔現象發生時,則需要采取必要的措施,往往是通過加大泥漿濃度,或是在鉆到一定深度后拔出鉆具放入跟管的方法來繼續進行鉆進,而且在對鉆進的速度進行有效的控制。利用反絲套管來避免出現絲扣脫滑現象的發生。另外在砂層和卵石層鉆進時,則需要采用高質量的泥漿進行鉆進,有效的起到保護孔壁的作用。
我國已建江河堤防工程總長20余萬公里,98特大洪水后尚有大量堤防工程正在規劃建設中。許多已建堤防工程過去基本上沒有進行過真正工程意義上的工程地質勘察,更談不上各大江河湖海堤防工程系統化規范性的地質資料的匯編與分析整理工作。正因為如此,許多堤防工程在98特大洪水期間險象環生,出險堤段堤基的地質條件沒有足夠的資料可供搶險分析,為確保萬無一失,只能按最壞情況進行搶險,其人力物力的巨大付出實在是不得已而為之;洪水期間上至中央下到地方的各級領導以及全國人民的精神緊張程度和精力耗費更是無法用實物價值去衡量。如此被動局面,一方面是大自然教訓人類的生動一課,另一方面則是祖先給我們留下的世紀難題。
建國以來,隨著大規模工程建設的需要,工程地質專業從無到有,日益發展壯大,成為國家工程建設不可缺少的重要基礎性專業。工程地質勘察的法規性準則也逐漸成熟與完善,與工程地質相關的規程規范相繼出臺,并結合工程實踐的反饋信息進行修訂修編。水利部1997年2月了行業標準《堤防工程地質勘察規程》(以下簡稱《規程》,編號SL/T188,同年5月1日起實施),這是我國堤防工程地質勘察的第一部法規性行業標準。而國家標準《堤防工程設計規范》(以下簡稱《規范》,編號為GB50286-98,自1998年10月15日起施行)則是98特大洪水之后出臺的。特大洪水前后出臺的這兩部法定標準或許是歷史的巧合,也許是歷史的必然。巧合與必然都說明這樣一個事實:工程地質是工程建設的基礎和偵察兵,具有超前意識和預見性,信不信由你。
《規程》頒布前的堤防工程地質勘察工作基本上沒有什么標準?!兑幊獭奉C布后,地質工作有規可循,有法可依。更為98特大洪水后大規模堤防建設奠定了基礎。首次頒布此《規程》,與工程實際存在一些差異再所難免。《規程》實施三年多來,主要存在三方面的問題,一是《規程》本身的實踐性與可操作性問題;二是地質師對《規程》的理解程度與把握尺度;三是人們對堤防工程地質勘察的認識程度與理解程度。近兩年來,生產第一線的廣大地質師對《規程》提出了許多好的意見和建議,我們在工程審查過程中,也在逐漸地深化對堤防工程和《規程》的理解,力求較準確地把握審查尺度,緊密地與工程實際相結合,避免教條和呆板地執行《規程》中明顯與工程實際不相符合的條款,要求客觀地、創造性地應用和執行《規程》,同時也強調執行《規程》的嚴肅性。
近年來,堤防工程地質勘察工作基本上可以滿足堤防工程設計與施工的要求。隨著工程實踐經驗的積累和對堤防工程深層次的認識與理解,一些具有全局性和普遍性的問題,迫切需要提出來進行討論,以便引起足夠的重視。
2堤防工程隱患與險情分類
2.1分類的意義與原則
堤防工程存在隱患出現險情,導致大洪水時十分緊張。大規模的堤防工程建設正是針對隱患和險情而提出來的“整險加固”或“除險加固”。顯然,對隱患和險情實施科學分類,不僅是從實踐上升到理論的成熟過程,也為堤防工程的勘測設計工作明確了任務,同時為“加固”工程指明方向,提供依據。
在分類之前,我們先給出險情和隱患的定義:
險情是指正在發生或發生過程中被搶險保住了的事故堤段,具有直觀性,措施明確性等特點。針對險情,需要分析出險原因,界定險情性質,預測再次出險的可能性,落實工程措施,確保大堤安全。
隱患是指尚未發生或可能將要發生險情的事故堤段,具有隱伏性,隨機性,再生性等特點,更需要技術人員的分析判斷,以便對癥下藥,采取措施消除隱患。
險情與隱患有明顯區別但又并沒有嚴格的界線,往往在險情中存在著隱患,在隱患中孕育著險情。辯證地看,險情是隱患發展到一定程度后的質變或必然結果,隱患是潛藏著的險情。從過程時態來看,險情是現在進行時或過去完成時態;隱患是過去、現在和將來組成的全過程時態,或單個過程時態。
