浅谈岩土工程勘察及地基处理技术

浅谈岩土工程勘察及地基处理技术

 张顺

  山东泰山资源勘查有限公司，山东省济南市250000

摘 要：中国社会经济的快速发展带动了建筑业，近年来建筑业不断进步。建筑业各种新技术、新工艺、管理措施、材料科学、应用和机械设备层出不穷，为推动建筑业提高施工管理水平和工作效率提供了有效支撑。选择实用的勘察方法和地基处理技术开展岩土工程勘察，加强地基施工处理，更好地为建筑行业服务。

关键词:工程勘察；基础施工；建筑工业，

岩土工程勘察通常由三个环节组成，即选址勘察(可行性分析勘察)、初步勘察和具体勘察。岩土工程勘察必须分步实施，分段实施，特别是选址勘察必须符合总平面图的既定标准。具体勘察过程也必须符合设计和施工标准；初步调查过程必须符合初步设计或扩大的初步标准。采用钻探、工程物探、工程地质填图等勘察方法，对场地地质条件进行调查研究，提出反映场地真实情况的地质资料，供设计使用。在研究地基、基础和上部结构的共同工作时，提出保证地基强度、稳定性和不变形的措施，这是岩土工程勘察的目的。地基问题通常包括液化；渗漏问题；压缩性和不均匀沉降；承载力和稳定性特征值；特殊土壤问题。在基于地基处理技术的地基处理过程中，应确保不影响上部结构的正常使用、安全和稳定。

1基础施工处理意图

1.1提高地基土的承载力

建筑物地基承载力不足是地基剪切破坏的具体表现。结构失稳常因偏心荷载或侧向土压力的影响而发生，相邻基础通常因建筑物或填土的荷载而隆起。地基土抗剪强度不足通常会导致地基土剪切破坏。因此，有必要选择相应的方案来加强地基土的抗剪能力，提高其抗剪强度，从而有效地防止剪切破坏。

1.2地基土压缩性降低

建筑物沉降是地基土压缩性的基本表现，通常表现为明显的不均匀沉降。土的压缩模量与土的压缩性之间存在相关性。因此，为了达到减小甚至消除地基沉降的目的，有必要采用适当的方法来提高地基土的压缩模量。

1.3地基渗透性的改善

在基坑开挖过程中，由于地下水在土中的运动和静水压力可使土中的粘土和砂产生流沙或管涌现象，应通过特定的方法降低地基土的动水压力或渗透性。

1.4地基土动力特性的改善

在地震作用下，饱和松散粉细砂(包括部分粉土)会发生液化，在承受交通荷载和打桩时，附近地基会发生振动和沉降，这是土动力特性的基本表现。地基处理的目的是改善土的动力特性，以提高土的抗振性能。

1.5改善特殊土的不良地基特性

实践表明，减少或消除膨胀土的胀缩性和黄土的湿陷性是处理湿陷性膨胀土和黄土地基的基本措施。

2岩土工程勘察数字化技术

2.1在数据建模部分

目前，数字建模在岩土工程中的应用主要有两种，即数字表面技术和不规则网络方法。

1)数字表面模型

这种数字应用方法有很早的历史。它可以在建模过程中根据要求详细地展示调查对象的外观，并且具有较高的精度，因此其应用范围较广[3]。原理主要是以一个勘测点为基础，向四周扩散，然后获取具有属性和几何特征的离散数据，最后通过数据解释，将勘测编队的地址以数据方式显示在相关系统中。简而言之，这种调查方法是将调查对象中属性相同的点以一定的方式连接起来，形成一个网络面来表示调查对象的构成属性和空间属性。

