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近幾年巖土工程勘察行業的市場技術調研報告

巖土工程勘察行業市場技術調研報告

工程勘察是指為工程建設的規劃、設計、施工、運營及綜合治理等,對地形、地質及水文等要素進行測繪、勘探、測試及綜合評定,并提供可行性評價和建設所需要的勘察成果資料,以及進行巖土工程勘察、設計、處理、監測的活動。

一、巖土工程勘察技術發展現狀

我國的巖土工程勘探技術已經積累了數十年的實踐經驗,巖土勘察技術已經有了顯著的提高,但一線從業人員和工程鉆探設備進展不大。

1.1勘察從業人員、勘察單位素質參差不齊

2012-2017年工程勘察設計行業從業人員不斷增多,增速整體呈波動上揚態勢,也說明行業規模在不斷擴張。據前瞻產業研究院發布的《中國工程勘察設計行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》統計數據顯示,2012年中國工程勘察設計行業從業人員已達212.34萬人,并呈現逐年快速增長態勢。2015年中國工程勘察設計行業從業人員突破300萬人。截止至2017年年末,中國工程勘察設計行業從業人員增長至428.6萬人,較上年同比增長33.9%, 按照這樣的發展趨勢來看,初步測算2018年中國工程勘察設計行業從業人員數量將達到500萬人左右

2012-2018年中國工程勘察設計行業從業人員統計及增長情況預測

近幾年巖土工程勘察行業的市場技術調研報告


數據來源:前瞻產業研究院整理

(備注:2013年從業人員增速為15.1%)

2017年,專業技術人員181萬人。專業技術人員對行業的發展舉足輕重。其中,具有高級職稱人員38.4萬人,占從業人員總數的9%,目前高級工程勘察設計人員較少,但行業需求較大,專業技術人員數量有待進一步提升;具有中級職稱人員65.1萬人,占從業人員總數的15.2%。

2017年中國工程勘察設計行業從業人員結構占比統計情況  

近幾年巖土工程勘察行業的市場技術調研報告


數據來源:前瞻產業研究院整理

在目前的巖土勘察市場中,各企業從事巖土勘察時間不同、積累的數據資料不同、各方面的工程經驗也不同,即各勘察單位素質底蘊不同,其提供的勘察成果質量當然也不同,一般來說大型的歷史悠久的企業(非私人掛靠)提供的成果質量優于私人企業。

隨著相關主管部門對工程建設領域監管工作的加強,包括五方責任主體制、項目負責人終身責任制的實施,私人掛靠大型企業完成任務的情況有所減少。巖土勘察從業人員專業素質高低是勘察成果質量高低的決定性因素,這些素質包括:專業基礎知識、項目策劃與現場管理能力、分析及歸納總結能力等,目前國內市場上巖土勘察人從業員的素質水平差距很大,年齡差距與學歷差距都較大。

1.2勘察標準、規范不統一

我國幅員遼闊、行業眾多,有關巖土工程的標準、規范眾多,有國標、行標,還有地方標準,且各種標準修訂時間差異大,即使對同一事物的規定也不一致(如國標與鐵路行標砂土液化判別標準就不一致),造成標準、規范使用困難。國內有關的勘察標準中對原位測試工作進行了規定,但不同標準規定不一致,缺乏統一的原位測試工作標準,也限制了原位測試工作的開展。

勘察過程中規范、標準使用不統一或缺失,使得巖土勘察工程沒有準確的參考依據,這樣在工作中對勘察工作沒有合理規劃,最終導致所測得數據不足、不準確或缺少依據。以上情況也可能會導致勘察過程中出現不良狀況或者突發情況的不當處理。

  1.3勘察設備

目前國內的巖土勘察設備較2017-2018年無明顯質的變化,主流鉆機還是幾十年前的柴油鉆機,鉆探效率低下且不符合當前越來越高的安全\環保要求;標貫、動探仍為手拉測試、人工計數,效率低且不準確;取樣設備不方便使用(包括現場取樣及后期實驗室處理),造成巖土樣品擾動大,降低了試驗結果的精度。由于巖土勘察設備的落后,與鉆機工人及有關各方追求生產效率產生了矛盾,造成有關方不按規定操作,給現場管理增加了難度。

