岩土工程数值分析新方法 高等学校工程管理课程系列教材
门树宁 王明忠
[摘 要]我国工程建设的基本顺序是勘察、设计、施工，其中岩土勘察设计是工程施工的前期工作，为工程施工提供依据。近年来，岩土工程技术水平显著提升，工程设计有了长足发展。结合当前实际情况和发展成果，以某工程实例，对岩土工程设计进行深入分析，总结工作经验，提高岩土工程设计工作质量。
[关键词]岩土工程；设计；治理
中图分类号：TU4；TU201 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）15-0282-01
引言
岩土工程设计工作作为勘察结束后到施工之前的一项重要工作，保证这一环节的工作质量是工程能够顺利进行以及实现建设目标的关键。岩土工程设计的依据主要是结合甲方对施工的要求以及当前地质的勘察情况，而勘察工作是整个设计的基础。
1 工程实例
某地区居住小区工程，用地面积约59000m2，建筑物高25m，总建筑面积约19000m2，地下室2层，面积19000m2。工程地质条件简述：1）地形、地貌。建筑物场地地形比较平坦，局部有起伏；2）场地岩土层分布。①层填土层：杂色，结构松散，高压缩性，主要有碎石、混凝土、块石等组成，厚1-2m。②层淤泥质土：黑色，饱和，流塑状态，强度低，成份为粘性土及砂土，厚2-3m。③层粉质粘土：粉质粘土硬塑、可塑或软塑状态均有分布，厚度不均。④层砂土：砂土有细砂、粉砂等，多为稍密～松散状态，厚度不均，一般1.5m厚。⑤层卵石层：多为稍密～中密、密实状态，厚度不均，一般厚2m左右。⑥层灰岩：基岩面一般埋深5.0～8.0m，局部浅部有溶洞等岩溶现象发育。地下水埋深1.0m。
2 岩土工程设计中考虑的主要问题
2.1 做好设计前的准备工作
进行岩土工程设计前，首先需要准备好设计所需要的所有基础资料，且要保证资料的准确性和可靠性，以此来保证工程设计的合理性和科学性。岩土工程设计的基础资料的收集包括地形、水文、气候、详细可靠的勘察资料、建筑结构资料、周边建筑影响范围的建、构筑物、管线等等，除了收集这些信息外同时还要对这些信息进行一定的审核，确保所有资料准确可靠，为设计环节提供可靠的设计依据。上述小区虽然基岩埋藏较浅，但浅部岩溶发育；且上部尚存在一定厚度的软土，对地下室的开挖影响较大，对周边环境的影响范围也比较大。只有搞清楚情况，准备工作做好，才会作出安全、经济、合理的设计。
2.2 施工的可操作性和质量的可控性
由于岩土工程基本都是隐蔽工程，质量控制和检查难度大，为使岩土工程质量可控，岩土工程设计必须考虑质量可控性需求。有的工法优势明显，但是施工质量不易控制，所以岩土工程设计应放弃这种类型的工法。如，粉喷桩是一种深层搅拌加固桩，是饱和软土地基加固的一种新型方法，能增强软基稳固性。粉喷桩适合淤泥、淤泥质土、粉土及一些含水量较高的粘性土，其他类型的地基土不适合采用粉喷桩。考虑到工程地质的实际条件，根据实际情况选用适合的工法。综合考虑各项因素来设计施工方案，提高设计方案的可行性和适用性。该小区采用桩锚支护体系进行地下室的支护，施工有足够的工作面，技术成熟，质量可控。
2.3 技术方法的适用性和有效性
施工技术方案是岩土工程施工的依据，所有施工都要依靠施工技术方案实施，若施工技术方案缺乏适用性，岩土工程各项施工工作都会失序，影响正常的施工工作。如，软黏性土的透水性弱，孔隙水压力消散难度大，不适合采用强夯法和挤土桩法。特别是挤土桩施工过程中可能因为挤土效应出现歪桩、断桩等问题。为此，要根据地质情况设计岩土工程施工技术方案，提高岩土工程设计的适用性。所谓的有效性，其实指的是施工技术能达到预期的效果，实现岩土工程目标。某种施工技术方案的有效性评价分析，要以实际情况为基础，经科学计算加以验证，当然有时也可以利用直观经验判断，但不能完全依靠主观经验，以免适得其反。该小区根据实际情况，采用垂直桩锚支护，这种施工技术在当地使用广泛；桩后采用旋喷桩止水，在当地也是非常有效的止水方法。
2.4 环境限制及对环境的负面影响
岩土工程设计工作中，环境条件是设计工作中必须考虑的重要因素。一般环境条件越严，可选择的施工技术方案越少。任何一种施工技术方案都有自身的优点、缺点，对周围环境的负面影响或大或少。如，锤击式预制桩和沉管式灌注桩施工时，噪音大，对土体的扰动大；注浆材料污染地下水；基坑开挖破坏地下管线；等等。为此，该小区岩土工程设计时要充分考虑环境条件，注意分析施工技术方案可能带来的负面影响，最好选择符合环境条件，对环境负面影响小的施工技术方案。该小区软土层的存在，对基坑开挖增加了难度，软土的糯变、渗透性小且水平和竖直不均匀的特点，对周边环境会产生较大不利影响，影响范围也比普通土大，甚至三倍基坑深度以外的地方也会产生沉降。针对这种情况，采用刚性较大的混凝土灌注桩和旋喷桩止水帷幕，有效地防止了基坑及周边环境的过大变形。
2.5 基础资料的可靠性和完整性
基础资料是岩土工程设计的依据，但不是每一个岩土工程设计基础资料都十分完整，概念设计时要加以重视。如，岩溶发育地区地基条件复杂，塌陷、洞隙及岩基面高度不一等因素危及岩土工程稳定。由于该小区的岩基面高度变化无序，没有办法将岩基面勘察的十分清楚，因此需要在岩土工程的设计阶段留有余地，以便后期施工予以补充基础资料，对设计做出局部调整，完善岩土工程施工技术方案，必要时提请相关参建单位补充，例如本小区浅部岩溶的发育程度及空间的分布范围，对建筑物的地基基础影响非常大，在补充了浅部岩溶发育资料后，采用适当加深基础埋深，采用天然地基避开了浅部较为发育的岩溶地带，为业主节省了大量费用。
3 岩土工程治理探讨
岩土工程设计后的施工阶段，岩土土体的沉降、强度和变形等会因为不确定因素的发生而改变，从而会影响到结构的稳定性。所以，在具体施工阶段，要求设计人员加入到现场的问题治理和监控中，综合施工现场、勘探数据的具体情况，必要时对设计方案进行修改，确保结构稳定性。不同的岩土工程治理方式有较大的差别，因此，要求岩土工程的设计人员依据具体的状况实行科学的选择，以确保施工安全作为前提，将确保工程能够顺利施工作为重点，将确保岩土土体稳定性和结构的稳定性作为中心设计进行设计修改，从而满足工程建设的需要、确保社会效益和工程投资经济效益。
结语
岩土工程设计作为工程建设前期一项至关重要的工作，工作质量的可靠性、安全性以及可行性对后续施工的开展和工程建设的安全有极大的影响，做好设计工作是为工程建设的顺利施工、建设质量和安全提供可靠保障。完成岩土工程设计工作以后，在开展具体的施工过程中，由于存在不确定因素，会影响到岩土土体以至于造成强度、沉降以及变形等问题，对构造物的稳定性有着非常重要的影响。岩土工程治理方法不同，处理对策也存在较大的差異。因此作为岩土设计人员，一定要根据具体情况来进行科学的选择。
参考文献
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