本文分類的原則主要體現在:水工建筑物(堤身、穿堤建筑物)與天然地質體(堤基)區別開來,出險堤段和存在隱患的堤段與非出險堤段和不存在隱患的堤段區別開來,再按險情和隱患的性質進一步細化,作為指導后續工作的綱要。
2.2堤防工程險情分類
按出險部位可分為堤基險情、崩岸險情、堤身險情和穿堤建筑物險情,這是出險時首先要明確的基本類型。前兩類與地質條件直接有關,后兩類與地質條件間接有關??蛇M一步劃分如下:
(1)與地質條件與河勢演變均有關系的險情:崩岸險情,具有可預見性、直觀性、發展性和多變性特征。
崩岸類險情多發生在河流凹岸迎流頂沖或深弘逼岸區段,地質條件往往是抗沖刷能力較差的細砂類土或粘性土。由于河水位與河勢流態的變化關系,有的崩岸險情并不發生在洪水期(高水位)而是在退水期(低水位),因此可以進一步將崩岸險情分為洪水期崩岸險情和枯水期崩岸險情,前者搶險緊張,后者可以從容對待。
(2)與地質條件直接有關的險情(主要為堤基險情,包括穿堤建筑物地基險情):堤基滲透破壞險情、堤基滑動破壞險情和堤基沉降破壞險情等。
堤基滲透破壞險情具有一定的隱伏性,往往不易準確判斷,洪水期發生的滲透破壞實例與理論計算有較大出入。另外,還需注意將承壓水性質的滲透破壞與堤基接觸沖刷或砂性土堤基滲透破壞區別開來,因為滲透破壞機制不同,工程措施當然也不一樣。
存在滑動或沉降破壞險情的堤段,堤基大多分布有軟弱土層,土體抗剪強度低,壓縮系數大;另一類滑動或沉降破壞是隨著崩岸險情而產生的,此類險情危害最大,搶險最困難。此外,堤基內或堤基外可能存在陡坎或堤坡太陡,或堤身填筑施工速度太快,都可能出現類似破壞。
以上險情實際上也就是我們通常要求界定明確的堤防工程的三大主要工程地質問題:崩岸、滲透破壞、滑動或沉降破壞。
(3)與地質條件基本無關或關系不大的險情(主要為堤身險情):堤身滲透破壞險情(與堤身質量有關,如堤身土體的密實程度、填筑土體的滲透性質和堤身單薄等)、堤身滑動破壞險情和堤身沉降破壞險情等。
2.3堤防工程隱患分類
按隱患存在的部位可分為:堤身隱患、穿堤建筑物隱患和堤基隱患。
按隱患的性質可分為:常規患和特殊患。
常規患:堤身單薄,堤坡太陡,填筑質量差,填筑體中存在砂性土夾層,有明顯的堤身裂縫等。與地質條件直接有關的主要為堤基類隱患(包括穿堤建筑物地基)。例如上覆粘性土層薄,或本身即為砂性土堤基(包括淺層砂性土透鏡體),存在滲透破壞的可能性;堤基有軟弱土層分布,存在滑動穩定問題。
常規患具有直觀性和可檢測性,隱患的分析和工程處理措施都較為明確,一般情況下可以通過常規性的堤防工程維修加固予以消除。
特殊患:進一步可分為隨機患(堤身或堤基隨機分布有生物洞穴、植物腐爛物等)、再生患(生物洞穴類隱患具有再生性)、人類活動留下的隱患(例如城市區與堤外江河相通的早已被廢棄了的各類排泄管道,工程勘探留下的封堵不合格的鉆孔等)以及地質條件不明的堤基隱患等等。
特殊患規律性差,檢測困難,在洪水期一旦演變成險情,其突發性質增加了搶險難度。
2.4險情和隱患與堤型之間的關系
堤防工程的主體~防洪大堤,絕大多數為就地取材填筑的土堤類型,由于筑堤的歷史條件、筑堤材料、自然環境等等因素復雜,為后人留下了長期隱患,洪水期險情不斷,令人心驚。鑒于土堤存在的這些問題,近年來一些城市區的堤防工程比較傾向于改土堤為混凝土防洪墻(堤)?;炷翂梢曰九懦躺黼[患和險情,但卻增加了堤基的出險負擔。一是堤基的受力條件發生了較大變化,原來的土堤是大面積分布荷載,混凝土墻改為集中荷載;二是堤基較長滲徑變為水頭集中的較短滲徑?;炷翂︼@然對堤基地質條件提出了更高的要求,這是地質工作需要重視的。
另一方面,險情和隱患與堤防工程的擋水性質在很大關系。例如一些丘陵山區城市堤防工程,其擋水性質為暴漲暴落,遠不能與長江中下游堤防工程高水位較長時間運行情況相提并論,其險情和隱患的性質也是有差別的,需要區別對待。而《規范》中只是對堤防工程的等級標準有所規定,并沒有對反映出險情和隱患與等級標準之間的關系,需要由有經驗的地質師和設計師根據具體情況去理解與把握。
3堤基工程地質分段
3.1堤基工程地質分段存在的問題