2)不规则网络法

岩土工程勘察不规则网络法数字化技术主要基于数字高程模型，不仅可以避免数据冗余，而且具有良好的运行效率。可用于复杂地形的岩土工程勘察，特别是在一些特殊情况下保证勘察数据的准确性[4]，如水线、断层线等环境。它的原理是利用断层线的CDT算法构造Delaunay三角网，其中每个三角形互不重叠且相邻，其他点不会出现在这些三角形的外圆上。具体来说，在第一类中，将相关点缩小到一定范围，然后形成三角形。第二，数据点渐进插入算法，在剩余的缝隙中逐个插入三角形。

3)其他数据开发

目前，在智慧城市的岩土工程勘察系统中，除了上述两种方法外，常用的方法还有地质三维数字化方法和地形建模方法。前者主要是利用岩土工程勘察内容的三维要素，构建可视化的三维模型，如基于属性和特征的城市地下垃圾、地下地层、地下水的三维空间描述；后者主要针对某一区域，以数字DEM技术为基础，再通过遥感影响等技术，系统展示调查对象的三维模型。在实际应用中，为了得到具有纹理的三维城市模型，可以使用PS软件对变换后的正射影像进行相应的处理。

2.2岩土工程勘察数字化技术数据库的建设

数字技术获取的岩土工程勘察数据来自地理空间或非空间，细分为基础数据和勘察数据。前者主要包括两个维度。

1)地形或地貌图

它主要反映了在岩土工程勘察的基础上，通过数字技术获得的该地区的自然地貌状态。

2)自然规划图

是主要通过数字技术获取的区域信息，如公共设施、居民区、城市道路、城市河流等。

后者主要指调查对象的相关信息，一方面指相关的指标信息，如物理力学、自然环境、地理数据等。另一方面主要指具体的地层信息，如年代沉积、数据周期、液化参数等。

通过这些分析内容，可以发现岩土工程在构建数字系统时需要注意的一些内容。首先，需要明确数据库设计的相关概念，并据此构建一个可靠的模型。岩土工程勘察数字化形成的数据库一方面要密集处理一些基础工作，另一方面又要面对一些更复杂的数据环境。相应地，为了保证数据库的准确性、可靠性和实用性，更真实地反映信息世界的概念数据模型，与实体和连接分离有关的行为和功能，即数据的来源必须是现实的调查，必须与研究对象有一定的关系。第二，建立数据库。分析表明，岩土工程中有三种类型的数据应用:①原始数据；②系统处理的中间数据；③最终数据。其中，原始数据由测量数据组成，测量数据由测量点属性数据和测量点几何数据组成。中间数据围绕原始数据系统自动生成的地层层面的等高线模型、三维表面模型、剖面模型等。根据这些模型可以生成用户需要的各种地图，也可以进行各种信息查询操作。最终数据有很多种，主要是根据用户的需求从中间数据生成，包括图形数据和文档数据。

2.3宪法

通过分析岩土工程勘察数字化技术的组成和原理，可以发现它由三部分组成。

1)感应系统

该系统由一系列传感元件组成，如电子传感器等。同时传感系统由智能系统控制，可以根据岩土工程勘察的实际内容进行智能控制。同时，该传感系统还可以根据测量对象进行调整，具有良好的可靠性。

2)传输系统

由于特定环境或特殊调查任务的影响，一些岩石工程调查需要构建可靠的传输系统，将探头等传感器采集的数据及时传输到操作终端或存储设备，供后续数据分析使用。

3)存储系统

存储系统主要是存储一些有价值的勘测数据，供后续数据使用或野外数据存储，以便有效的后续分析。

2.4特征

根据数字技术在岩土工程勘察中的应用模式和方向，可以发现有三类特征。

1)是动态的。

通过数字化技术的监测探头、感应探头、声波探头，可以动态监测某一地区岩土的季节变化[2]，如城市地下水等。，并且可以围绕重点任务跟踪调查对象，根据恢复的数据动态分析调查对象的变化指标，进而为智慧城市建设提供动态数据。

