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　　巖土工程是地下空間開發(fā)利用的基石，是保障21世紀(jì)我國資源、能源、生態(tài)安全可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)領(lǐng)域之一。

　　“巖土工程目前來看，最大的問題在于地下水的控制和對周圍環(huán)境的影響。”在近日于京舉行的榮創(chuàng)巖土院士專家工作站授牌儀式之后，中國工程院院士龔曉南接受《中國科學(xué)報》采訪時表示。

　　“在認(rèn)知巖土體繼承性和巖土工程復(fù)雜多變性的基礎(chǔ)上，新時期巖土工程師應(yīng)創(chuàng)新理論體系、技術(shù)裝備和工作方法，發(fā)展智能、生態(tài)、可持續(xù)巖土工程，服務(wù)國家戰(zhàn)略和地區(qū)發(fā)展。”

　　以上是近日于深圳舉行的2018全國巖土工程師論壇取得的共識之一，也是龔曉南一直以來思考的重點。在對巖土工程的問題思考中，他認(rèn)為，“每一個有關(guān)土力學(xué)的實際問題至少有某些特點是沒有先例的，創(chuàng)新空間很大。”

　　減小分析誤差

　　巖土體是自然、歷史的產(chǎn)物，有著復(fù)雜的特性。著名土力學(xué)家太沙基曾表示，“巖土工程是門應(yīng)用科學(xué)，更是一門藝術(shù)”。這是否可理解為對巖土工程學(xué)科特點的闡述？

　　龔曉南表示贊同。他認(rèn)為，這里的藝術(shù)（art）不同于一般繪畫、書法等藝術(shù)。“巖土工程分析在很大程度上取決于工程師的判斷，具有很高的藝術(shù)性。巖土工程分析應(yīng)將藝術(shù)和技術(shù)美妙地結(jié)合起來。”

　　關(guān)于研究方法，龔曉南表示，需要定性分析和定量分析相結(jié)合，進(jìn)行綜合判斷來減小分析誤差。“巖土工程分析中誤差大是普遍存在的問題，誤差主要來自哪個環(huán)節(jié)？最有潛力減少誤差的是哪個環(huán)節(jié)？如何減少分析誤差？應(yīng)該采取的對策是什么？這些都是值得思考的，需要從工程問題變成物理模型、數(shù)學(xué)問題再求解。”

　　據(jù)介紹，巖土工程里面的基本問題包括穩(wěn)定問題、變形問題、滲流問題等，不同類別的工程，遇到的巖土工程問題也不一樣，比如建筑地基工程、基坑工程、道路工程等。

　　“巖土工程分析對自然條件的依賴性和條件的不確知性、計算條件的模糊性和信息的不完全性、測試方法的多樣性、結(jié)果參數(shù)的不確定性，這些都導(dǎo)致單純的力學(xué)計算不能解決實際問題。”龔曉南表示，需要定性分析和定量分析相結(jié)合，進(jìn)行綜合工程判斷。“不求計算精確，只求判斷正確。”

　　他表示，工程師的判斷在巖土工程設(shè)計里占重要地位，要具體問題具體分析，因地制宜，抓主要矛盾，宜粗不宜細(xì)，宜簡不宜繁。

　　在巖土工程穩(wěn)定分析中應(yīng)遵循“四匹配原則”，即穩(wěn)定的分析方法、計算參數(shù)、測定方法、安全系數(shù)取值，四者應(yīng)相互匹配。

　　地下水控制是工程關(guān)鍵

　　關(guān)于進(jìn)駐榮創(chuàng)巖土院士專家工作站，龔曉南表示，希望今后與榮創(chuàng)巖土在潛孔沖擊高壓旋噴樁技術(shù)方面有合作機(jī)會。榮創(chuàng)巖土以巖土工程施工為主業(yè)，自主研發(fā)的潛孔沖擊高壓旋噴樁技術(shù)，攻克了卵礫石、拋石填海等復(fù)雜地層條件下施工復(fù)合樁和止水帷幕的難題，“有一定的創(chuàng)新性”。

　　據(jù)了解，高壓旋噴技術(shù)自20世紀(jì)70年代在中國開始應(yīng)用和研究，被廣泛用于建筑地基的加固處理、基坑和水利工程的防滲截水，經(jīng)過多年的實踐應(yīng)用和不斷改進(jìn)，該技術(shù)已有多種工法問世并應(yīng)用于不同的工程，具有工藝簡單、快速、經(jīng)濟(jì)等方面的優(yōu)勢。

　　進(jìn)入21世紀(jì)后，我國建筑、地鐵及水利行業(yè)的發(fā)展均進(jìn)入快車道，涉及的地基處理項目和基坑工程大幅增長。“由于我國地域遼闊、地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，導(dǎo)致地基處理難度加大；基坑工程也不斷加深，地下水控制問題已成其質(zhì)量與安全的決定性因素。”龔曉南表示。

　　大量的工程實踐證明截水帷幕是一種能夠?qū)崿F(xiàn)既能保證基坑和地下工程的順利施工，又不浪費和污染地下水資源的優(yōu)選方案。常見截水帷幕可分為墻式和樁式，分別以地下連續(xù)墻和高壓旋噴樁為典型代表。前者整體效果好，但施工難度大、造價高；后者多采用高壓旋噴樁技術(shù)，與鉆孔灌注樁咬合搭接形成的“止水+支護(hù)”聯(lián)合體，相對經(jīng)濟(jì)和高效。

　　新工藝解決舊問題

　　榮創(chuàng)巖土董事長張亮于2017年發(fā)表的文章《潛孔沖擊高壓旋噴樁工法原理及特性研究》提到，傳統(tǒng)的高壓旋噴樁工法優(yōu)點是設(shè)備和工藝都比較簡單、造價較低，因此使用范圍廣，但在工程實踐應(yīng)用中存在以下不足之處：在復(fù)雜地層中成孔難；容易產(chǎn)生注漿盲區(qū)；鉆桿垂直度易產(chǎn)生較大偏差；施工效率低；材料利用率低、環(huán)境污染嚴(yán)重。

　　潛孔沖擊高壓旋噴樁是從設(shè)備、工藝和組織管理等多個角度進(jìn)行綜合研究，通過大量的理論研究和工程實踐，形成的一套適用性廣、能力強、效率高的新型高壓旋噴樁施工技術(shù)，可以解決傳統(tǒng)工法存在的諸多問題。

　　龔曉南介紹，潛孔沖擊高壓旋噴樁工法特點包括：施工效率高；成樁質(zhì)量高、止水效果好；節(jié)能、環(huán)保效果明顯；對周邊環(huán)境影響小。

　　上述研究文章也指出，潛孔沖擊高壓旋噴樁施工技術(shù)創(chuàng)造性地運用“潛孔錘高頻振動沖擊+高壓水、氣切割土體”成孔和“氣爆”技術(shù)，破解了傳統(tǒng)高壓旋噴樁無法應(yīng)用于復(fù)雜地層和場地條件的難題，拓展了止水帷幕樁的應(yīng)用范圍；同時，由于對原狀土進(jìn)行充分?jǐn)嚢璨⒒旌纤酀{，與傳統(tǒng)工法的水泥漿置換原狀土機(jī)理不同，產(chǎn)生棄土和廢漿非常少，可以顯著節(jié)約水泥、減少廢漿排放和提高施工效率，優(yōu)化現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，實現(xiàn)文明施工。