自然界的地質條件千差萬別。堤防工程是長距離線狀工程,跨越了不同的地質單元,不進行分段分類區別對待顯然是不行的。堤基工程地質分段又稱堤基工程地質分類。在實際工程中,一些勘測設計單位不進行工程地質分段,或分段不合理,或即便是進行了地質分段,但其巖土體的物理力學參數又不進行分段統計分析,工程地質條件明顯不同的堤段沒有區別開來。還有一些堤基工程地質分段的結果不同程度地存在自相矛盾性,對工程設計和工程措施的選定缺乏針對性。當然,更多的情況是工程地質分段的合理性與科學性不足。
例如某設計院參加過大量堤防工程地質勘察,有豐富的堤防工程地質勘察經驗,他們進行堤基工程地質分段所考慮的因素有:上覆粘性土層的厚度、外灘寬度和歷史險情等,將堤基分為工程地質條件好、較好、較差和差四個等級。如此分段其大原則沒有什么問題,但對于一些特殊組合則不易明確。例如,某堤基段其上覆粘性土層足夠厚,堤內也沒有任何險情,但堤外無灘,受水流沖刷崩岸嚴重,是典型的險工險段。將這種堤段分成工程地質條件差或較差都不一定合適。因為出現的險情不是堤基本身的工程地質條件差,而是堤外腳受水流沖刷產生的崩塌或塌滑,且在不同水位條件下其險情不同,與江河水流及河勢變化都有關系。顯然,崩岸類險工險段在堤基工程地質分段時應結合河勢水流特征單獨進行分類,以便于有針對性考慮工程處理措施。例如對某一類崩岸問題,拋石護腳是有效的,而另一類崩岸問題或許要與“丁壩”挑流改變流態相結合才能從根本上解決問題,或者無建“丁堤”的條件,則需考慮“樁”、“籠”等工程措施。
另一方面,對于堤基工程地質條件用“好”與“差”來評價,其針對性不強。例如,存在滲透破壞的堤基劃為工程地質條件差,而實際上可能此類堤基的承載能力和抗滑穩定性都是很好的,如砂性土堤基。又如淤泥質土類堤基,其承載能力和抗滑穩定性差些,但滲透系數卻很小,抗滲條件是好的。如此等等,用常規的工程地質條件好或差來評價,都存在明顯的矛盾。
目前各勘測單位自行制定的堤基工程地質分段原則,基本上是以工程地質條件為基礎,再考慮一些自然因素和工程因素,筆者認為這種分段法的思路源自于常規的工程地質分類法,跳不出傳統思維的約束,不能較好地適應堤防工程的實際,需要探索新路。
3.2堤基工程地質分段
我們在進行傳統意義上的工程地質評價時,通常從工程地質條件出發,結合工程建筑物特點,界定出主要工程地質問題。在堤基工程地質分段中,我們不妨借用逆向思維的思想,以工程地質問題為主線,以工程地質條件為基礎,再結合歷史險情類型,爭取探討出一個符合工程實際的堤基工程地質分段法。
本文強調的是“工程地質”分段,因此主要是對堤基而言的。我們知道,無論堤基地質條件有多復雜,其主要工程地質問題則是明確的,歸納起來主要為三類(即三大主要工程地質問題):崩岸、滲透破壞、滑動與沉降變形。絕大多數堤基巖土體不外乎為:砂性土、粘性土和砂性土與粘性土的混合結構;城市區雜填土較為復雜,另當別論。
根據以上以工程地質問題為主線的分段原則,我們首先將堤基分為三大類:Ⅰ類(不存在問題的堤基)、Ⅱ類(可能存在問題的堤基)和Ⅲ類(存在問題的堤基)。對于Ⅱ類和Ⅲ類堤基,按其存在問題的性質可繼續劃分亞類。
(1)Ⅲ類(存在問題的堤基)
堤基發生過歷史險情,尤其是一些每年汛期都要出險的部位,在汛期要投入大量的人力物力搶險才能保證大堤安全的堤段。按出除性質又分為兩個亞類:Ⅲ-1和Ⅲ-2類。
Ⅲ-1類:主要指崩岸類,這是在堤基分段時對有問題的堤基段應首先分出來的一類。
Ⅲ-2類:除崩岸之外的一切堤基存在問題的堤段。按工程地質問題繼續分出兩個子類:
Ⅲ-2-1類:存在滲透破壞的堤基段。汛期出現過冒砂、涌混水等險情;堤基為砂性土,或表層粘性土較薄,或淺層有砂性土透境體分布,或堤身與堤基接觸部位存在滲漏破壞問題。
Ⅲ-2-2類:存在滑動與沉降變形的堤基段。運行期或施工期發生過堤基土層滑動,或沉降過大導致堤身開裂;堤基有壓縮性大、承載力和抗剪強度低的軟弱土層分布,或堤基清基不徹底,導致堤身與堤基接觸面存在滑動軟弱帶。
(2)Ⅱ類(可能存在問題的堤基段)
