可持续发展视角下的岩土工程勘察策略与措施

江静波

（中国建筑材料工业地质勘查中心浙江总队）

1 引言

当今可持续发展已成为全球各领域发展的重要指导原则，岩土工程，尤其是地基处理，直接关系到建筑物的稳定性和安全性，也对环境、资源、能源等产生重要影响。因此，如何在保证工程质量安全的同时，实现环境的保护，资源和能源的合理利用，经济效益的提高，成为岩土工程领域亟待解决的问题。

2 可持续发展视角下的岩土工程勘察策略

2.1 评估并降低工程对环境的影响

为降低岩土工程对周边环境的影响，应在施工前期进行全面、精细的环境影响评估，如全面环境基线调查，以及对于工程可能产生的各种环境影响进行科学、准确地预测。另外，还需要对工程施工和运行过程中可能产生的环境影响，如排放物种类、数量、扩散路径等进行精细预测，采取有效的策略和措施降低环境影响，在施工过程中，应当实施严格的环保管理制度，防止环保措施的落地不彻底，同时提升工作人员的环保意识，让他们认识到环保的重要性。在工程施工和运行过程中，应当持续进行环境影响的监测，观察实际环境影响是否符合预测结果，对于超出预期的环境影响，应当及时采取补救措施。工程结束后，应当对破坏的环境进行修复，恢复其自然状态，对于一些无法修复的环境影响，如土地占用等，应当采取补偿措施，如支付环境补偿费，进行环境建设等[1]。

2.2 提升岩土工程的经济效益

可持续性已经成为岩土工程设计的重要因素之一，不仅要考虑到工程的环保性，也必须注重其经济效益。提升岩土工程的经济效益，要精确地预算和控制工程成本，并提升其运行效益和社会价值。岩土工程应通过科学合理的设计，降低建设和运行成本，优化设计方案，减少材料和设备的使用，在工程实施过程中进行高效管理，减少延误和浪费。设计方案的选择应基于对地质条件的深入理解和合理评估，同时结合当地环境因素、工程需求，以及相关法规政策，以最低的投入实现预定的目标。此外，岩土工程的长期运行效益也是提升经济效益的重要因素，要在设计阶段就充分考虑工程的使用寿命和维护成本。岩土工程通常是基础设施项目的重要组成部分，如高速公路、桥梁、大坝、隧道等，基础设施工程的建设和运行能直接带动经济发展，提高人民的生活水平。因此，需要将工程的社会价值最大化，比如，提高其服务质量和范围，促进地区经济发展，改善人民的生活条件等。在工程设计、建设、试运营阶段不断探索新的方法和技术，以提高工程效率，降低成本，提升服务质量，并建立完善的评估和反馈机制，进一步提升工程的经济效益。

2.3 社会影响和人文因素的考虑

岩土工程的实施不仅仅涉及科学与技术的挑战，还必须全面考虑社会影响和人文因素。岩土工程的建设不仅能够创造就业机会，推动地方经济发展，改善交通出行等生活条件，还可能带来一系列的社会影响。例如，工程可能会导致居民搬迁，土地使用权的变动，甚至影响当地的生态环境和文化遗产。因此，必须在工程规划和设计阶段就广泛听取各方意见，充分考虑到可能带来的社会影响，透明公开地进行决策，减少社会冲突，获得更广泛的公众支持。与此同时，若岩土工程位于具有独特文化和历史背景的社区中，应在工程设计阶段，尊重并融入特殊的文化元素，尽量避免对历史遗迹的破坏，对工程的外观和风格进行细致设计，使其和周围环境和谐共处，甚至可以通过特殊的设计手法，如艺术装饰、地标建筑等，使工程成为反映当地文化和历史的载体。在工程的运营阶段，应该根据社区的需求和反馈，持续调整和改进工程运营的方式，例如提供方便的公共交通连接，设立公共设施，以满足社区居民的需求[2]。

3 特殊土地基的工程特性与处理

3.1 软土地基

软土由于其自然状态下含水量高、密度小、压缩性大、强度低等特性，对施工过程中的负荷反应敏感，易发生大量沉降，使得建筑物稳定性降低，甚至可能引发各种工程问题。针对软土地基的处理，先要了解软土地基的物理和力学特性，结合具体的地质环境和工程需求，采取合适的处理方法。常见的软土地基处理方法主要包括预压法、土石混填法、抽水固结法、砂桩法、深层振动法、动力压实法等。预压法是一种传统的软土地基处理方法，通过对地基施加预压，使土体产生压缩，水分排出，提高土体的强度和稳定性；土石混填法则是通过在软土中加入石料，使得土体的结构改变，提高其强度；抽水固结法是以抽水的方式将土体中的水分排出，使土体的孔隙比减小，强度增大；砂桩法则是在软土地基中打入砂桩，通过砂桩的作用，改善土体的排水性和强度；深层振动法是通过对地基进行深层振动，使土体产生重新排列，提高其强度和稳定性；动力压实法则是通过对地基施加动力，使土体产生振动，土粒重新排列，提高其密度。在处理过程中，还需要对地基的变形、沉降、强度等进行实时监测，以便及时调整处理方法和措施，保证工程的安全和稳定[3]。

