浅议广东地区的岩土工程及地基处理

杨锋尊

摘要：岩土工程是一门实践性非常强的工程技术，是运用技术手段建造工程或工程的一部分。但岩土工程蕴含了很多的科学原理，例如地基承载力和地基变形基于岩石和土的力学原理；地下水的运动基于渗流理论和地下水动力学等原理。岩土工程面对的是自然和人工形成的岩、土和水，岩土物理力学性质是客观存在的，可以通过勘察来查明岩土物理力学性质，但因工作程度限制又难于完全查明，这就导致勘察结果可能与实际差别较大，岩土参数的可靠性在某种程度上来讲是有限的。本文从笔者对广东地区的岩土的一些浅薄认识出发，再根据一些公开资料介绍一些岩土工程地基处理的技术分析和案例。

关键词：岩土工程；工程地质；地基处理

引言

岩土工程面对的是复杂多变的地质条件和多种多样的岩土特性以及越来越高的工程需求，例如建筑趋向高层化，在采空区进行工程建设，基坑工程从单一基坑向基坑群转变等。建设场地的工程地质、水文地质条件具有复杂性和不均匀性，地质条件和物理力学参数的不确定性和随机性，以及随着施工的进行，岩土体与结构之间、岩土体与环境之间复杂的相互作用下，岩土体的物理力学性质会随之发生变化。这些地质条件和周边环境的不确定性对岩土工程提出了新的挑战。

岩土工程勘察报告提供的设计参数和建议方案如果准确可靠，将大大缩短项目的建设周期和项目投资。但岩土工程区别与结构工程的地方在于岩土工程的影响因素多而复杂，导致计算结果与实际存在差别，有时只能通过综合分析和研究做出综合判断。例如边坡的稳定性分析，由于地质条件和环境条件的复杂性，加上室内测试条件与边坡的岩土体实际所处条件存在很大的差别，虽然现在有各种软件可以进行计算，但还是需要岩土工作者结合定性分析和定量分析，做出综合判断。“不求精确计算，只求判断准确”这句话就很形象的说明了岩土行业的一些特点和共识。

1、对岩土工程的一些认识和思考

我们在工作中往往认为岩土工程和工程地质是一样的，特别是地质系统下属的勘察单位，由于历史沿革和承担的业务，很多人对这两个概念分不清，下面就说一下笔者浅薄的认识。

岩土工程是以土力学、岩石力学、基础工程为基础，研究整治、改造和利用岩土体，服务于各类工程的勘察、设计、施工的一门综合性学科。岩土工程是土木工程的一个分支，内涵极其广泛，房屋建筑、市政工程、水利工程、公路、铁路、地质灾害治理工程等都是岩土工程的服务对象，也是组成这些工程的一部分。

岩土工程是与工程地质关系非常密切，岩土层是长期地质作用的产物，在地质构造复杂的地区，常常需要地质规律来推测或者预测。例如边坡和基坑的岩层稳定性与岩层产状密切相关，一般情况下，当岩层的倾向与坡向相反或岩层的倾向与坡向一致但岩层的倾角大于坡角时，边坡大部分是稳定的。再比如构造对隧道选线和开挖的影响，哪些构造容易导水，背斜和向斜哪个轴部岩层更完整、哪个更容易富水等，都对隧道的选线和开挖产生重要影响。

岩土工程是与工程地质密切相关的学科，但两者之间有着很大的差别。首先，工程地质是地质学的一个分支，岩土工程是土木工程的一个分支。其次，工程地质是研究工程中的地质问题，表现在实际工作中是地质调查和测绘，岩土工程是以岩土为主要研究对象，表现在实际工作中是工程设计和施工。

所以在岩土工作中，要注重岩土的地质属性，但不能过分重视。岩土工作的重点应更多放在岩土的工程属性上。搞清岩土力学参数以及怎样利用这些岩土参数才是岩土工作的重点和难点。对于一些特殊的地质问题，可以向地质工作者请教。

