地质工程勘察在工程设计和施工中的作用分析

罗常青, 孟 振

(中国能源建设集团东北电力第一工程有限公司，辽宁 沈阳 110179)

1 地质工程勘察在工程设计和施工中的应用现状

1.1 忽视勘察报告

在传统工程设计中，因为设计科学理念不足，导致设计团队设计时对勘察报告缺乏仔细深入研究，大多数时候仅仅是对勘察报告结论性文字进行了解，规避比较明显的不利因素，而对勘察报告中的地质、地貌、地质活动、水文参数等信息缺乏科学评估，导致所设计出来的工程方案不够完善，对周边地质环境的考虑也不周到。

1.2 勘察报告实用性较差

目前，部分地质工程勘察人员不能很好地处理自身专业和合作单位工作的关系，在出具勘察报告时过于追求专业性和技术性。而这些勘察报告对于熟悉勘察领域的人来说能够理解，但对于工程设计及施工团队来讲，对于其中数据信息、描述方式的理解性较差。地质工程勘察报告缺乏可阅读性和实用性，增加了勘察人员和设计施工人员之间的沟通难度，降低了工作效率，造成了不必要的人力资源浪费。

1.3 缺乏周期性

地质工程勘察需要在一定计划和周期前提下得出完善的勘察数据，但是部分工程因为勘察组专业水平和科学意识不足，或因工程方为追求进度严重压缩勘察时间，导致勘察工作缺乏有效周期，得出的数据无法全面反映当地地质状况。尤其是一些活动性地质结构，如果勘察缺乏周期性，就无法对地质状况发展趋势进行有效预估，导致工程质量和安全得不到保障。

1.4 缺乏创新

目前用于工程勘察和建设的技术越来越先进，而部分工程地质勘察人员因为思维守旧，不愿意对新兴技术进行合理尝试，仍然采用传统勘察方式进行地质勘察。而一些传感设备和3D模拟设备对于提升勘察效率、质量和直观性有极大的优势，缺乏创新的勘察方式和报告编制方法制约了工程地质勘察工作的发展。

2 地质工程勘察在工程设计和施工中的作用

2.1 选址勘察

很明显，并不是所有地质条件都适宜建设工程，同时不同地质条件所适宜建设的工程类型也不同，所以工程地质勘察首要工作就是为工程建设地进行选址。选址勘察工作主要勘察对象包括地质结构、土质状态、水文特征等，地质结构完整性、土质强度及水文条件都将直接决定相关地区是否适宜建设工程，任何工程都需要尽量避免在地质条件不佳的地方建设。如图1，通过初步勘察可以对相关地区地质条件和分层状况进行模拟，并可以利用技术设备形成3D模拟图，将有助于工程项目地选择。总体来说，选址勘察有助于尽量避免地震、洪水、山体滑坡等自然灾害，同时也有助于提升工程设计对特殊地质形态的应对能力，全面优化设计和施工方案，提升整体质量和科学性。

图1 某工程地质勘察水文地质单元分布状况3D模拟图

2.2 详细勘察

因为选址勘察重点是大体评估相关地区是否适合建设工程项目，在很多方面都没有详细勘察。而详细勘察主要是在选定了工程建设地之后，对相关地区地质条件进行进一步勘察，目的是确定工程类型和建造方式。详细勘测的主要作用在于结合地质强度和结构特点，对工程高度、体量、施工强度等提供参数指导，同时也有助于协助设计团队对工程基础架构、形态、施工方式进行科学设计。

3 案例分析

某市预备在该市新开发区修建政府办公大楼，该工程需要满足该市政府部门工作需求，同时配套有职工宿舍和广场项目，该项目具体勘察工作流程如下：

3.1 选址勘察

首先，根据该工程项目整体体量，预计主楼总层数会超过20层，总高度超80 m。因此对地质强度和结构稳定性有一定要求，同时考虑到地下库房、车库修建，还需要考虑地基建造技术和条件。勘察小组通过详细勘测发现，该市新开发区多数地区岩土结构主要包括页岩和泥岩(图2)，地下水分布较多且水位较高，工程建设选址范围比较小。同时当地山地较多，加上该工程行政类性质的特点，勘察小组配合工程设计及施工技术人员，综合考虑了前期地基工程开发难度和成本，以及当地行政区位及交通规划等因素，选定了一处地势相对平坦、地质结构相对较稳定、靠近该市新开发区交通区位中心的位置作为项目地。

