岩土工程勘探质量控制探索

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岩土工程勘探质量控制探索

1概述

1.1工程概况

昆明长水国际机场占地面积约26.26km2,航站楼面积约39×104m2,机场场址位于昆明市官渡区长水村,距昆明市直线距离约24.5km。工程区广泛分布有生物碎屑灰岩、虎斑状灰岩夹砂屑灰岩、白云质灰岩等碳酸盐类岩石,碳酸盐类岩层单层厚度较大,受地质构造影响强烈,节理裂隙发育,在长期的风化剥蚀和水作用下,易形成溶沟、溶槽、溶(孔)洞、石芽、石笋、溶蚀洼地及漏斗等岩溶形态(现象)及由岩溶发育而产生的地表塌陷和土洞,工程地质条件和水文地质条件十分复杂。

1.2勘探工作环境及特点

(1)勘探作业面分布在整个机场范围内,交通条件差,供水、修路修机场及设备搬迁难度大,土石方爆破开挖及回填施工、人工挖孔桩施工等交叉干扰突出,勘探成果质量难以保证。

(2)勘探工作贯穿于机场建设的全过程,任务急、工期紧、强度大,需要投入大量的勘探作业人员和机械设备方能满足进度要求。

(3)工程区地层破碎、岩溶发育、地质条件复杂,勘探工作存在较大难度。

1.3主要开展的勘探工作

根据昆明长水国际机场勘探工作的设计分布特点,南工作区单体建筑岩土工程详细勘察分布在整个南工作区,其他勘探工作均分布在昆明新机场26.26km2的占地范围内。主要开展的勘探工作有:昆明长水国际机场南工作区单体建筑岩土工程详细勘察(12个工作区)、昆明长水国际机场工程地基处理与土石方补充项目岩土工程勘察(3个工作区)、昆明长水国际机场规划二期工程建设用地预处理—西次跑道飞行区项目岩土工程详细勘察(3个工作区)、昆明长水国际机场飞行区变形沉降监测勘探(15个工作点)、昆明长水国际机场供油工程机场油库、航空加油站岩土工程详细勘察、昆明长水国际机场场内公用配套设施工程地质详勘及其它零星工程勘探(5个工作区)等。

1.4勘探工作的主要目的

(1)查明地层结构、成因年代、分布、均匀性、岩土的物理力学性质,计算和评价地基的稳定性和承载能力。(2)查明有无不良地质现象,提供不良地质现象防治工程所需的岩土技术参数和整治方案建议。

(3)查明溶洞、土洞规模,填充物性质和各项技术参数。

(4)查明拟建地区的地下水埋藏条件,提供地下水水位及变化幅度、规律、稳定水位、历年最高水位及承压水头。

(5)查明拟建建筑场地范围内详细的岩土工程情况和设计施工所需的岩土参数。

(6)查明各层岩土的类型、结构、深度、坡度、倾斜方向、自然边坡稳定等地貌形态、工程特性、技术参数等,分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力,提供适宜采用的承重地基土层和基础方案的建议。

2勘探工作质量控制中存在的主要问题

(1)勘探作业机组多,作业队伍庞大,而作业人员勘探技术水平和操作技能参差不齐,不能有效保证勘探成果质量需求,给勘探工作质量管理带来较大挑战。

(2)部分区域白云质灰岩地层破碎、岩芯采取率低、岩芯品质差,尤其是在强风化、中风化地层中,岩层结构更加酥松、破碎,利用常规勘探工艺技术取得的岩芯质量较差,且易发生孔内“烧钻”及“抱钻”事故,难以满足工程地质条件查明的深度要求。

(3)勘探工作处于机场建设的攻坚阶段,任务急、工期紧、勘探强度大,各项工作衔接紧凑,而勘探作业点多面广,同时存在着土石方爆破开挖及回填施工、人工挖孔桩等基础工程施工、上部结构工程施工等交叉施工作业,交叉施工干扰大,作业环境恶劣,勘探工作质量控制具有突出的复杂性和艰巨性。

(4)勘探工作技术要求高,原位测试和土样采集工作量大,大多回填区域采用标准型动力触探原位测试难以获取准确可靠的试验参数,部分地层采用常规取土器难以保证土样质量,采用传统的工艺手段难以满足勘探成果需求。

3勘探质量控制探索与实践

3.1勘探质量控制探索与实践的意义

作为中国第四大国际机场,国家“十一五”重点建设项目,昆明长水国际机场岩土工程勘探质量是否满足指挥部及地质、设计要求,是否能为昆明长水国际机场工程建设提供第一手及时准确可靠的基础数据,对勘探工作质量管理进行探索与实践意义重大。通过采取科学的管理与控制手段,突出关键质量技术环节,摸索总结技术要点,从而有效解决勘探工作质量存在的问题,确保勘探质量和安全,顺利推进勘探工作的开展是十分重要的。