此類與前述的堤基隱患相對應。在汛期有一定滲水情況發生,但并未發展成為險情;或經地質勘察,地基中存在砂性土透鏡體、軟弱夾層等不利地質條件,經滲控或穩定性驗算,安全系數達不到規范要求的堤基;或存在生物洞穴等其它隱患的堤基。
(3)Ⅰ類(不存在問題堤基段)
歷史上無險情發生,堤基為厚度較大的粘性土或基巖,物性指標和力學指標均較好,不存在三大主要工程地質問題。
(4)結合工程實際進一步細分亞類的原則
以上分類法,從宏觀上將堤基分為三大類別,但在具體實施過程中,還可以根據工程實際按不同工程地質條件和工程地質問題進一步細化。例如,對于Ⅱ類堤基段,可以按可能存在問題的性質進一步細化;對于Ⅲ類堤基段,也可以按存在問題的嚴重程度或巖土體的性質等進一步細化。堤基分段的科學性、合理性、實用性和可操作性,不但是地質師對堤防工程理解程度的反映,更是一項創造性的工作。本文所提出的分段原則和方法,尚有待工程實踐去檢驗。
3.3堤基工程地質分段對勘測設計工作的指導作用
在進行工程地質勘察時,Ⅲ類是重點,應根據具體情況加密勘探點;Ⅱ類次之,實施常規性勘探即可;Ⅰ類基本上可以不考慮地質勘察。設計方面,Ⅲ類堤基必須考慮工程措施;Ⅱ類堤基應視具體情況而定,也可以通過進一步勘探和檢測或監測結果來確定工程措施;Ⅰ類堤基則不需要采取工程措施,僅僅通過堤防工程的常規性維護即可。
4執行《堤防工程地質勘察規程》的基本原則
從《堤防工程地質勘察規程》頒布實施三年多來的實踐可以看到,除了《規程》本身存在一些尚需修訂的問題之外,能夠將《規程》與工程實際相結合,創造性地執行和應用《規程》,準確地把握《規程》的原則性與靈活性,是對地質師綜合素質的高標準要求。業務能力和創新意識,是檢驗和考察我們對堤防工程的認識深度與理解能力。筆者的理解主要反映在以下幾個方面。
4.1勘測階段
已建堤防除險加固工程可以一次進場,達到初設深度;新建堤防可按可研和初設兩個階段進行。其理由是:新建堤防存在線路比選問題,不可能將比選堤線的工程地質條件都按初設要求做到相同深度;已建堤防一般不存在線路比選問題,因此也就不存在多階段多方案的反復比選問題。另外,新建堤防工程應該在規劃階段即開展工程地質工作,以便將規劃線路從地質專業的角度先期界定其可行性。
4.2勘測深度及勘探工作量
在實際工作中,對于堤防工程勘測深度與勘探工作量問題,在理解和把握上有較大差異。有人喜歡嚴格按《規程》要求布置勘探工作量,而少在工程地質條件的查明與工程地質問題的分析方面下功夫。筆者強烈主張,一是將安全正常運行的堤段與險工險段區別開來,二是將堤身出險情況與堤基出險情況區別開來,分別對待。這也是本文費了較多筆墨進行險情隱患分類和堤基工程地質分段的目的之一。特別是經歷了98特大洪水考驗過的堤防工程,未出險的堤段完全沒有必要“嚴格”按照《規程》要求的勘探工作量去實施地質勘探,即使按照《規程》中的上限要求,也是一種毫無意義的巨大浪費。而應在分析險工險段的具體問題之基礎上明確勘察目的,研究和選擇勘探方法,合理布置勘探工作量,重點在工程地質問題的分析上下功夫。如果認可本文提出的堤基分段原則和方法,地質勘探工作的布置則更為方向明確目標清楚。
4.3《規程》原則性與靈活性的準確把握
《規程》的原則性和嚴肅性是不可置疑的,這并不等于“死”規定。明顯與工程實際不相符合的具體問題,需要由地質師的創造性勞動加以“靈活”處理。規程規范是指導技術工作的法規性文件,并不等同于為犯罪分子定罪的法律條款,因此執行規程規范是可以有“靈活”性的。靈活性的把握原則是:不應因忠實嚴格執行規程規范而遺漏重大工程地質問題,留下工程隱患造成工程事故;也不應造成不必要的浪費。例如,對于某些特殊的險工險段、Ⅲ類堤基、城市區規律性差的雜填土和人類活動留下的隱患管道等,《規程》規定的勘探工作量可能就不能滿足要求;而對于安全正常運行多年的Ⅰ類堤基,按《規程》規定的勘探工作量又顯得沒有必要??傊?,準確把握執行規程規范的原則性與靈活性,需要地質師的責任心、業務水平和創新意識,同時也體現出了工程地質專業的特殊性與復雜性。
5不同行業標準之間的關系
