岩土工程勘察、设计与施工一体化模式研究

朱文风ZHU Wen-feng

（中化地质河南局集团有限公司，郑州 450001）

0 引言

在我国社会主义经济建设的过程中，岩土工程在多个领域中发挥着不可估量的作用，因此提升岩土工程质量，加强对岩土工程质量的控制，为现代化社会建设奠定坚实的基础。伴随着科学技术的迅猛发展，目前国内的岩土工程勘察、设计与施工技术得到了创新发展，传统的施工模式已经不再适应现代化的工程建设需求，而应用勘察、设计与施工一体化的现代化模式成效明显。岩土工程的一体化模式，不仅符合现代工程建设项目发展的趋势，同时也是建筑工程管理运行模式的科学化和现代化发展，是现代化勘察企业长效发展的有效路径。同时对于岩土工程勘察单位而言，可以凭借大企业的勘察和设计，走差异化的市场发展道路，提升勘察企业的服务质量和品质，有效规避市场风险，降低勘察成本，提高经济效益。

1 岩土工程勘察、设计与施工一体化模式实施的必要性

1.1 是岩土工程发展的趋势

在岩土工程中，主要是以勘察、设计和施工为主要环节，这些环节的质量对工程的整体质量产生重要影响。所以在提高岩土工程施工质量的同时，要不断加强勘察、设计和施工三个环节的技术，而采用岩土一体化模式，是将三个环节进行高效的整合，提高资源的利用率，是岩土工程领域中最有效的模式。

1.2 岩土工程的现状凸显了岩土工程勘察、设计与施工一体化模式的价值

在岩土工程发展的过程中，工程理论、相关技术、流程等也愈加完善，伴随着工程需求的升级，岩土工程在实际建设中存在着诸多的问题，因此还需加强对岩土工程理论和实践的重视，一旦发生工程意外则会给整个工程带来不可估量的损失，所以在引用岩土工程一体化模式中，正好能够解决上述的问题，施工质量也得到了有效的保障。

1.3 岩土工程勘察、设计与施工一体化模式优点突出

岩土工程一体化模式，能够有效的掌控项目的进度，有效的管理和控制成本，从根本上提升工程的效益，同时一体化模式更符合现代化工程的发展趋势，有效提高施工效率。

2 岩土工程一体化模式的优势

何为岩土工程一体化模式，即将岩土工程的各个环节进行结合，由此来进行一体化的生产，相比较传统的施工模式而言，一体化模式自身表现出独特的优势，具体体现在以下四个方面：

2.1 施工速度快、工期短

岩土工程的一体化模式，即设计、施工、勘察等环节之间都是进行科学的协调，并将其组合在一起。工程的承包商将勘察、设计、施工等环节进行承包，并对各环节进行协调，解决其中存在的矛盾，这能够从根本上提高工程的建设效率，大大缩短建设周期。

2.2 推动技术创新

岩土工程的一体化模式下，更需要相关工作人员对各环节进行周密的策划和设计，因此也能从根本上提升工作人员的创新能力，确保施工设计方案的科学性和可行性，方案的实用性也会更强，因此工程的建设效率得到大幅提升，相应技术也得到了创新发展。

2.3 易于工程造价管理

基于岩土工程一体化模式下，一个承包商承包了整个施工过程，所以对于投资方而言，仅与承包商进行商谈沟通即可，资金的运转和使用得到了保障。与此同时，一个承包商也有利于合理科学的整合优化各项资源，提高资源的利用率，便于工程造价的管理，提高工程效益。

2.4 双方责任明确

在一体化模式下，只有投资者和承包商两方，省去了工程招标的繁琐过程，双方责任清晰明确，也避免了合同纠纷问题，加快了工程的建设速度。

3 岩土工程勘察、设计与施工一体化模式的建构

在构建岩土工程勘察、设计与施工一体化模式的过程中，往往需要具备有较强综合实力的岩土工程勘察设计和施工企业，通过专业化的设计，施工和勘察，在高质量、工期短、成本低的基础上，提供综合性强、安全性高、职责分明等的综合一体化模式，由此来高效的建设完成岩土工程的各项工作。图1是岩土工程勘察、设计与施工一体化模式的建构。