目前,有關業主方及勘察行業協會也意識到了存在的問題,已開始著手解決相關問題,廣州地鐵已要求勘察單位使用新型鉆機,以期解決鉆探質量問題、馬路鉆探施工的速度及安全環保問題,新使用的鉆機有汽車鉆、英格爾鉆機及阿特拉斯鉆機。廣州地鐵對汽車鉆及英格爾鉆機均有試用,汽車鉆的移動速度較高但鉆進速度與常規鉆機差距不大,英格爾鉆機對巖石鉆進采取率較高(土層采取率低),阿特拉斯鉆機在鉆探深度與鉆探速度上有優勢,但造假昂貴。英格爾鉆機及阿特拉斯鉆機均采用了液壓鉆進、繩索取芯,提高了取芯速度,但兩種鉆機對土層的擾動均較大,土層樣品不能作為I級樣進行室內土工試驗,且英格爾鉆機不能使用循環泥漿(對周邊環境影響較大),影響了其在巖土工程勘察中的適用性。國內尚有使用聲頻鉆機,該鉆機對土層鉆探具有優勢,聲頻鉆進,不需沖洗液,鉆進速度高、土芯擾動小,但現尚不能鉆巖及進行標貫、動探等原位測試。總體來說,新型鉆機尚處于試用階段,未形成統一認識及大規模使用。

在國內原位測試設備(如標貫儀、靜探十字板測試儀、旁壓儀、波速測試儀、電阻率測試儀等)國產及進口均存在,型號多樣,大多能滿足測試,但設備使用的方便性、耐久性有區別,進口設備一般優于國產設備。目前國內已有自動計數標貫測試儀。

  1.4 巖土工程勘察中的主要技術問題研究現狀及動態

  (1) 勘察方法選擇。雖然巖土工程勘察與區域地質調查的目的、要求不同,但巖土勘察工作仍應進行必要的地質調查工作,包括場地及周邊的不良地質作用及地質災害調查、區域地質調查、地表水文調查、節理裂隙調查等,目前巖土勘察行業普遍存在重鉆探、輕地質調查現象,造成勘察成果缺乏宏觀把控,對場地的穩定性、適宜性評價不夠確切;存在輕原位測試現象,造成勘察成果中的參數建議值往往缺乏支持依據;存在輕工程物探現象,由于各單位自身技術力量限制,排斥進行物探工作,但某些勘察工作輔以物探方法會取得較好的效果,如查明斷層的位置及產狀、巖溶、孤石、采空區的分布的深度甚至空間形態(CT方法、智能微動法)。

(2)地質界面劃分問題。主要有巖土體分層、巖石風化程度界面劃分,地質構造和軟弱結構面及不良地質界面的劃分。由于人員、設備不同、管理模式不同,現場鉆探質量參差不齊,目前巖土勘察市場普遍采用100型的輕型鉆機,民工作業,存在單鉆進尺過大、標貫測試數據不真實、巖芯采取率低、未及時測量變層深度等問題,會給地質界面劃分帶來誤差或錯誤。

另外,由于技術人員(特別是現場編錄人員)工程經驗尚不足,存在對地層劃分的整體把控尚有欠缺,存在分層過粗或過細問題,過細則造成資料整理困難,過粗則有可能帶來質量問題。

(3)巖土樣品采取及試驗。目前市場較多采用巖芯樣品截取、包裝作為原狀樣進行試驗,廣東較為普遍,外省取樣器使用率高于廣東,造成強度試驗指標往往偏低;試驗項目策劃存在不合理現象,如,按有關規范:①對基坑工程,重點試驗項目為重度、直接快剪及固結快剪、三軸UU、滲透試驗等,飽和軟黏土宜進行高壓固結試驗,砂土應做休止角試驗,厚度大于3m的素填土應進行重度與抗剪強度試驗,但固結快剪、三軸UU、滲透試驗、飽和軟黏土的高壓固結試驗、砂土的休止角試驗、填土的取樣及試驗往往較為缺乏;②對漲縮性土應進行自由膨脹率試驗,軟土地基處理工程應測試軟土的有機質含量、PH值、固結系數、前期固結壓力、富里酸含量、不排水抗剪強度等指標),試驗時往往不齊全。