堤防工程地基多為土質地基,其工程地質評價的基本理論依據是土力學,因而容易與工民建基礎設計相混淆。目前反映比較集中的是執行水利行業標準還是執行以工民建為主要對象的《巖土工程勘察規范》(國家標準GB50021—94簡稱《巖土規范》)。兩個標準既有共同之處,又有一定的差異。我們認為應該以水利行業標準為主要依據,同時參照《巖土規范》。原因是:①《巖土規范》主要是針對一般性工民建地基勘察與評價,而水工建筑物與工民建有根本性的區別,前者地基所承受的荷載以垂直向為主,建筑物對地基的要求主要反映在承載力;后者的荷載是垂向與水平向的組合,地基巖土體處于復雜應力狀態,特別是水荷載對地基巖土體的復雜作用,是水工建筑物與工民建的根本區別。②《巖土規范》在總則中表示該規范適用于除水利工程、……以外的工程建設巖土工程勘察。明確了不適用于水利工程。③《巖土規范》中對勘探量的安排和勘探工作的布置主要依照巖土工程勘察等級來制定,而堤防工程則主要從工程勘測設計的階段來確定。
關于土的分類問題,也是近年來較為混亂的問題之一。1990年以前,土的分類主要以1962年版的《土工試驗操作規程》為依據,采用土的分類三角坐標,這種分類法以顆分為基礎,以礫石、砂粒和細粒的含量百分比來給細粒土定名。廣大設計院應用這種分類方法比較成熟。1991年國標《土的分類標準》(GBJ145-90)頒布,此標準以顆分為基礎,以塑性指數和液限為控制指標對土進行分類,1999年頒布的水利行業標準《土工試驗規程》對土的分類也沿用此國標。我們認為,目前兩種分類都有各自的特點,原則上應使用國標和最新的行業標準為主,現階段也可以根據各單位對標準的理解和與工程相結合的具體情況,互相參照使用,只要能夠客觀地反映工程實際,滿足為工程設計提供有關地質參數的要求即可。另一方面,我們也提倡和鼓勵對此類問題深入探討,為進一步統一標準進行實踐和理論準備。
6堤防工程地質勘察的成果資料
堤防工程地質勘察所獲得的基礎性資料數據,具有種類繁多數量巨大的特點。這些資料數據的分析整理歸納匯總,要求標準化,計算機化,最后形成能夠通過計算機綜合管理的數字化的基礎資料數據庫系統,并與堤防工程的其它資料數據庫系統集成,充分應用計算機網絡技術,為堤防工程建設、管理和抗洪搶險提供使用方便功能強大的檢索查詢指揮調度系統。集成后的系統可在局域網、城域網、廣域網和Internet/Intranet上運行。系統要求具有靈活的結構定義、多種存儲方式、強大方便的查詢定位功能、豐富的統計報表功能以及可靠的數據安全保證體系等;能夠通過圖示圖表提供隱患預測、險情分析、搶險提示、決策支持、模擬潰堤和決口后洪水進堤的演變趨勢。目前的基礎性工作是制定目標,統一規劃,結構設計,系統集成。
堤防工程數據庫系統需要列為專題研究,力爭全國統一,至少也應該全流域統一。各類資料數據的使用權限、歸檔管理、存儲格式和形式、存儲介質等等,都應該及早研究,統一規定。
7結語
98特大洪水期間,抗洪搶險場面之驚心動魄,至今仍然令人難以忘懷。大洪水給人以大啟示。中國歷史上前所未有的大規模堤防工程建設在98特大洪水之后迅速拉開序幕。經歷了98特大洪水洗禮過的江河堤防工程,其工程隱患基本暴露無遺,認真研究堤防工程的出險機理,總結未出險工程的成功范例,吸取前人修建堤防工程的歷史經驗,做好堤防工程的勘測設計工作,是肩負著堤防工程建設的各級領導和工程技術人員的神圣職責。
近幾年來我們參加了大量堤防工程審查,在向生產第一線的廣大工程技術干部學習的同時,也對堤防工程地質勘察中普遍存在的一些問題進行了認真思考。本文對于執行《規程》的原則、勘探工作量的控制、勘測資料的整理等等問題表明了我們的觀點;關于堤防工程險情和隱患分類,我們認為是實踐上升到理論的必然過程;關于堤基分段分類的原則與方法,屬于工程地質理論與實踐相結合的探討性課題,同時又是指導工程勘測設計的基礎性工作。
本文觀點供同行們參考,愿與大家共同討論。
參考文獻:
1韋港、冀建疆,關于《堤防工程地質勘察規程》中若干問題的探討,《水利水電技術》,1999年第10期。