图1 岩土工程勘察、设计与施工一体化模式的建构

从图1中可以看出，在一体化模式下，要结合项目的实际情况，对人员和部门进行优化配置，通过构建各环节项目部来完成项目的建设工作。

4 应用案例

4.1 工程概况

拟建工程为郑州典亮置业有限公司东方今典东方府建设项目，场地位于河南省郑州市新密市东城区溱水路以北、沿山路以南、东城半岛以东。拟建建筑物主要包括：19栋5～19层住宅楼，地下1～2层，剪力墙结构；1栋2层商业及配套楼，框架结构；地下车库，地下1层，框架结构。受郑州典亮置业有限公司的委托，A公司顺利中标了本项目的岩土工程勘察、边坡支护及降水设计和施工以及地基基础设计咨询等工作。A公司在开展项目的过程中，应用了岩土工程勘察、设计与施工一体化模式，不仅工程的施工质量得到了保障，同时也在预定的施工周期内完成了任务，经济效益显著。

4.2 岩土勘察环节

4.2.1 地形、地貌

拟建场地位于河南省郑州市新密市东城区溱水路以北、沿山路以南、东城半岛以东，勘察场地为空地，局部为拆迁场地，地貌单元属丘陵岗地，地貌单一，地形总体北高南低，起伏较大。场地标高317.42-344.09m，最大高差约26.7m。建成后场地整平标高约在317.30-341.20m。

4.2.2 区域地质构造

工程区位于华北准地台（I）黄淮海坳陷（I1）区，新构造分区属豫皖隆起～坳陷区的嵩山隆起，与东北部的开封坳陷相接。晚更新世末期以来，本区基本上处于抬升状态。本区第四纪断裂及地震活动较弱，对拟建场地的稳定性无直接影响。

4.2.3 地层结构

本场地勘探揭露25.0m深度范围内地层为第四系上新更新世冲积的粉土、粉质黏土，中奥陶系白云质灰岩。

4.2.4 地下水条件

据调查，场地地下水类型为深层岩溶裂隙水。根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）规范G.0.1表，本场地环境类型为Ⅲ类。

4.2.5 地基土腐蚀性评价

根据本场地土腐蚀分析，根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009版）判定见表1。

表1 地基土的腐蚀性评价

通过上述的结果，地基土给混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋会带来不同程度的腐蚀。

4.3 方案设计环节

4.3.1 地基评价

根据拟建建筑物荷载特点和结构特征，结合场地土条件，地基基础方案建议如下：

①建议拟建1#、2#、6#、7#、8#、9#、10#、11#、12#、13#、15#、16#、17#、18#、19#、20#、21#、22#楼采用天然地基筏板基础，以第（3）-（5）层为基础持力层，其中12#、15#楼局部基底位于第（1）层杂填土，建议将基底以下第（1）层杂填土全部挖除后采用素混凝土换填；20#楼基底局部位于第（2）层粉质黏土，建议将基底以下第（2）层挖除后采用素混凝土回填；土岩组合的地基上，因其地层不均匀的特性，在此地基上拟建建筑物，则提出设置褥垫层的相关建议。

②建议拟建5#楼采用钻孔灌注桩筏板基础，以第（5）层为桩端持力层。

③建议拟建3#楼采用钻孔灌注桩筏板基础，以第（5）层为桩端持力层；同时可选择换填地基筏板基础，（3）层和（4）层全部挖出并进行换填，采用素混凝土来换填，并将换填后的作为基础持力层。

④建议拟建地下车库采用天然地基独立基础，以换填土层、第（2）-（5）层为基础持力层，对拟建建筑物为土岩组合基层的，其地层性质的不均匀性，可以采取设置褥垫层的措施，与此同时提出在分台处设置挡墙为其支护的建议对策。

⑤鉴于场地内部分钻孔存有伴生土洞、溶洞，发育的厚度和埋深存在着较大的变化，因此要根据物探探测报告，对不稳定的溶洞和土洞进行注浆，以此来对其进行加固；同时也可以采取挖除挖空（5）-1层，并用素混凝土进行回填的方式处理。而针对于基地下不存在伴生土洞和溶洞的，在拟建建筑物时采用钻孔灌注桩，而其中将第（5）-1、（5）-2层穿过桩身，进入稳定岩层的范围要保持在大于等于0.5m的范围，而桩端下稳定基岩深度要控制在大于等于5.0m的范围。