图2 某市地质结构分布模拟图

3.2 岩土工程勘察与地基土工程性能分析

(1)勘察方案和方法。具体方法是在工程地布置了14个勘探点，其中办公主楼9个，深度15.6～20.6 m，5个钻孔分别采用SM植物胶护壁钻进钻孔和N120超重型触探对比孔，职工宿舍钻孔5个，深度为13.3～15.0 m。另外专为水文勘察配置了抽水试验钻孔1个，深度约为26.0 m。同时为了获取更全面的勘察数据，还采取标贯、波速原位测试方法。

(2)地基土工程性能。根据勘察结果分析，可以发现该工程地区地貌单元属于临江Ⅰ级阶地，其中地基土埋深19.60 m。下部主要由白垩纪页岩组成，岩层结构较好，但也存在部分泥岩成分，该部分强度较差，平均抗压强度2.05 MPa。

在该工程中，通过SM植物胶护壁钻进孔技术，钻孔尽量深入到基岩位置，通过原位测试和岩土成分分析，再结合当地其他建筑工程建设数据，得出该地区地基土物理力学指标如表1所示。

表1 地基土物理力学指标

(3)地下水分析。通过勘测发现该工程地地下水类型主要属于孔隙潜水，主要分布在第四系冲击洪积砂卵石岩层中，主要来源于自然降水和地下水，排泄方式为自然蒸发和地下径流。工程场地地下水静止水位约为-8.3 m，结合当地水文管理部门近年勘测数据，该地区地下水丰枯水期每年变化幅度为2.0～3.5 m。

根据项目设计，地下库房及车库开挖深度设定为10.5 m，显然基坑底面低于地下水静水位，施工单位根据勘察小组勘测结果，制定了针对性降水位措施。具体方法为：在勘察小组技术配合下，在工地东南角设置了一个水文测试孔，获取具体水文地质资料及相关参数数据。根据对pH值等参数进行分析，确定该地区地下水对地基砼结构和钢结构没有腐蚀性，所以无需对该项目地基防护层厚度作特殊要求。

3.3 工程地质分析

(1)建筑工程场地稳定和适宜性判定。经勘测，该场地位置处于四级构造中褶皱带区域，长轴走向主要为NE35°～50°，形成了沉积厚度比较均匀的丘陵地形。该地区地质沉降活动较弱，断裂发生概率较低，稳定性较强。所以，该地区开发建设该政府办公大楼及职工宿舍楼项目比较适宜。

(2)地震效益分析。根据勘测数据和《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2008)，该工程设计抗震设防烈度确定为6级，基本地震加速度值设定为0.06 g。另外，根据勘测计算，确定该场地中粉砂土质不属于液化土，可以不必考虑地震造成土质液化情况。同时，场地中单孔波速测试得出地基土的卓越周期为0.273 s，剪切波速加权平均值为250 m/s，所以该场地地基土可划分为Ⅱ类建筑用地，在抗震方面比较有利。

(3)地基土均匀性勘测。工程设计团队根据前期勘测结果，初步决定在该办公大楼使用天然地基，基础埋深-10.5 m，基础底面标高为496.36 m。为论证该方案是否可行，委托勘察小组对该工程场地天然地基均匀性能进行了勘测。根据测算结果，发现该场地中砂层厚度超过了3.0 m，变形模量较低，也就是说该场地工程地基土形变量较大，进而确定大楼地基土均匀性较差。所以，最终对该工程拟建天然地基的计划方案进行了调整，采取相关地基处理和加固措施，来确保整个工程地基稳定性和施工安全。

4 结语

综上所述，在现代工程项目开发、设计与建设过程中，都需要地质工程勘察人员对地质状况进行全面勘察。只有通过科学的选址勘察、初步勘察和详细勘察，才能确定工程场地适宜性以及地质结构状况。通过对相关勘察得到的数据和信息进行全面科学分析，可以提升工程设计方案的科学性，提高整个工程的质量和安全。随着现代社会科学和技术的不断发展，地质工程勘察技术将不断提高，只有勘察技术人员与工程设计施工团队加强配合，才能为提升各类工程建设科学性和综合质量打下坚实的基础。