岩土工程设计与施工---岩土工程勘察步骤和风险管理(C2)

1 引言

如前所述，由于岩土工程勘察(Site Investigation)有独立的课程，因此这个模块侧重从技术,经济和安全的角度来讨论岩土工程勘察。在本节课中，首先讨论了岩土工程勘察的目的，接着交互地讨论了土的物理力学参数，钻孔布置的宏观考虑因素以及岩土工程勘察的整体步骤，简要讨论了冻土层在基础设计时的考虑，最后通过一些案例强调了岩土工程勘察工作的风险管理及其对经济和安全的影响。

2 岩土工程勘察目的

岩土工程勘察是任何土木工程或建筑项目的一个重要组成部分，结构工程师要设计一个经济、安全、耐用、维护成本低的结构，必须事先对岩土性质有充分的了解，因此岩土工程师或工程地质学家需要为结构工程师提供详尽的岩土工程勘察报告。总的来说，岩土工程勘察的目的是通过野外试验和实验室试验来获取岩土体的物理力学性质和地下水的性质。具体地，岩土工程勘察的主要目的是尽可能准确地确定：(1) 地层的性质和顺序；(2) 地下水位及腐蚀性；(3) 土和岩石的物理力学特性，如土的强度和压缩性。

3 岩土工程勘察基本步骤

岩土工程勘察的基本步骤在【岩石边坡工程课程---边坡工程分析与设计(C4)】中讨论过，在此稍作修改和补充：(1) 尽最大可能获得项目信息, 例如图纸, 载荷, 地形，高程等; (2) 室内文献回顾, 查看有邻近场地的岩土工程勘察报告，充分使用卫星地图 (Google Earth)进行地形地貌解释； (3) 现场探勘, 如果情况允许,最好与甲方人员一起踏勘,有问题能够及时让甲方知道和解决，查看现场地貌, 查看钻机进入场地的可能性, 检查地下管线,空中线路,人工回填等, 填写踏勘检查表(Field Visit Checklist)，如果有无人机可以拍些全局照片为将来分析使用；(4) 结合踏勘情况和项目预算制定现场勘察计划和实验室试验计划, 如果在有限的资金情况下无法布置理论的钻孔数量，取样和试验, 必须充分发挥岩土工程师的技术才能, 利用受教育的猜想和工程判断力合理布置试验方案；(5) 综合分析现场描述，现场试验和试验室试验，划分地层，对每层给出统计的物理力学参数值；(6) 基于事实性的数据，给出合理的地基设计建议和推荐。 

4 岩土工程勘察的风险

作任何工程都有风险，有些风险是可以预见和管理的，有些风险则是无法预见的。岩土工程勘察最大的风险是钻探到没有探测出来的地下管线，如水管，煤气管或电缆等。而在今年，岩土工程勘察最大的风险是钻探时钻孔打穿地铁拱顶。从年初到现在已经发生了四起这样的事故，因此有必要在这节课程中作一下强调，引以为戒。

[1] 2021年1月22日16时，南宁地铁1号线百花岭至埌东客运站下行区间隧道被岩土工程勘察钻孔打穿，钻头直径9厘米，深入隧道顶内98厘米，与当时正在运营的列车发生擦碰。事故并未造成人员伤亡，但导致百花岭站至埌东客运站下行区间行车中断1小时52分钟；钻头对列车造成轻微损坏。

[2] 2021年3月4日15时，深圳南山区粤海街道深大2号垃圾中转站提升改造项目岩土工程勘察时，打穿地铁1号线深大至桃园下行线区间隧道顶部，造成地铁短暂停运，未造成人员伤亡，直接经济损失为人民币73万元。同在深圳过去也发生过类似事故，2016年新圳河西乡河景观提升工程勘察时打穿地铁5号线临海站至前海湾站区间的主体隧道。

[3] 2021年5月24日夜间，钻探降水井时，钻具击穿成都地铁8号线珠江路至顺风上行区间隧道，导致隧道拱顶结构受损严重、大面积透水。

[4] 2021年7月13日，重庆市在蔡家公交首末站项目的岩土工程勘察，钻具击穿6号线的隧道结构拱顶，钻头直径10厘米。

岩土工程勘察用钻杆，标准长度1.5m

其它的风险主要有：按照岩土工程勘察报告推荐的地基设计方案无法进行施工(案例分析)；岩土工程勘察报告提供的地下水位与施工时的水位有较大差异，导致设计的地基方案在施工过程中遇到无法克服的困难，被迫现场修改设计等(案例分析)。