2韋港、冀建疆,堤防工程與環境地質問題,《水利規劃設計》,水利部水利水電規劃設計總院院刊,2000年第1期。
2地基處理與巖土工程勘察的關系
在巖土工程勘察的項目中,關于地基的穩定性與均勻性是最主要的研究項目。在對地基的穩定性能進行評估的時候主要是采用地基失效驗算方法,這樣得到的數據可以作為設計師的設計依據,一旦出現地基變形也就是通常所說的地基壓縮變形現象會直接影響到整個建筑的施工質量。地基的均勻性在一定的程度上影響著建筑后期工作的進行情況,對于地基均勻性的測量可以反映出地基深層的地質特性,如果選擇的地基不均勻會給建筑造成不小的麻煩。
3地基處理與巖土工程勘察過程中的長存問題
3.1操作不規范
相關的技術人員在對地基設計與巖土工程勘察的過程中常存在著操作不規范的現象,這樣就嚴重地影響了建筑工程的質量與效率,耽誤了后續工作的展開。操作不規范具體表現在由于受到巖石勘察地區的限制,技術人員無法保證地基設計的準確性與合理性;再者就是操作人員只是加大了對重點區域的勘察力度,卻忽略了一些非重點區域的勘察工作。這樣做都會造成對所選地基的數據不確定性,進而影響建筑施工的全局。
3.2準備工作不充分
在勘察工作開展前要做好充分的前期準備,它是建筑工程可以順利開展工作的前提。但是就目前的形勢來看依然存在著準備工作沒做好的現象,對建筑工程產生了相當不利的影響。準備工作沒做好主要表現在施工相關材料準備不齊全、對勘察地形地貌不了解、對勘察地區的海拔高度了解不夠,這會使得后期的勘察工作根本沒辦法正常運行,甚至是對勘察人員的生命健康造成不小的威脅作用。
3.3勘察報告不專業、勘察方法無創新
長期以來關于巖土工程的勘察手段都沒有得到有效的創新,勘察手段過于單一,嚴重制約著巖石工程勘察工作的發展。再有就是技術人員在撰寫勘察報告的時候存在著報告內容不全面、報告問題不規范的現象,他們只是簡單地羅列相關的數據,并沒有對其進行數據分析并得出結論。這樣造成的結果是非常嚴重的,會直接導致在地基的設計問題上存在缺陷。
3.4部門間的溝通合作不順暢
現在的勘探過程依然是采用最主要的紙質媒介來傳達信息,但是這樣不但耽誤了大量的時間還會使得各部門之間得不到及時的資源共享。如果各部門之間不就探測到的數據進行有效的交流與溝通很容易使測量的數據與真實值之間存在巨大差異,這樣就會分析錯地基的各項數據,進而影響建筑物的穩定性。
3.5地基處理與巖土勘察工作脫節
現在勘察人員存在著一個重要的問題就是許多的巖土勘察人員根本沒有設計地基的經歷,導致地基人員對地形沒有全新的認識。這種地基處理與巖土勘察工程分節的現象造成了勘察資源的大量浪費,降低了整體的施工效率。
3.6地基處理工作忽視了環境的影響作用
在建筑工程的施工建設中關于地基的設計與處理都與周圍的環境有著密不可分的聯系,尤其是出現復雜地形與復雜天氣的時候一定要準確地分析,特別是對環境因素要進行全面的分析,以期將天氣的影響作用降到最低。
4處理問題的相關對策
4.1加大對綱要的編寫與審查力度
在以后的建筑施工過程中要積極編寫具體的綱要,要讓勘察順序嚴格按照所規定的操作程序進行,對相關的勘察綱要進行嚴格的審查,以免出現報告結果不合理的現象,最大程度地保證巖土工程勘察結果的準確性與可靠性,為建筑項目的施工做好準備工作。
4.2加大施工準備工作的監督力度
充分的準備工作是建筑施工順利進行的前期保障,在以后的監察工作中要加大施工準備工作的監督力度,為地基處理與巖土工程勘察做最好的準備。
4.3提高各線操作、施工人員的技術水平
各線上的操作與施工人員是整個建筑項目的最主要參與者,他們的業務水平決定著建筑工程質量的好壞。要想提高建筑工程的施工質量就要不斷提高施工人員的綜合素質與專業技能,從根本上提高建筑項目的施工質量與施工效率。可以說,如果各線操作人員的綜合素質與技術水平都上升一個臺階的話,中國的建筑行業將會得到長足的進步。
4.4做好部門間的溝通工作
在以后的工作過程中,各個部門要團結協作,做好各項數據的交底工作,以期實現數據資源共享的目的。特別是地基處理與巖土勘察工作這兩個環節是決不能分開來各自工作的,在某種意義上來說它們是一個有機的結合體,它們共同決定著建筑的整體質量。
