基于绿色理念下岩土工程技术创新方法与实践探索

2021-12-24陈怀珠

绿色环保建材 2021年3期

陈怀珠

天津海滨工程勘察设计有限公司

1 引言

岩土工程主要对工程中的岩石、地表、地下进行施工的项目，是土木工程重要的组成部分。随着我国经济高速的发展，也带动了科学技术的不断创新。在建筑工程领域，人们在施工的过程中不仅注重经济效益，也开始关注社会效益，通过技术的创新，不断将绿色的理念应用到建筑工程的施工中。而岩土工程是一项系统的复杂的工程项目，其实施工技术横跨多个学科，如力学、地质学、工程学等，涉及的知识非常多，是一项非常复杂的工程项目，这就使得岩土工程的施工显得尤为困难。同时，我国对于岩土工程的质量也有着严格的要求，这就需要岩土工程不断创新技术，既能满足岩土工程施工本身的需求，也通过绿色理念的引入满足社会的需要。因此，研究岩土工程技术创新是非常有价值的。

2 简述岩土工程技术

自从我国改革开放以来，我国大力发展建筑行业，而岩土工程技术在建筑施工中应用非常广泛，如桥梁建设、山区隧道施工、地铁施工、公路和铁路施工等多个领域。而随着我国经济的发展和科技的进步，人们对岩土工程质量和效率都有了更为严格的要求，而想要符合这些标准，就必须不断提升岩土工程技术的水平。岩土工程项目施工过程一般是岩土工程的工程人员对整个工程提前进行设计，按照岩土工程的施工要求，进行研究和分析，得出相关的数据，之后通过模拟试验对数据进行验证和校对，最后进行实际施工。

经济发展推动了科技的创新，许多新的材料和设备被应用与岩土工程的施工中。同时在岩土工程施工管理中，人们引入了现代信息技术、网络技术、计算机技术，对岩土工程的全部过程进行管理和控制，从而提升了岩土工程技术的水平，保证了工程的质量。岩土工程在施工中需要应用多个工程学科知识，技术人员凭借自己的专业知识对岩土工程的施工现场进行实地勘测，并根据勘测的结果对施工内容进行调整。岩土工程的施工地质环境极易受到其他因素的影响而发生变化，技术人员需要及时对施工现场的岩石和土壤进行勘测得出具体的数据，特别是在施工前一定进行测量，从而保证岩土工程施工的安全。技术人员在勘测现场地质情况中，一般是通过对岩石和土壤的强度、透气性、抗压性等项目进行测定，得出具体的数据，从而指导作业人员进行岩土工程的施工[1]。

3 岩土工程特点

3.1 复杂和多变

岩土工程本身就是一项涉及多个学科知识的复杂系统性工程，而要将这些内容整合起来施工是有一定难度的，这也增加了施工的环节，从而使得工程的影响因素增加，使得工程中的不确定性提升。如天气、地质变动、工程材料等，这就需要在施工的前期，技术人员要把这些都考虑进去，积极地进行实地勘探和调查，不断地优化施工内容[2]。

3.2 严格性

岩土工程有很大一部分作业是在地下完成的，而在作业中经常会使用危险的爆炸品进行施工。而为了保障岩土工程的施工质量和安全，就需要作业人员严格按照施工的流程和要求进行操作，从而保证岩土工程的施工质量和生产安全。

4 岩土工程创新实践

4.1 工程测试创新实践

在岩土工程的施工中，工程测试占据重要的施工地位，技术人员通过测试出的数据，从而为工程的设计人员和现场施工人员提供参考依据，同时通过严格的测试，也可以为岩土工程的安全生产和工程质量提供保障。目前。我国建筑企业的岩土测试一般是在室内完成的，其测试内容主要有力学试验、监测等项目，而在这些测试的过程中需要许多不同的工程技术和标准作为测试的支撑。当前在我国企业中岩工程测试技术最常用的分别为坑探技术和钻探技术。坑探技术常常用于钻探技术无法对地质结构的数据进行有效采集和分析时选用，这就需要技术人员选用合适的设备进行勘探作业。当前比较领先的技术有物探技术、地震折射波、面波等形式进行直接勘测。而钻探技术，通过钻头对地面以下，不同深度的地质结构进行分析。在岩土工程测试中，技术人员可以根据二者各自适用的特点，根据实际情况，设备地运其结合起来使用，从而使得岩土工程的测试更加全面。

4.2 勘探技术创新实践

从上文的岩土工程测试创新我们可以看出，选择合理的勘探技术的重要性。适合的勘探技术选择能够保证岩土工程施工的质量。技术人员在实际的工程测试中，根据岩土施工的环境，将钻探和坑探技术结合使用，可以更好地获取完整的地质数据，便于技术人员对岩土类型分类和确定。

目前物探技术的创新实践主要是基于电气学、电磁理论等内容，将面波、弹性波、电磁波成像等技术应用进来，从而完成对地质的探测工作。钻探技术和坑探技术都是间接地对地质进行采样，通过后期的检测间接地进行勘探工作，而物探则是直接对地质情况进行勘探，工作效率更高，针对性更强。在勘探的过程中，工作人员要认识到岩土工程的复杂性，对各种勘探技术的特点、适用范围、使用标准、操作流程等进行全面认真地学习，根据实际的现场情况，综合性的考虑问题，在勘探中可以通过多种勘探技术的应用，从而降低勘探的难度，提升勘探的质量，从而为岩土工程的地质数据提供可靠、全面的数据支持[3]。