⑥对于19#、20#、21#楼南侧地库第一、二台阶基坑边坡，如果满足放坡开挖的要求，通过设计和验算，对其进行放坡开挖，但是如果不满足相关的要求，要选取适宜的方式进行支护处理，而这时也可以对施工工序进行相应调整，将施工工序定为：先对南侧下方地库第二台阶进行施工，施工完成之后，对第一台阶形成支护，接着再对第一台阶进行施工。

对于单桩承载力特征值而言，给予试桩的相关建议，其要结合最终的试验结果而定。

施工场地应采取哪种施工方案，相关设计部门要依据场地的实际地层情况，并结合建筑物实际载荷组合来确定：在施工的过程中，要采取防水措施，基础外应同样要进行防水措施，避免地表水下渗产生的一系列问题；在进行基层开挖时，要进行验槽处理，以提前发现问题，提前解决问题。

4.3.2 方案论证

在此对上述方案进行论证分析，判断其可行性，从拟建场地的地层情况能够看出，此场地的地层具有着复杂性、多样性、不稳定性的特征，持力层应该深入到下部基岩，因此必须要结合工程项目的地基特征，来选择科学、合理的施工方案，确保方案的可行性。

4.3.3 岩土工程勘察、设计与施工一体化应用

以工程项目的特点为出发点，并结合勘察和设计方案，由此确定施工方案，以从根本上发挥岩土工程勘察、设计与施工一体化的最大化作用，在应用一体化模式的过程中，要在项目中进行分区位的实施。以住宅楼为着手点，首先对住宅楼进行勘察和设计，制定施工方案，进行施工，然后依次对商业楼、配套楼、地库等进行勘察设计，并制定施工方案，最终实现岩土工程勘察、设计与施工的一体化，提高项目工程质量，提高经济收益。

4.4 GIS支持下的岩土工程勘察、设计与施工一体化方案实施环节

现阶段下，岩土工程中存在着勘察与设计相分离的问题，设计的相关功能还有待进一步完善，鉴于此种情况，构建一体化、规范化、集成化的体系是非常有必要的。一体化模式的主要流程是，对各工程环节进行勘察设计，将上道工序和下道工序进行有效的衔接，并为接口提供有效的数据文件，实现数据的互通和共享，由此提高作业的速度，有效减短工期，从根本上提高岩土工程勘察设计的效率，节约时间和人工成本，提高效益。与此同时，在应用岩土工程勘察设计一体化模式时，通过应用现代化的技术手段，实现勘察设计的数字化、智能化和网络化。对岩土工程勘察设计进行网络化和数字化的研究，是勘察设计一体化发展的必然趋势，也是进行现代化发展的基础，以GIS为基础的岩土工程勘察、设计与施工一体化方案实施流程图，见图2所示。

图2 GIS支持下勘察设计一体化结构图

4.5 应用效果

在GIS支持下，岩土工程勘察、设计与施工一体化模式与传统的设计模式相比较而言，其表现出便捷、灵活的特征。能够快速的对方案进行对比，节约了寻找最优方案的时间和成本，作业效率也得到了显著提升，在此过程中也规避了人为操作出现的问题。本项目通过应用勘察、设计和施工一体化模式，实际完成工期有效缩短，仅用了585天，相比较传统模式，工期减少了108天。通过优化设计刚性桩桩网复合地基，整个施工周期节省了50%以上，投资节省了60%以上，获得了投资方的认可和好评。因此应用岩土工程勘察、设计和施工一体化模式，对岩土力学参数进行有效的挖掘，激发其内在潜能的发挥，为地基的优化设计奠定坚实的基础，最终实现经济效益的提升。

5 结束语

总而言之，在现代化社会的建设中，要加强对岩土工程勘察、设计和施工一体化模式的重视，该模式相对于传统项目设计模式而言，有着更大的优势，然而现阶段下，此一体化模式没有得到广泛的应用，这更需要相关部门尽快健全相关法规制度，并培养一体化模式的专业人才，尽快促使一体化生产体系的形成，提高岩土工程的质量和效率，发挥中国岩土工程的最大化价值。