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浅谈岩土工程设计工作中的常遇问题及应对策略

来源:姚峰  发布时间:2023年02月07日  浏览次数: 3051

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随着我国经济的飞速发展,建筑行业在国民经济中所占的比重越来越大,各种地下空间开发、城市地下交通、地下综合管廊等综合施工建设项目层出不穷,为岩土工程行业提供了较为广阔的市场空间。岩土工程设计是串连工程勘察和工程施工的重要环节,笔者结合自己多年的工作经验,就其中常遇的几个问题进行了简要的分析,并谈谈应对策略。

一、岩土工程设计常见问题

1.管弦繁奏——不同行业之间的具体要求有明显的差异性。目前国内的工程分类较为繁杂,分为建筑、电力、有色冶金、水利电力、铁路、公路和水运,还有地灾等各个专业领域,而岩土设计理论体系的不成熟,导致每个专业都有相应的行业规范和标准,且专业之间的规范要求具有明显的差异性,甚至于在同行业中对于不同领域所采用的同一种工艺,规范要求也会有所不同。国内各个不同的行业所涉及的岩土工程相关的规范有重复、交叉,却无法形成统一的规范性文本来进行约束。

2.千篇一律——将岩土工程设计标准化、流程化。随着市场的激烈竞争和行业的不断内卷,国内一些大型设计单位在岩土工程设计中也在尝试进行标准化、流程化。岩土工程不同于结构工程,即便是同样一栋建筑或者建筑的结构设计要求一样,其基础形式、基坑支护等都始终受到场地条件、水文地质条件及周边环境条件的制约和限制。如果强行将岩土工程设计进行标准化和流程化,就会导致后期施工过程中会存在频繁的设计变更和调整。

3.闭门造车——忽视场地条件及其周边环境的影响以及结构在使用过程中的变化。无论是什么类型的项目,项目场地条件及周边环境对设计和施工的影响都是不可忽视的。设计技术人员如果不考虑场地条件及周边环境对施工工艺、施工机械的限制,设计了不合理的方案,就可能导致在施工时发生基坑塌方或者边坡滑塌等工程事故。

岩土工程中随着时间的推移,支护结构受时间和空间影响的因素是多方面的,例如基坑或边坡的锚索在使用过程中存在的预应力损失问题导致支护结构变形加大;又例如在基坑或边坡的长边的支护结构,在靠近中间的位置上经常会出现比较严重的坡体失稳现象等。

4.割席分坐——勘察和设计被分离成两个独立单元。岩土工程设计技术人员若对勘察没有一定的了解,就无从判断勘察报告中的参数的合理性。现有体制和经营模式下的岩土工勘察与设计的关系就如同流水线上的工人,在各自的岗位上各司其职,相互之间几乎不会有实质上的交流。勘察技术人员所提出的参数与建议在接下来的设计中要如何应用,根本就不在其考虑范围之内;而设计技术人员对勘察所提供的岩土体的地质参数的合理性,不会进行深究。

二、岩土工程设计常遇问题的应对策略

1.岩土工程设计应以规范为准绳。目前国内的工程专业分类繁杂,但每个专业均有其专业相应的规范做为硬性规定,而规范做为指令性规定和指导性文件,熟悉相关的规范是从事岩土工程设计工作的基础。

因此通过对各个行业、各个领域相关规范的熟悉了解,才能准确把握岩土工程设计工作中的重点要点,并在资料基本准确的情况下,保证设计文件的合法性、安全性和经济性。

2.岩土工程设计要以“动态设计,信息化施工”为原则来反馈固化或调整设计成果。岩士工程设计具有显著的特殊性一单点工程,虽然设计人员可以通过工程类比法快速得到设计方向和思路,但由于岩土工程项目的地质情况复杂多变,与施工等因素密切相关,加之计算模型的局限性,岩土工程设计在很大程度上受到限制,难以真正的实现标准化和流程化,因此岩土工程设计一定要在已有工程经验的基础上,根据实际的地质条件和现场情况进行设计。更多的时候是在施工过程中对地层异常或地下埋藏物等不利条件的及时反馈,再由设计人员进行设计图纸的调整和变更,从而固化和完善岩土工程设计。

3.岩土工程设计是以工程场地及周边环境为服务对象,须考虑工程的时间效应和空间效应。无论何种的岩土工程类型,也不管项目的规模大小,如何做到降低乃至避免对周边环境的影响,往往是岩土工程设计过程中的重点难点,在了解场地的基本情况之后,要让建设单位提供相应的场地现状地形图、周边管线布置图(包括走向和埋深)等,以此做为设计的依据并将其在设计成果中体现,避免在后期施工过程中产生责任不清的情况。

除了场地自身的条件外,岩土工程中受时间效应和空间效应影响的因素是多方面的,无论是基坑或者边坡的水位变化所产生的渗流问题、支护结构的应力损失问题、伴随施工工况的土体应力问题,还是岩土体受其他因素影响所导致的参数折减、蠕变效应等问题,还有线性工程的长边支护结构变形问题,这些都是岩土工程设计过程中应该重点考虑的。

4.岩土工程设计应以勘察为基础,并加以经验的积累总结。岩土工程设计方案的制定是需要有相关岩土数据的支持,而勘察可以为设计提供有效且准确的数据,同时勘察也可以为设计提供一些思路与建议,这样才能够确保设计方案的合理性。但要如何结合报告和数据来初步判断项目的地质条件,就要求设计人员必须要能看懂勘察报告,并将之与勘察数据进行判断。由此可见,勘察是岩土工程的基础,对于从事设计的技术人员应该具备一定的勘察功底,只有对岩土体有一定的感性认识,对勘察报告的结论和数据有着清晰的判断,才能在设计过程中得心应手、游刃有余。

岩土工程的认知过程,必须是合理有效理论指导下的工程实践,必须有大量工程实践的经验和教训的归纳总结。只有这样才能实现理论指导实践到实践佐证理论的良性循环。虽然近代土力学与岩石力学的建立,为岩土工程的计算和分析提供了理论基础,但由于岩土性质的复杂多变,以及岩土与结构相互作用的复杂性,不得不作简化,以致计算分析结果和实际之间有时相差甚远。鉴于岩土工程计算的不完善,工程经验特别是地方经验,在岩土工程设计中应给予高度重视。这也恰恰说明了成功经验的积累在岩土工程中是多么的重要,而成功的经验是建立在正确的概念之上,正确概念的确立又来源于丰富的工程实践和扎实的理论功底。

总而言之,岩土工程设计做为串连工程勘察和施工的重要环节,其在工程项目中的重要性不言而喻。做为岩土工程设计人员一定要加强对岩土工程设计的重视,同时将勘察、设计和施工进行科学有效的结合,只有这样才会做出更专业的岩土工程设计。(作者:姚峰)