4.5提高對施工區域的重視程度
中國是一個地域遼闊的國度,地質條件比較復雜、區域性所表現出的差異很大,因此在地基處理和巖土工程勘察過程中要從實際情況出發,選擇最合適的施工方案與勘察技術。與此同時也要提高對施工區域以及周圍區域環境的重視程度,這樣才能最大限度地保證勘察數據的準確性與實時性。
4.6積極引進先進的勘察技術
勘察單位要積極地引進先進的勘察技術,提高巖土工程的勘察水平,要將眼光放長遠,著眼世界、著眼未來。在巖土勘察的分析過程中為了得到更為準確的數據要多使用多道瞬態面波勘探技術和高密度點法?,F代是一個信息時代,加大計算機的使用力度將會使各項工作變得簡單化、精準化。
二、巖土工程勘察技術中的地理信息系統技術應用
近年以來,計算機信息化相關的通信技術、信息技術、電子技術等強勢而又迅猛的應用開來,不論是生產制造業還是物流運輸業等諸多產業組織機構都應用了信息化計算機有關技術。而工程領域中巖土專業中應用的信息化GIS技術在建筑市場中運用也較為成熟。比如,伴隨GIS技術逐漸成熟發展,一些集成技術逐漸問世,包括CAD、通信、互聯網、虛擬技術、多媒體等多種技術集成運用,對巖土工程地質勘察起到了較大助力作用。同時,在GIS平臺軟件的技術應用下,GIS技術已經分化出了GIS與CAD集成技術、GIS與RS(遙感)、GPS(定位)結合的集成技術以及組件GIS技術等。
1.GIS與CAD技術的集成
CAD屬于計算機輔助設計,是近些年來在制圖、設計、制造等相關領域所應用的常用技術,它最為顯著的功能是處理諸多結構形態的圖形,以便于技術設計人員配合計算輔助制造(CAM)系統設計出生產加工類產品。目前,雖然CAD開始著手于開發一些非圖形性質的數據處理功能,但是其主要應用于一些數據信息程度較為完整的資料數據進行設計。但GIS屬于針對于地理結構而應用的空間管理技術,在空間信息、資料等數據的分析上更具邏輯性。相比CAD而言,用它對一些地質資料進行分析,能夠處理較為復雜、量大的地質信息資料,同時又能具有一定的空間結構分析功能。如此一來,CAD與GIS技術集成則能夠充分支持巖土專業工程的地質勘測,給予其充分決策支持。
2.GIS與RS、GPS的結合
關于GPS、GIS以及RS目前在信息化技術領域中簡稱為3S技術。三者集成技術應用在巖土工程的對地勘測作業中能夠良好的針對于地質空間結構形態完成各類相關數據的獲取、管理、更新、存貯等,并且隨著3S集成技術的完善發展,勢必未來3S技術會愈發成熟。同樣,其技術應用在巖土工程勘測工作中來,能夠針對于數據信息處理、結構分析模擬、以及對地觀測等進行實時控制與管理,使之應用功能集成于一體。在巖土工程勘察作業中,GPS(全球定位系統)主要用于某一集中區域內對場地目標展開定位與促進各類傳感器順利完成試驗、測試工作,包括定位項目開工現場的運載平臺等。對于RS(遙感技術)而言,其主要提供施工場地所研究目標的語義或非語義資源信息,以實時控制場地勘測、測量信息等的各種變化,及時的完成GIS關于空間形態數據資源的更新工作等。而GIS屬于三者技術的集成系統應用平臺,為數據采集及平臺有關功能的應用提供智能化處理方案等,包括對多種空間數據信息等進行動態管理、貯存、加工等綜合處理,使巖土項目專業的現場工作呈現于計算機的虛擬空間中,便于作業人員分析與處理相關工作。
3.組件式GIS
組件式GIS屬于各大功能模塊集成應用技術,每個組件間有著不同的平臺系統應用功能,以最終模擬出GIS基礎應用平臺。當前,對于微軟公司提供的COM與OMG組織機構提供的CORBA標準等在其平臺系統中得到廣泛應用。而微軟基于COM組件的ActiveX控件又是一些可視化程序設計中的常見控件之一,所以對于呈現出虛擬化空間形態的GIS平臺也十分受用。同樣,將GIS功能版塊模塊化,將以組件方式呈現給開發者使用而形成的組件GIS要比傳統的GIS平臺軟件更具優勢,比如成本相對較低,擴展性與維護性較為靈活等。其中,MapInfo公司機構推出的MapX等組件則是組件GIS平臺中被貫以應用的代表,能夠利于其系統平臺中諸多功能的集成應用,可為巖土工程地質勘察提供較大作業助力。
