何 潘

(昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南 昆明 650051)

0 引 言

在岩土工程项目中应用勘察、设计与施工一体化模式，既可以保障工程项目质量，又有助于提升建设单位的效益。在实际建设时，要求负责地质勘测、工程设计和现场施工的人员加强信息交流，实现信息共享，充分发挥这一模式的应用优势，高效率地完成工程建设任务。

1 岩土工程勘察设计与施工一体化的价值分析

勘察、设计和施工是岩土工程建设中3个紧密相关的流程，相比于传统的分散模式，实行一体化模式的优势主要体现在：①显著提高施工速度。通过加强组织协调，让勘察人员与设计人员保持联系，方便设计人员详细地掌握勘察资料，从而保证了设计方案的质量与可行性，加快了设计出图效率。让设计人员与施工人员保持联系，用设计图纸指导现场施工的顺利进行，提高了施工速度；②方便工程造价管理。承包商全权负责勘察、设计和施工，能够将各种资源合理配置，对各个环节进行优化，减少工程设计变更，从而有利于工程造价的控制。除此之外，该模式还具有责任划分明确、加快技术创新等一系列特点，一体化模式的组织架构见图1。

图1 设计与施工一体化模式的基本架构Fig.1 Basic framework of design and construction integration model

2 工程概况

某工程项目总用地面积14 391.7 m2，共有2栋建筑，1栋为厂房，1栋为配套用房。场地东高西低，2栋建筑的台地落差为10.5 m。该工程区域的地质以素填土、粉质黏土、风化泥岩为主，边坡开挖之后处于不稳定状态，为保障建筑结构安全，需要设置边坡支护。为节约工期和保证支护效果，采用了勘察、设计与施工一体化模式。

3 岩土工程勘察设计与施工一体化模式的应用

3.1 岩土工程勘察作业要点

3.1.1 勘察孔的布置

参考《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2013)，以现场边坡为基准线，沿着边坡走向，以50 cm为间隔，画出1条与边坡平行的勘探线，在该条线上以20 cm为间隔，布设勘探点。在该次工程中，现场共布设了27个勘探点，选取其中11个作为取样点，通过采集岩土样品为原位测试等试验提供必要的材料。

3.1.2 钻探成孔

钻孔作业选择的是XY-100型钻机，按照“套管跟进、泥浆护壁、回旋钻进、全孔取芯”的作业模式，完成钻孔。初始钻探可使用普通的合金钻头，达到一定深度遇到中风化岩后，要替换为金刚石钻头，保证成孔效果和钻探效率。开孔口径为130 mm，终孔口径为100 mm。在素填土层钻探时，可适当增加进尺深度，钻探回次进尺深度在2.0～2.5 m之间，遇到岩层后调整为2.0 m以内。成孔后还要检查有无孔壁开裂、明显偏斜等问题。若成孔质量不佳，应视为废孔，并在附近重新选择勘探点进行钻孔。

3.1.3 采样及测试

使用取土器进行工程现场土样的采集，将样品装入密封袋后送至实验室进行化验、分析。将土样分成若干份，依次进行各项测试，如原位测试、标准贯入试验、动力触探试验等。以动力触探试验为例，将锥头、触探杆、穿心锤(重63.5 kg)提升至距离测点76 cm高的地方，使其自由下落、锤击地面。然后记录贯入10 cm的夯击次数为一阵击数。测试结果见表1。

表1 动力触探试验结果Tab.1 Results of dynamic sounding tests

3.1.4 工程测量

在现有的钻孔平面布置图基础上，利用CAD软件采集各个勘测点的坐标，选取A4#和2C 656#作为控制点，2个控制点的坐标与高程见表2。采用RTK按设计孔位坐标将各钻孔放置实地。坐标系统采用本市城建坐标系统，高程系统为1985国家高程基准。各勘探点位置由测量工程师采用南方测绘RTK卫星定位系统(GPS)进行施放并计算孔口高程。

3.2 岩土工程设计工作要点

3.2.1 边坡设计原则

边坡设计前应做好周边环境的勘察，并且参照《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330—2013)，《岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范》(GB 50086—2015)等相关规范作为设计依据。在此前提下，还要遵循以下原则：①设计方案要兼顾安全、美观、环保、可靠等要求，保证边坡设计方案的实用性；②基于该设计方案的边坡支护加固，应至少达到50年的有效试用期，在该时间段内边坡应有效抵御各种不利荷载产生的破坏，从而保障岩土工程本身的安全和稳定；③在施工条件允许的前提下，边坡治理方案要做到简便易行、经济合理和安全可靠。