2)具有一定的安全性。

一方面可以避免勘察人员深入危险复杂的地质环境，保证岩土工程勘察的安全。另一方面，数据安全，基于现代4G到5G通信技术的转移，岩土工程勘察数据具有非常高的安全性，无需传输和保存，即不容易被篡改或恶意攻击。

3)是集群化的。

数字化技术可以为岩土工程勘察提供更可靠的数据库和更立体的数据结构。

3地基施工处理技术的分类

加固措施和地基工程措施是两种主要的地基处理方案。基于改善工程性质的需要，在某些工程中对地基岩土进行加固是十分必要的。但有些工程只是采取了基本的工程措施，而地基的工程性质并不需要改变。建筑物的安全直接取决于地基处理工程的具体设计和施工质量。如果处理工艺不合理，很可能导致工程质量不合格，或者埋下质量隐患，影响建筑的长期使用。因此，从工程质量标准的角度来看，在地基处理过程中，验收制度和质量控制标准必须严格。

4基础施工处理措施

4.1换填垫层法

建筑地基持力层薄弱的情况并不少见，难以有效承受上部结构的重量。为了解决这个问题，需要采取相应的措施。例如，填料垫层技术的应用相当普遍，旨在促进软弱地基的改善，增强其承载力，满足上部结构的荷载需求。这种方法的具体操作程序是:先将地基下特定区域的土层挖除，然后用灰土、砂或强度较大的砂回填挖空的土层，并按设计的密实度分层夯实，建立地基新的持力层。这种方法适用于浅层地基处理，处理深度一般在2 ~ 2 ~ 3m之间。之所以用砂垫层代替饱和软土，是因为砂垫层有助于减小沉降，提高地基承载力，防止冻胀，改善软土的排水固结功能。

4.2强夯法

基于提高软基承载力的需要，重锤从特定高度落下，夯实土层，快速夯实地基技术。处理素填土、杂填土、湿陷性黄土、淤泥和粘性土(低饱和度)、砂土、碎石土等地基一般需要这种方法。如果是粘性土、淤泥等高饱和度的地基，如果选择夯坑碎石、块石等粗粒材料回填的强夯置换方案，那么必须通过现场试验来检验其适用性。

地基加固时，如果地基附近的设备和建筑物有明确的消振要求，则不能采用强夯法。如果有必要采用强夯技术，必须有隔振和防振方案。

4.3砂堆法

桩管(底部有翻板桩靴)被冲击荷载或振动挤入地层。在软基成孔的情况下，从桩管进料口再次向桩管内投入碎石，然后从桩管侧面压实拔出，从而建成密实的碎石桩，与桩周土形成复合地基，这就是砂石桩法。碎石桩法适用于夯实的松散杂填土、素填土、淤泥和砂土地基。各种桩(复合地基)中的砂桩、碎石桩都是散体材料桩，所以有相似的加固机理。而且加固机理会因加固土质的不同而不同。如果是填土或粘性土，主要是位移，但也有压实等一些作用。如果是碎石土、淤泥、砂土，有压实、换填的作用。砂石桩通常用于消除湿陷性黄土的湿陷性，消除可液化砂土的液化，加固坝坡和软基。

4.4振冲法

振冲法也可称为振冲法。振冲法本质上是利用水来振动砂基，使其密实。碎石桩(粘性土层)的振冲置换就是由这种方法衍生出来的。振冲法是改善不良地基，满足建(构)筑物地基要求的一种地基加固方法。

4.5水泥土搅拌法

这种方法通常用于加固软粘土地基。该方法以水泥为固化剂，用搅拌设备(特制)将固化剂与地基深处的软土强制混合，使两者之间发生各种物理化学反应，使软土硬化，从而构筑出具有特定强度、水稳性和整体性的地基。一般来说，加固深度大于5m，湿加固深度一般控制在20m以内，干加固深度一般控制在15m以内。参见图1。