我国长期以来实行的是勘察、设计、施工相分离的模式，勘察单位根据建设单位和设计单位的委托进行勘察，出具勘察报告，设计单位根据勘察报告进行设计，出具设计图纸，最后由施工单位根据设计图纸进行施工。由于人为的把相互关联的建设工作划分为三个阶段，由三个不同单位进行实施，将不可避免的造成一些问题，最常见的是三者之间常常会产生一些矛盾，这些矛盾往往会影响工程建设的进度和工程质量。特别是对于一些设计参数尚不明确的工程，勘察单位提供的包括地基承载力在内的岩土力学参数不一定能满足工程需要和设计要求，设计单位的施工图纸可能没有考虑到施工的临时荷载、施工条件和施工工艺。房屋等上部结构都是建立在地基上面的，结构和地基相互作用，相互影响，常常需要当做一个整体来考虑协同作用。现在我国逐步推行勘察、设计、施工一体化，鼓励施工企业开展设计业务，鼓励设计单位向施工拓展，就是为了解决这些以往三者分离带来的一些矛盾。

同时，岩土工程服务于各个行业，房屋建筑、市政工程、水利、公路、铁路、工业建筑、地质灾害治理等行业，由于具体的应用不同，加上不同行业的侧重点不同，每个行业都有自己岩土方面的相关规范和标准，甚至一些行业对于不同类型的工程项目还分别发布了规范和标准。这就导致岩土行业的规范和标准内容杂且乱，有些规范和标准之间甚至会出现相互矛盾的地方，例如同一个场地按照不同规范计算出来的桩基的竖向承载力结果有一定的差别。且长期以来一本规范里包含了强制性条文和一般条文，导致规范的修订相对频繁，不利于岩土工作者的实际工作和岩土行业的发展。针对这种情况，为适应国际技术法规和技术标准通行规则，我国也逐步开始对建筑行业的相关规范进行整理和规范化，借鉴国外的一些先进经验，对必须强制执行的技术要求进行整理和归纳，建立通用标准规范，例如《工程勘察通用规范》（GB55017-2021）、《建筑与市政工程抗震通用规范》（GB55002-2021）和《工程结构通用规范》（GB55001-2021）等全文强制性通用规范。这些通用规范把相关行业的强制性条文归纳在一起，有利于岩土工作者深刻把握其中的技术要求，促进行业的发展。

随着工程建设领域的发展,岩土工程积累了大量的实践经验，这些实践经验是岩土工程行业发展的重要基础性资料,倘若能系统地收集与整理每个地区每个工程的岩土资料,再结合相应的科学研究并分享给广大的岩土工作者,将有助于大幅提高岩土工程工作者的水平,也有利于地方标准的应用与推广。

有些地方规范和标准会根据地方特点和地方经验来对一些岩土参数进行细化。例如广东的地方标准《建筑地基基础设计规范》（DBJ15-31-2016），根据广东大部分地区的地质特点，提出根据标贯击数来划分花岗岩类和非花岗岩类的风化层，具体到残积层、全风化层和强风化层。这是地方规范根据地区经验给出的经验值，这给一线的岩土工作者提供了工作依据，也可以统一对该地区岩土认识，从而促进该地区岩土行业的发展。再如，一个城市的地铁工程由于穿越了城市的很多地方，跨越了不同的地质和地貌单元，地铁项目的岩土数据，例如地层划分和承载力等物理力学参数对这个地区特别是这个城市的岩土行业发展有着重要意义。珠三角的一些城市就有意的推广地铁工程的岩土经验和做法，在一定范围内统一了对某些岩土层的认识。这些都是广东地区在岩土工程领域做出的一些探索和尝试，希望能给其它地方带来一些借鉴。

2、岩土工程中软基常用地基处理技术分析

广东的软基处理在全国范围内开始的较早，一方面主要是由于珠三角等经济发达地区的海相沉积以淤泥、亚砂土和砂质堆积为主，工程建设不可避免的需要面对软基处理问题。另一方面是由于地方发展需要大规模的围海造陆。例如深圳是我国内地最早进行大规模围海造陆的地方。

软基处理的方法较多，主要有换填垫层、预压地基（堆载预压、真空预压、真空和堆载联合预压）、强夯置换处理地基、搅拌桩复合地基、砂石桩复合地基等。像围海造陆这样大规模的工程，软基处理一般是根据岩土工程条件和工程建设条件因地制宜，采用多种处理方法。且不同工法之间还应考虑设置过渡带，控制差异沉降。软基处理不当会造成工后沉降超出预估值，给后续的建筑工程和市政工程建设及使用造成难以处理的长期隐患。超载预压可以加速主固结，减少次固结变形，目前很多工程采用超载预压的方法来减少工后沉降。