表2 2个测量控制点的基本信息Tab.2 Basic information of the 2 control points

3.2.2 边坡设计方案

结合勘察资料，该工程所在地区具有边坡高度大、坡顶与坡地环境较为复杂等特点，因此基于工程结构安全的考虑，设计边坡安全等级为II级，边坡稳定安全系数取1.30。该次设计验算过程中，按一般工况、饱和工况、地震工况3种工况分别验算。同时重要建筑物以及距离边坡较近的建筑物应优先采用桩基础，以避免建筑荷载对边坡的不利影响。该工程采取锚拉式桩板墙支护，桩截面为1.0 m×1.4 m，采用双排并列的方式，提高加固效果。另外使用预应力锚索控制变形。考虑到个别区域的地下水位较高，还要设计边坡排水系统。于挡墙后侧80～100 cm处，设计1条宽度为400 mm、深度为60 cm，与挡墙同等长度的截水沟。内部使用泥浆抹平，提高防渗效果。这样雨水能够沿着截水沟向下排出，避免积水渗透影响边坡稳定。另外还设计若干处降水井，起到降低水位的效果。

3.2.3 边坡稳定性分析

边坡设计时必须要开展稳定性分析，作为编制边坡设计方案的重要依据。影响边坡稳定性的因素有工程地质条件、水文条件，以及边坡坡形和坡顶荷载等。该工程边坡稳定性计算结果见表3。

表3 工程边坡稳定性分析Tab.3 Analysis of engineering slope stability

3.3 岩土工程施工技术要点

3.3.1 抗滑桩施工准备

做好施工准备对提高成桩质量和加快施工速度有积极帮助。抗滑桩施工准备事项包括：①科学选材，如水泥的标号、钢筋的型号、砂的细度等，都是选材时必须要考虑的内容。材料经检查合格后进场，做好妥善保存，避免水泥受潮、钢筋锈蚀；②制备泥浆。抗滑桩的桩身采用C30混凝土浇筑而成。因此要现场确定配合比，并提前制作泥浆。通过制作试件的方式，确定混凝土试件的强度达标后，再按照该配合比批量化生产；③做好现场施工场地的整平处理，为下一步桩孔开挖创设良好条件。

3.3.2 桩孔开挖与处理

在制备泥浆的同时，在场地表面进行测量放线，参考设计图纸标记出各个桩位点。从1#桩位上开始钻孔，钻机就位后，调整钻孔与桩位点垂直、对齐。然后操作人员设定钻机运行参数，开始进行挖孔。结合地质勘察资料，若钻孔所在位置地下水位较高，钻孔前要做降水处理，保证成孔效果。钻孔达到标高后，拔出钻头，检查成孔质量，没有孔壁开裂、孔身偏斜的问题后，进行清孔。完成1#桩孔开挖后，要间隔2～3个孔再进行开挖。钻孔产生的弃渣要使用运输车运送至指定的堆放点，避免水土流失诱发次生危害。

3.3.3 钢筋笼的制作与放置

钢筋经检查不存在锈蚀等问题后，按照设计方案现场裁切钢筋，并采用机械连接或者双面搭接焊的方式，制作成钢筋笼。注意竖筋的搭接处不得放在岩层层面和滑动面处，使用吊车将焊接完成的钢筋笼吊起，垂直于钻孔向下放置，直至到达钻孔底部。每个钻孔需要放置2～5节不等的钢筋笼，注意做好连接与固定。

3.3.4 混凝土的灌注

每次浇筑前应确保灌浆机内储存的混凝土满足单桩连续灌注需要，避免因为混凝土储备不足导致浇筑中断进而影响成桩效果的情况。若孔底存在积水，在积水深度不超过100 mm的情况下，可选择干法灌注；若水深超过100 mm，应采取降水处理后再进行灌注。采用泵送方式灌注，将泵送管道从钢筋笼的间隙自上而下插入，至孔底上方1 m处，然后连续注浆。期间注意做到一边浇注、一边拔管、一边振捣。单孔灌注完毕后，也要采取间隔灌注的方式，避免连续灌注产生的土体挤压导致桩身变形。现场浇筑应安排专门的监管人员，密切观察孔桩周边及地表情况，如有异常尽快中止施工并迅速撤离。

3.3.5成桩质量检测

抗滑桩施工完毕后，还要开展成桩质量检测，若检测结果不达标，必须采取相应处理措施。检测内容包括桩身垂直度检测、桩身完整度检测、桩体承载力检测等。以桩体完整性检测为例，使用声波透射法进行无损检测，如果桩体内部有孔洞、裂纹，声波会发生改变，从而根据接收的声波信号判断有无裂缝，以及裂缝的位置、大小。若质量检测结果表明影响桩的正常使用，需要采取加固措施，或者视作废桩重新开孔、灌注。