二、地質工程勘察單位整體財務人員素質偏低,影響了單位財務管理水平的提升
為適應轉型需要,地質勘察單位近幾年也在不斷強化會計隊伍建設,取得了一定效果,但整體素質與實際需要仍存在差距。地勘單位是事業單位,財務專業也非主體專業,財務人員的引進與培養也沒有得到高度重視,從業人員半道出家、非科班出身較多,不管是專業水平、學習能力還是職業道德方面都與實際需要有所偏差,嚴重影響了單位財務管理水平的提升。
三、創新地質工程勘察單位財務管理,實現財務管理的中心地位
地勘單位發展到今天已是事業單位與企業的并存體,它的發展既要體現收益性,還要體現公益性,財務管理工作也要二者兼顧,實現社會效益與經濟效益的最大化,可以從以下方面實現地勘單位財務管理工作創新。
1.加強組織領導、強化責任意識
領導班子要高度重視財務管理工作,建立健全財務管理責任制。單位主要負責人要切實履行《會計法》所賦予的會計工作第一責任人的職責,對本單位的會計工作和會計資料的真實性、完整性負主要領導責任。分管財務工作的領導要對本單位的財務工作負分管責任。領導班子其他成員也要對分管工作領域中資金使用和管理承擔責任。財務部門也應根據履行職責情況承擔相應責任。要建立健全財務管理決策與監督機制,單位重大經濟事項要集體研究決定,并形成文字紀要。
2.樹立現代財務管理意識,建立與現代企業制度相適應的財務管理模式
轉變財務管理觀念,樹立現代化財務管理的企業發展戰略管理理念。地勘單位經歷了從計劃經濟到市場經濟的變革,很多觀念和管理理念都發生了變化,為促進地勘單位財務管理工作的順利開展,提高單位經濟效益和綜合效益,必須牢牢樹立現代化財務管理的企業發展戰略管理理念。還要樹立現代財務管理意識,建立與現代企業制度相適應的財務管理模式。地勘單位應根據自身情況,選擇結構層級,充分利用內部資源,降低成本,合理配置與有效使用企業資本資源,提高財務管理效率,為企業創造價值并實現價值,還要加強對財務風險的防范意識,了解經營中的財務風險并加以控制,建立完整的風險控制機制,減少企業損失,保證資金安全。
3.進一步強化財務隊伍建設,提高財務管理水平
地質勘察單位想要提高財務管理水平離不開優秀的財務專業人員,可以從以下幾方面著手提高會計人員水平:一是財務人員要根據當下形勢和要求不斷學習更新專業知識和業務知識;二除加強專業知識和先進工作方法學習外,還要加強財務管理工作相關知識的學習和掌握,以更加有效的執行賬務管理相關制度;三是根據市場經濟發展和改革需求拓展財務管理內容、方法和手段,增強風險決策能力;四是建立健全各項內控制度,以規范化、科學化的財務基礎工作,保證其單位經營管理中發揮應有的作用;五是創新管理模式,實現地勘單位財務管理信息化,加大財務信息監管力度,以確保財務管理目標與政策的貫徹落實。
4.強化地質勘察單位資金管理
地質工程勘察單位企業管理以財務管理為中心,財務管理又以資金管理為中心,企業在資金管理中必須要合理使用資金,充分考慮資金的使用效益和機會成本。應當加強資金營運的過程管理,統籌協調內部各機構的資金需求,切實做好資金在提供勞務各環節的綜合平衡,全面提升資金營運效率。嚴格按照預算要求組織協調資金調度,確保資金及時收付,實現資金的合理占用和營運的良性循環,嚴禁資金體外循環。定期組織召開資金調度會,檢查資金安全,對資金預算執行情況進行綜合分析,發現異常情況,及時采取措施妥善處理,避免資金冗余或資金鏈斷裂。加強對營運資金的會計系統控制,嚴格規范資金的收支條件、程序和審批權限。辦理資金業務時,應當遵守現金和銀行存款管理的有關規定,不得由一人辦理貨幣資金全過程業務,嚴禁將辦理資金業務的相關印章和票據集中一人保管。對單位資金要實時監控,集中調控,全局統籌安排,保證資金的合理運行。與此同時還要注重資金回收,提高資金周轉率,杜絕墊資、交付“保證金”、拖欠工程款等問題,財務部門需要適度控制,適時安排,認真及時清理應收賬款,避免資金的無效占用,減少沉淀積壓資金。
5.加強對備用金的管理