3.2 层状地基

层状地基主要特性包括地层交互变化，各层土的性质各异，有的层是坚硬的岩层，有的层是松软的沙层或粘土层，使得工程建设过程中，对于荷载分配、地基沉降、稳定性等问题的处理变得复杂多变。面对这种类型的地基，需要具备对复杂地基处理技术的理解和掌握，例如用于增强地基承载能力的地基替换法，用于减少沉降的土体加固法，以及用于提高地基稳定性的桩基工程等。地基替换法是通过挖除弱土层，填入高强度的替代材料，以增强地基承载能力的方法，替换材料的选择需要考虑到实际地质条件、建筑设计、经济效益等因素。替换完成后，需要对新地基进行充分的压实，以确保其承载能力和稳定性；土体加固法是在土体中注入加固材料，如水泥浆、化学浆液等，使土体硬化，增强其抗剪强度和弹性模量，减少地基沉降的方法，适用于中弱土层的地基处理，对于增强地基承载能力和控制沉降有良好的效果；桩基工程则是在地基中打入桩体，将上部建筑荷载传递到深层的坚硬土层或岩层，以提高地基稳定性的方法，适用于地基深处存在坚硬土层或岩层的情况。

3.3 高岭土地基

高岭土，也称为瓷土或白垩土，是常见的黏土矿物，广泛用于陶瓷、涂料、塑料、橡胶等行业。在建筑工程中，高岭土地基由于其特殊的物理和化学性质，如黏性大、压缩性高、吸水性强等，会给地基处理带来一些挑战。具体来说，当高岭土受到荷载压力时，可能会发生变形沉降，尤其是在水分变化较大的情况下，其体积和性能可能会发生显著变化，对工程的稳定性和安全性造成威胁。因此，高岭土地基需要采取特别的地基处理方法，以提高其承载能力，减小沉降，提高稳定性。预压固结法通过施加预压，加速地基土体的固结过程，以降低其压缩性和增强其稳定性，适用于高岭土地基，高岭土具有高压缩性和强固结性，经过预压固结处理，可以有效控制其后期沉降，提升地基的承载力。预压固结法的原理是利用附加荷载产生过度压力，使土体中的孔隙水排出，土粒间的有效应力增大，从而提高土体的强度和降低其压缩性。在应用过程中，首先根据地基的土体性质和工程需求，计算出预压的大小和作用时间。然后，通过设置预压设施，如砂袋、预压板、地基改良桩等，施加预压，使地基土体处于过度压力状态。在预压作用下，土体中的孔隙水逐渐被排出，土体开始固结和沉降，预压作用达到一定时间后，对地基进行观测，如果沉降满足设计要求，则可移除预压设施，进行下一步的工程施工[4]。

3.4 膨润土地基

膨润土是高塑性、吸水性强的黏土矿物，能在吸水后显著膨胀，其体积可膨胀到原来的几倍，然而其强烈的膨胀性使得膨润土地基在建筑工程中具有较高风险，在吸水膨胀和失水收缩的过程中，会引起地基的变形和裂缝，严重影响工程稳定性和安全性。防水隔离技术在膨润土地基处理中发挥了关键作用，主要原理是在地基上设置防水层，阻止地下水或雨水渗透至膨润土内部，抑制其吸水膨胀性，减少地基变形和裂缝的发生。在采用防水隔离技术进行膨润土地基处理过程中需要对地基进行精细勘察，了解其土体的厚度、物理性质、含水状况等基础信息，选择合适的防水材料并设计防水层的厚度和位置，一般情况下，防水层应设置在地基的表面或近地表处，以便有效阻止地表水分的渗透。常见的防水材料包括高密度聚乙烯（HDPE）膜、塑料混凝土（PCC）板、沥青混合物等，具有良好的防水性能和较强的耐久性。施工阶段应保证防水层的连续性和完整性，避免出现漏洞，施工后定期对防水层进行检查和维护，以确保其持续有效的防水性能。

4 可持续的地基处理策略与措施

在地基处理过程中，资源和能源管理旨在提高效率，减少浪费，并最大限度地减少环境影响。资源使用的选择和管理，需要考虑多种因素，包括资源的可用性，其对环境的影响，以及其经济效益[5]。地基处理的过程中会消耗大量的能源，包括挖掘、运输、压实等工程活动，在能源管理过程中应采取措施降低能源消耗，例如，优化工程流程，提高设备效率，使用可再生能源等。在地基处理过程中，会产生大量的废弃物，包括土壤、岩石、建筑废弃物等，若处理不当，会对环境造成污染。因此，需要制定和实施有效的废弃物管理策略，包括废弃物的分类、回收、处理和处置等，以保护环境，同时也能回收利用部分废弃物，减少资源的浪费。

5 结语

岩土工程的地基处理策略和方法在维护建筑物稳定、保证人类活动的安全性以及推动社区的持续发展方面发挥着关键性的作用。然而虽然在这篇论文中提出多种地基处理方法和策略，但实际的施工过程中需要根据具体的地质条件、工程需求以及经济和社会因素，进行详细的勘察设计，选择最合适的方法和策略。随着科技的进步，期待看到更多的创新技术和方法被应用到岩土工程的地基处理中，构建安全性更高的建筑物，推动城市可持续发展。