4 岩土工程边坡变形监测

4.1 监测内容及监测周期

开展边坡变形监测，既是为了保障岩土工程自身的安全，又有利于维护周边建筑物、道路的安全。因此，在施工开始后就要同步开展监测工作，并根据监测结果采取对应的措施。监测内容包括：坡顶水平/垂直位移、地面沉降、坡顶建筑物变形、锚索内力变化5项。在边坡施工初期，将监测装置分别安装到各个监测点后，每天采集一次监测信息。另外，结合前期的地质勘察资料，在一些地质环境较为复杂、周围构筑物较多的地方，可适当增加监测频率。遇到暴雨等恶劣天气后，也要适当提高监测频率，确保有异常情况第一时间发现。若边坡出现险情，则监测频率应当>3次/d。在边坡支护完成后，监测工作还要继续进行，持续2年，并且保证每个月至少采集1次监测信息。

4.2 监测报警值

结合《岩土工程监测规范》(YST 5229—2019)有关要求，以及岩土工程现场的地质条件，确定边坡支挡结构的最大允许值，该值同时也是监测报警值。若监测设备采集到的参数超出该值，则触发报警程序，进行报警，提醒岩土工程管理人员及时采取应对措施。监测报警值的设计标准见表4。

表4 监测报警值Tab.4 Alarm indication of monitoring

4.3 监测方法及要求

为进一步提高边坡变形监测的规范性、有效性，在实施监测作业时还应注意以下事项：①在设计完毕、施工之前，就要参考设计图纸确定观测点，并将监测设备提前安置，将整个边坡施工全部纳入监测范畴；②进行坡顶位移监测时，应设置不少于3个观测点的观测网，分别用于监测位移量、移动速度和移动方向；③抗滑桩施工完毕，要进行桩身质量检测。采用无损检测技术，检测桩身内部有无孔洞、裂纹。

边坡的监测频率，监测点埋设后开始监测，施工期间每天对其进行监测，遇暴雨、降雨及变形过大时，应加大监测频率，见表5。

表5 监测频次Tab.5 Monitoring frequency

5 岩土工程勘察设计与施工一体化模式的保障措施

5.1 创新管理思维，管理人员熟悉一体化模式

勘察、设计与施工一体化在实现资源优化配置、加快工程建设进度等方面的应用优势不言而喻，但是目前还有一些企业缺乏合作共赢的意识。要创新管理思维，迎合土建行业的发展趋势，尤其是企业的管理层，要主动去了解勘察、设计与施工一体化模式的运行流程、操作要点、管理要求等一系列内容。在熟悉这一模式的基础上，自上而下的将这一模式在企业内部推广开来。让勘察人员、设计人员、施工人员，都能够对这一模式的意义、内容等有所了解，进而在岩土工程建设中将该模式落实下去。建议企业将一体化模式的应用效果纳入到管理人员的考核中，通过提供培训、定期考评，督促管理层、一线职工自觉应用勘察、设计与施工一体化模式。

5.2 完善配套制度，为一体化模式应用创设良好环境

从技术层面上来看，我国岩土工程勘察、设计、施工的一体化模式在应用中积累了比较丰富的经验，技术成熟度较高。但是配套的制度、标准发展较为滞后，在一定程度上制约了这一模式的推广和发展。下一步，政府相关部门或行业有关协会，要基于勘察设计与施工一体化模式的技术特点、工作衔接等方面，尽快出台与之配套的规章制度、行业准则，为该模式应用价值的发挥创设良好的外部环境。例如，要明确划分勘察、设计、施工三方主体的责任，加强相互之间的信息交流，通过破除部门之间的信息壁垒，让各项工作的前后衔接更加紧密、过渡更加自然，在岩土工程建设中不留质量隐患。

5.3 引进信息技术，依托BIM和3S技术实现一体化管理

信息技术在土建行业的融合应用，是实现勘察、设计与施工一体化的关键因素。例如，将3S技术中的RS(遥感)和GPS(全球定位系统)能够帮助勘察人员快速、全面、精确地了解野外工程所在区域的岩土条件、地表植被等信息。对于勘察所得信息，由地面接收站收到信号后，传输到计算机上。然后利用计算机上的GIS(地理信息系统)或BIM(建筑信息模型)等应用软件，将二进制数据转化成二维平面图纸或三维立体模型，为设计人员开展岩土工程设计提供辅助。设计人员进行简单修改后，自动出图或参考立体模型，为岩土工程现场施工提供必要的参考，对提高施工质量有积极帮助。在信息技术的支持下，实现了从勘察到设计，再到施工的一体化。

6 结 语

在岩土工程建设中，勘察是设计的前提，设计为施工提供依据，三者之间密切联系。推行勘察、设计与施工的一体化模式，将有助于实现企业现有资源的合理配置，做好工程建设各个环节的前后衔接，无论是对于工程质量的提升，还是成本、进度的控制，均起到了积极作用。在岩土工程项目中，除了要熟练掌握勘察、设计、施工等环节的技术要点，还要从制度层面、技术层面提供必要的保障措施，确保一体化模式得以顺利实施，保证岩土工程顺利建设完成。