图1水泥土搅拌法施工现场图

4.6高压喷射灌浆法

带喷嘴的注浆管通过钻孔插入土层中的目标位置，浆液被高压装置转换成高压射流(最小20MPa)，从喷嘴喷出，对土体形成冲击破坏，即高压喷射注浆。随着泥浆，有一些细小的土壤物质从水面出现。在重力、离心力和射流冲击力的作用下，泥浆和其他土粒被搅拌混合，并按特定的浆土比(规律性)重新排列。浆液凝固过程完成后，形成固结体，然后与桩间土共同形成复合地基。地基承载力明显提高，地基变形明显减弱，至此可以实现地基加固的意图。这种方法可用于工程修复和新建，建筑物的上部结构和运行不会受到任何影响。

4.7预压方法

又称预压加固法。放足够的重物(成堆的土或堆石等)。)提前在建筑物的软弱地基上，从而夯实密实土，预压地基，完成地基加固的工程措施。它是一种软基处理方法。预压达标、重物撤离、基础开挖和工程施工可明显削弱建筑物沉降，有效增强地基承载力，提高建筑物稳定性。软土地基预压桩高标准:重载必须等于或小于地基承载力，大于建筑荷载。堆垛应间歇进行，分层进行。在地基固结、沉降和稳定的情况下，即可进行下一层的堆放，一般需要180天左右才能完成施工。如果是粘土(含水量较高)，宜在地基中设置人孔，以便排水，提高粘土的固结速度，可缩短预压施工时间。

4.8CFG桩法

将混合料(由粉煤灰、石屑和碎石组成)与适量的水混合，搅拌，基于相应的成桩设备建立的桩身就是CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)法。桩的强度通常为C5~C20。通过调整水泥的配比和用量，可以调整桩的强度等级。C25强度最高，强度接近刚性桩。从土的性质来看，CFG桩可以用于粘土、粉砂等地基。从基础类型来看，CFG桩可用于筏形基础、箱形基础、条形基础和独立基础。

4.9石灰桩法

在地基上，人工或机械打孔，将生石灰倒入孔中，或掺入外加剂(矿渣、粉煤灰等。)和少量添加剂按特定比例同时灌入孔内，然后压实或振动形成密实的桩身，即石灰桩，是复合地基中的柔性桩(粘结强度低)。为了提高桩身强度，还可以加入石膏、水泥等添加剂。上部建筑荷载由石灰桩和桩周土(改良)分担。参见图2。

5个处理步骤

确定地基处理方案的基本程序如下:

(1)地基、水文地质和工程质量资料收集；

(2)根据运营标准、荷载、结构型式、周边环境、土质情况、土层结构、地形地貌、地下水特征、邻近建筑物等，初步筛选出几个地基处理方案；

图2石灰桩施工现场图

(3)考虑环境影响、施工进度、设备条件、材料来源和消耗、处理效果等。以此为出发点，对初步选定的方案进行可行性和经济性分析比较，本着经济合理、施工方便、因地制宜、安全可靠等原则，确定最佳方案。

(4)根据场地的复杂程度和建筑物的重要性，在标志性场地进行试验性施工或现场测试，并在此基础上进行处理效果检验和设计参数校核。

6结束语

施工需要各种复杂的技术和设备。得益于经济的持续快速发展和科技发展的加速，我国建筑施工技术也进入了不断升级的阶段，各种新型建筑施工设备相继问世，显著提高了我国建筑施工领域的技术水平，加快了我国基础设施建设的步伐。基础施工难度大，地下复杂任务重，需要在进行精确测量的同时做好地基处理，更好地保证施工顺利进行。

参考文献：

[1]丁国强.岩土工程勘察与地基施工处理技术探讨[J].建筑工  程技术与设计,2020(22):232.

[2]韦俊达.岩土工程勘察与地基施工处理技术分析[J].建筑工  程技术与设计,2020(20):476.

[3]韩志强.岩土工程勘察与地基施工处理技术综述[J].建筑工  程技术与设计,2020(16):1670-1671.