(4)原位測試問題。主要為:原位測試工作量少且針對性不足(如碎石土、強風化層未采取重型動力觸探測試;軟土進行了大量標貫測試;微~弱透水的基巖層采用抽水試驗測試);測試結果使用不足,由于原位測試數據往往要采用經驗公式與勘察成果中所需的巖土參數相聯系,需要花時間、精力進行相關研究,再加上相關規范的不統一、達到推廣應用的經驗數據或經驗公式少,造成了測試結果的使用不足;另外,市場上尚存在標貫試驗不使用自動落錘及作假現象。

(5)巖土參數取值問題。如前所述,由于勘察過程中的巖土樣品質量問題、輕原位測試(標貫除外)問題及對測試結果使用不足問題,造成當前巖土參數取值主要以室內試驗結果查規范按經驗取值,取值過程缺少綜合分析,取值結果缺少支持依據。對于難于取到原狀巖土樣和一些粗顆粒土、殘積土和風化巖參數取值誤差更大,這不符合時代的發展,也與國外及香港地區直接以原位測試結果、室內試驗結果進行設計的情況存在較大差距(如國外直接以旁壓試驗結果進行地基強度驗算)。

(6)地質分區問題。當場地較大時,勘察范圍可能存在多個地質單元,地貌單元、抗震地段、場地類別、液化等級、基巖類型等可能均不同,目前巖土勘察成果存在不夠細化現象,未按軟弱土、液化土分布范圍及斷裂、孤石、巖溶等不良地質體界線在平面圖上進行標示或分區等,不按地質單元進行參數統計。

(7)水文地質試驗及基坑涌水量計算問題。存在試驗點位置、試驗深度(或降深)選擇不合適、不典型問題,存在滲透系數計算公式、涌水量計算公式選擇不正確問題(如不考慮邊界條件),廣東地區由于存在多層地下水且地表水豐富,該類問題更多,北方地區由于長期使用地下水,在這方面經驗較為豐富,情況比南方好。

(8)地下水位問題。目前勘察行業普遍存在的問題主要為:巖土勘察時多層地下水未進行地下水位分層量測(勘察工期短,難以做到)、未收集地下水位長期觀測資料(南方往往缺少長期觀測資料、北京地區地下水位長期觀測工作較好)、抗浮設防水位取值缺少依據等。

(9)BIM技術。2016年8月23日住建部推出《2016-2020年建筑業信息化發展綱要》以來,各勘察設計單位對BIM技術越來越重視,國內許多較大型的勘察單位成立了自己的BIM工作室,水利部門在部分項目進行了地質建模,大部分單位仍處于研究、嘗試階段,實際工程應用正蓬勃發展,附著在地質模型上的參數信息越來越多。目前,市場上有部分軟件公司在進行專門的地質BIM技術研究,使用的平臺也不統一,主要有CIVIL3D、ARCHICAD、ITASCAD、Bentley平臺,南京庫倫公司基于庫倫BIM平臺開發了EVS軟件、華東勘測設計研究院有限公司基于Bentley平臺開發了GeoStation軟件,這兩個軟件均偏重于建模,計算功能弱

(10)巖土工程勘察信息化。近1年來,巖土工程勘察信息化工作發展較快,國內有多家單位開發了自己的管理系統或工作軟件,廣東省公路院已開發并使用了巖土工程勘察項目管理系統(可對項目投標至項目結算的全過程管理),廣東省公路院、廣州市規劃院及我院均已開發并使用“勘察云”(或類似)電子化軟件,可進行野外電子化編錄、樣品電子化管理,公路院軟件尚可進行野外地質調繪,廣州市規劃院開發“地質隨身行”(僅針對廣州地區),我院開發了電子化文件歸檔管理系統。

(11)新技術。2017-2018年,智能微動勘察技術在研發及應用上得到了較大的發展,廣州市軌道交通14號線采用了智能微動技術探測采空區,取得了較好的效果,廣州地鐵公司也組織中科院專家對有關勘察單位、監理單位、施工單位等進行了相關介紹與培訓,預計未來幾年“二維微動剖面探測技術”將會在軌道交通勘測中得到廣泛應用。