3.2勘探质量控制

经过对人员设备、勘探作业条件、地层情况、勘探作业技术与方法等方面做了认真细致的分析研究,影响昆明长水国际机场岩土工程勘探工作质量的主要原因为作业人员勘探水平参差不齐、部分区域地层复杂(破碎、岩溶发育)、交叉施工干扰大、作业条件差、原位测试及取样方法不满足要求。勘探工作质量控制主要针对存在的各项问题开展QC课题攻关,建立健全质量管理体系,加强项目组织与质量管理控制,科学合理组织施工,并对新仪器、新工艺及新技术进行摸索研究和实践分析应用。

3.2.1作业人员的质量控制

结合现场实际情况,建立了分区分级管理责任制,以逐级技术交底、培训的方式为主,辅以项目技术负责人跟踪培训和监督指导的手段,加大对作业人员专业技术水平和操作技能的培训力度,并重点加强对作业机组负责人的培训和管理,通过作业机组负责人的现场质量管控来同步提升作业人员的综合技能素质和水平,使作业人员牢固树立“质量第一”的质量意识。同时,采取“优胜略汰”的原则,对操作技能水平低、勘探成果不能满足要求的人员进行淘汰,对不符合勘探质量要求的钻孔实行报废处理。

3.2.2复杂地层钻进的质量控制

对于复杂地层的钻进,安排技术力量强的作业机组进行勘探,技术管理人员现场蹲点指导,根据不同地层情况和勘探作业条件,正确选择钻进工艺和合理控制钻进规程参数,重点解决钻进和护壁的难题,并同时考虑岩芯采取率和岩芯品质方面的问题。通过认真分析现场不同钻进工艺技术特点和适应条件后,除了采用油缸上下给进来提动钻具实现无泵反循环的硬质合金钻进工艺方法,或结合实际情况配以孔底局部返循环的钻进工艺实施钻进外,采用SD系列钻具,配以SM植物胶为冲洗液的钻进工艺技术对复杂地层进行钻进,减少对岩芯的扰动。

3.2.3特殊作业条件下的质量控制

对于沟渠、方涵、落水洞及漏斗等受场地局限性大的勘探区域和土石方交叉施工区域,主要采用搭建脚手架平台直接进入漏斗或溶洞区域进行勘探,以全面获取勘探成果资料;对于人工挖孔桩的区域,主要采用直接下套管至基岩面,分别在桩底基岩面和桩口部位采用三角支杆支撑,固定钻杆进行钻进,以降低钻杆大幅度振动对钻进和取芯质量的不良影响;对于存在交叉施工干扰的工作面,按照“见缝插针”的原则,积极创造作业条件及时开展勘探工作,以便及时向设计提供勘探参数。

3.2.4原位测试及取样的质量控制

岩土工程勘探原位测试及取样工作量大,不同地层需要采用不同的仪器、设备、材料及工艺。

(1)原位测试质量控制。高回填区域均为土料层与块石层的交叉回填,获取回填区域全面的力学指标,对于指导基础工程施工和检验回填区的质量至关重要,而对于高回填区的原位测试,采用标准型动力触探无法满足相关要求。根据原位测试的原理和地层的实际分布情况,采用连续超重型动力触探的测试方法,对高回填夯实区进行原位测试并获得了准确的采集数据。

(2)取样质量控制。对于软塑性粘土地层的土样采集,采用常规的厚壁取土器无法采集到符合相关要求的土样。根据软塑性粘土地层的特点,对目前已有取土器设备的适应性和优缺点进一步对比分析后,广泛采用薄壁取土器和三重管回转取土器对软塑性粘土地层进行取样。

4质量控制效果分析

(1)作业人员勘探业务水平有了明显的提高,在连续不断的交叉检查与整改循环中取得了较大的提升,勘探质量改善明显,符合地质、设计和相关规程对勘探成果的质量要求。

(2)有效解决了复杂地层钻进和特殊作业条件下勘探工作的难题,采用传统勘探工艺技术和新技术、新方法相结合的手段,有效提高了岩芯采取率和岩芯质量。

(3)夯实回填区采用连续超重型动力触探原位测试,获得了地基全面丰富的力学指标参数,软塑性粘土采用薄壁取土器和三层取土器取样,对提高土样质量取得了明显的效果,钻孔原位测试和土样采集质量满足相关要求。

(4)各项勘探资料准确、真实、全面,为数十项勘察报告提供了可靠的原始参数,满足了各阶段工程设计对工程地质条件查明深度的要求。

(5)创造了单天最高勘探进尺超过800余米,月最高勘探进尺14000m的记录,顺利完成了遍布机场各个区域60余个工作面、8000余个钻孔的11×104m勘探工作量,树立了良好的质量品牌。

5结束语

通过认真调查分析影响勘探工作质量的各项因素,及时发现并有效解决了实际生产中遇到的问题,使昆明长水国际机场岩土工程勘探工作质量得到持续改进和提高,勘探成果精确度得以提升。这对于提高改进和优化昆明长水国际机场岩土工程勘探质量控制工作具有强有力的推动作用,为深深扎根于昆明长水国际机场岩土工程勘探工作奠定了厚实的基础,并总结积累了复杂条件下组织庞大作业队伍和大批量钻机设备进行岩土工程勘探的经验。

作者:张正雄 王光明 单位:中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司