深圳围海造陆有很多的成功的案例。某场区普遍分布有淤泥和淤泥质土，平均厚度达10m，工程的难点在于淤泥的处理，必须保证工后沉降满足工程要求，否则会给工程建设带来长期隐患。该工程因地制宜，精心设计，根据不同的工程要求进行软基处理，先根据规划路网和功能区将整个填海区划分出不同的地块，再分别进行软基处理。对于海堤工程，主要采用超载挤淤法进行填筑，沉降稳定后再卸载强夯挤密。建筑场地地段，对深厚淤泥区先施工砂垫层，插排水板后分层堆填，对淤泥较薄区则堆填挤淤后强夯挤密处理。道路地基处理则主要采用复合地基处理方案，采用的方案有强夯置换处理地基、搅拌桩复合地基、砂石桩复合地基等，不同工法的过渡带，主要采用调整桩间距和桩长布置的方法来降低不均匀沉降。该工程软基处理已经全部施工完成，采用的软基处理工法效果明显，各项指标均达到设计要求，工后沉降也满足工程要求。

3、岩溶地基处理技术分析

广东省的岩溶分布，约占全省陆地面积的16%，由于岩溶地区地质环境复杂，岩土层不均匀（覆盖层厚度变化大，同一土层沿深度方向物理力学参数变化较大，基岩顶面存在软塑层等）、岩面起伏大（相邻几米的钻孔岩面相差大，可达20多米）、溶洞和土洞发育、溶沟甚至溶蚀漏斗等都给工程建设带来了极大的挑战。岩溶地区这些特殊地质条件也决定了其地基基础与一般的地区存在不同。例如岩土层的不均匀容易导致地基产生不均匀沉降和地基承载力的变化过大，岩面起伏大容易导致预制桩在施工过程中断桩或者倾斜，溶洞和土洞可能导致地基失稳等。

随着经济的发展，建设用地要向岩溶场地要地，特别是像水泥厂等工矿建筑，考虑原材料位置和运输距离等因素，大部分优先选择就近建设工厂，这就不可避免的需要面对岩溶地基的问题。因地质条件和水文条件的不同，岩溶工程地质特征具有区域性，岩溶地基处理和基础设计往往需要借鉴当地经验和类似工程案例的经验教训，才能对岩溶地基进行科学有效的处理。

岩溶地基处理的方法有很多，但各种方法都有其适用性和局限性，一般应根据其实际情况和围岩稳定性及水文地质条件进行处理。在广东的实际工程中应用的较多的处理方法主要有充填法、注浆法、跨越法和复合地基，有时会根据需要采用多种方法综合处理。充填法主要适用于埋藏不深的溶洞或土洞，根据工程需要，在挖除溶洞中的软弱充填物之后，回填灰土、素土、砂土乃至水泥砂浆或者混凝土等材料，使其满足承载力和变形要求。注浆法主要适用于埋藏较深的溶洞或土洞，注浆材料一般为水泥浆，为防止水泥浆渗漏，有时会加入一定比例的粉煤灰和水玻璃。广东省内由于岩溶发育的特点，为满足地基承载力和变形要求，一般是注浆法和充填法相结合，例如广州地铁二号线和五号线部分线路就采用了注浆法和充填法相结合的处理方式。跨越法适用于溶洞不大且周围岩体完整的情形，可采用梁、板、拱等结构跨越，现在有些工程对于规模较大的溶洞也采用跨越法处理，通过采用底部支撑等方法来实现。复合地基在岩溶地区应用较为广泛，与天然地基相比，具有承载力高、沉降小的特点，广东省内常用的有水泥粉煤灰碎石桩复合地基、高压旋喷桩复合地基、CM复合地基、刚性桩复合地基等。

由于岩溶地区的特殊性和复杂性，在没有地区经验时，不管采用何种地基处理方式，应选择有代表性的场地进行试验，以确定设计参数的合理性。

结束语

近二三十年来，我国的岩土工程发展迅速，完成了如国家体育馆、港珠澳大桥等一系列工程。在技术法规方面，逐步用全文强制性工程建设规范取代现行标准中分散的强制性条文，逐步形成由法律、行政法规、部门规章中的技术性规定与全文强制性工程建设规范构成的“技术法规”体系。同时，高等院校也培养了很多的岩土专业人才，这有力的促进了我国岩土行业的发展。岩土工程也从房屋建筑、市政工程、水利工程等传统领域向地质灾害防治、环境岩土工程等领域扩展，让岩土工程与国内外的热点问题（如生态文明建设、废弃物的填埋、节能减排）相结合。岩土工作者应尽力提高自己的技术水平和管理水平，使自己融入到岩土工程行业的发展中去。

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