(12)危大工程風險控制

2018年3月份,住建部印發了《危險性較大的分部分項工程安全管理規定》(建辦質〔2018〕31號),明確自6月1日起施行,規定了勘察單位應在勘察文件中說明地質條件可能造成的工程風險,所以“危大工程地質風險分析評價”為勘察成果報告的必須內容。

二、巖土工程勘察技術發展趨勢

2017年5月2日,住建部下發《工程勘察設計行業發展“十三五”規劃》,文件稱到2020年末,工程勘察設計行業需努力實現優化產業結構、深層次融合發展格局,實現營業收入年均增長7%;優化市場環境,完善全國建筑市場監管公共服務平臺;深化企業體制改革;建立自主創新體系;提高建筑設計水平;提升綜合服務能力;推進行業與信息化、“互聯網+”深度融合等9項要求。

2019年2月住建部下發了《建設工程勘察質量管理辦法》(修訂稿)征求意見稿,辦法明確規定:勘察前應進行質量、安全技術交底;鼓勵勘察檔案進行電子化歸檔;鼓勵勘察單位采用信息化手段,實施采集、記錄存儲勘察數據,符合要求的電子化數據可作為現場原始記錄。

預測,在技術上將有如下發展趨勢:

1、巖土勘察信息化工作將得到較大發展,包括巖土勘察項目管理系統(可使巖土工程勘察真正符合管理體系要求)、巖土勘察檔案管理系統、野外作業電子化管理系統(含地質調繪、地質編錄、巖土樣品管理等)。

2原位測試技術將得到重視

今后發展的趨勢是,將原位測試成果,通過與工程地質條件相同的已有工程反推的有關參數、載荷試驗成果進行對比,求得相關關系,以提高提供的設計參數的精度和應用效果。

目前原位測試手段還是很多的,載荷試驗、旁壓、靜探、標貫、動探、扁鏟側脹儀、十字板剪切等。有些手段在適用的地層也已經積累了一定的經驗,達到了工程應用的程度,隨著經驗的不斷積累,原位測試技術必將發揮更大的作用,對地層性質的認識也將更加深入。原位測試試驗技術、試驗裝置也會在應用中得到發展和進步。

3 BIM技術將大力推廣

預計勘察設計類企業將推進信息技術與企業管理深度融合,加快BIM普及應用,實現勘察設計技術升級等,可以預測不久的將來BIM技術將大力發展,不僅是三維地質建模,且地質模型與巖土設計、建筑基礎設計將融合,體現全生命周期性,將改變巖土勘察成果的提交方式,巖土勘察工作將發生革命性的變化。

4 巖土設計信息化與巖土參數反分析

隨著原位測試技術、巖土監測技術及計算機技術的發展,不僅能使巖土設計信息化,且對巖土參數的反分析成為可能,這將為我們巖土參數取值提供進一步的依據。

三、針對上面問題的解決方法建議

1、使用新設備

引進新設備,包括引進新型鉆機、新型物探設備(智能微動測試儀),同時加快科技研發,包括新型鉆探、取樣設備的研發,使我院設備處于行業中的領先地位。

2、巖土勘察信息化工作的研發與使用,走在行業前列,進一步提高勘察工作的效率、規范巖土勘察工作的管理。

3、加強原位測試工作管理

加強研究原位測試數據間、巖土參數與原位測試數據間的聯系,給出測試數據使用的指導性意見。

4、 加強勘察人員的技術培訓與學習,促進知識的更新換代

通過培訓,促進勘察單位技術人員之間的技術交流和知識滲透,擴大勘察技術的知識廣度和深度。

5、建立巖土勘察知識庫、信息庫

巖土勘察專業涉及的知識面廣,同時又需要一定的工程經驗,區域性特征明顯、不確定性大,遇到的問題多。人們已經發現上海粘土、湛江黏土和昆明黏土的工程性質存在較大差異。以往人們對巖土材料的共性、或者對某類土的共性比較重視,而對其個性深入系統的研究較少。對各類各地區域性土的工程性質,開展深入系統研究是巖土工程發展的方向。探明各地區域性土的分布也有許多工作要做。

知識需要積累,建立巖土勘察知識庫、信息庫十分必要。建立巖土勘察信息庫,將勘察的全部資料輸入信息庫里面,今后就可以參考或借鑒鉆孔資料,這樣可以減少時間和資金的浪費。


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