4.3 触探技术创新实践

岩土工程在对地质勘探中，钻探和坑探的应用都需要将探头深入岩土之下，这就需要触探技术的创新。在岩土工程探头使用中一般分为静力触探和动力触探。

岩土工程在勘探的过程中，会将探头深入到岩土地表之下，通过对探头加压，将静力传导至探头上，从而推动探头在岩土层中前进，在探头行进的过程中，由于地下土质结构的不同，探头遇到的阻力也不同，根据这些可以对地下土层的物理性质进行确定，如承受力、变形情况等特性。当工作人员选用静力触探的技术时，就需要按照岩土工程的具体情况和施工环境合理选择施工的探头。在静力触探的应用中，探头一般分为孔压、单桥、双桥者三种类型。在对探头加压时，也有三种方式，分别为人力加压、液压加压、机械加压。不同类型的土层和地基地承受力可以通过静力触探技术进行确定。然而由于我国和国际的分辨标准有所不同，静力触探识别的较低，最终导致很少有建筑企业在岩土工程中使用该项技术。

动力触探可以对地质的物理性质进行确定，这种触探是利用圆锥来实现的。一般按照重量可分为轻、重、超重这三种类型。在日常的作业中，由于轻型动力触探设备体型小巧，操作简便，能够胜任大多数的勘探作业，因此使用频率较高。

4.4 浆固碎石桩创新实践

岩土工程有也会在公路和桥梁的施工中出现，其一般是对软土地基进行施工，而采用的施工方式一般为复合式。在复合式施工中，碎石桩选取的体积都非常小，且桩体相对松散，碎石桩本身的强度很弱，施工人员一般只对碎石桩的桩体进行简单加固，而与桩体接触的地面则没有进行固化处理。

碎石桩复合式施工流程少，操作简单，对技术要求不高，人员、物力、财力投入相对较少。因此，在公路建设的过程中被广泛地应用。然而由于碎石桩自身松散的特点，导致其本身强度不大，承载能力弱，当对碎石桩上承载其他物资时，地基会承受更多的重力，从而导致下沉。因此，这种施工方式决定了碎石桩复合式施工不能用于较大的承载施工中。虽然之后可以通过灌浆填补这种技术的漏洞，但灌浆在刚性桩中最为适宜。

浆固碎石桩技术根据碎石桩复式施工的特点和灌浆技术进行分析，将二者有机统一起来，提前对碎石桩周围的土壤预埋管线，当对碎石桩作业完成后，对地面进行灌浆操作，从而实现对地面的加固。通过这种施工的施工方式，碎石桩与地面的岩土层通过灌浆得到了加固，提升了地面的承载能力，避免了地基出现下沉的现象发生。同时，碎石桩在施工的过程中，所选用的都是建筑废弃的石料、钢材等建筑材料，施工单位通过废物利用，不仅不需要对花费大量的时间、人力和财力处理建筑废弃物，还可以通过建筑废弃物在浆固碎石桩中的应用，降低了施工成本，节约了社会资源，这非常符合岩土工程的绿色理念。

4.5 现浇混凝土大直径管桩创新实践

PCC桩技术就是现浇混凝土大直径管桩技术。我国在岩土工程的施工中，作业环境有很多都是在软土上进行的，这就非常容易发生地基下沉的现象。岩土工程的技术人员参考了多方面的学科知识和环境情况，分析总结，寻找解决这种问题的方法。经过研究人员的不懈努力和反复实践发现，桩体的受力点主要发生在桩体的侧面和桩体与地面接触的部分，产生的力分别为摩擦力和阻力。在试验中，通过对结构不同的桩体变量进行对比，分别制作出空心的桩体和实心的桩体进行承载测试，试验表明，空心的桩体承载能力更强。而现浇混凝土大直径管桩技术就是基于以上的试验原理，经过调整和创新后，桩体在制作的过程中降低了混凝土的使用，而通过空心的应用，提高了桩体的承载力，从而减少地基下沉现象的发生。

现浇混凝土大直径管桩技术需要的设备一般包括沉降模、分流器、基座、动力器等。通过两个固定的钢管，进行加固处理，提高沉模的直径使得其下半部分和内外两侧的边缘形成造模浆器桩基阻力得到了降低。同时，在沉模器的送料入口处加装分流装置，使得混凝土充分搅拌，降低了施工的难度。现浇混凝土大直径管桩技术，通过引入自动化技术，加强了施工过程中的控制，减少了人工的参与，节约了大量的人力资源，为建筑企业的施工降低了生产成本。

4.6 引入卫星定位测量

GPS 定位技术，即卫星定位技术。受到岩土工程施工环境复杂的影响，GPS 定位技术以其方便、高精度等技术特点，可以完成对复杂的地理环境进行数据的采集，避免了建筑单位采用传统的勘探方式，费时、费力，节约了大量的资金投入。建筑单位想要采用GPS进行测量，前期就需要做好大量的准备工作，从而保证测量的顺利进行和数据的有效、完整、真实。例如提前将测量中需要使用的设备进行归类、整理，测试设备的运转情况，如定位装置、通信设备等。之后选择在晴天清晨，有利于数据采集的准确性。而GPS 技术可以和多个自动化设备连接，提高了测量的效率和准确性。