“一五”、“二五”期间两个重点勘察项目的回顾
——纪念机勘院建院六十周年有感

张旷成

张旷成简介：1930年出生于四川，1952年毕业于川北大学（今重庆大学）土木工程系。曾任我院工程地质队副队长；分院、院总工程师、顾问总工、专家室主任等职。1956年成为建国后首批工程师，1982年、1987年分别首批晋升为高级工程师和教授级高级工程师。1990年被评为全国首批勘察设计大师，2003年首批国家特许注册土木工程师（岩土）。为国家工程勘察事业和我院发展做出了重要贡献。
 

一、前言

　　1952年7月，我从川北大学土木工程系提前一年毕业（当时国家急需用人，全国理工科大学生均提前一年毕业），分配至沈阳东北工业部机械局设计处土建室。1953年2月，我在重工业部设计干部学校高级工程地质一班学习，当年10月毕业后从事工程地质，1954年4月调至北京一机部设计总局勘测科。1960年，国家成立第三机械工业部，我分配到三机部勘测公司技术科。直至1965年一机部勘测公司在西安设点，我又调回至一机部勘测公司。虽然历经多次变动，但我从未脱离工程地质岩土工程专业，是机械工业勘察战线上一名老兵。对军民机械工业勘测单位的变迁历史和发展壮大感同身受。
　　建国初期，百废待兴，国家发展依靠苏联，以发展重工业为重点。苏联援建我国建设项目共156项，其中机械工业26项。勘测方面只有短期来华指导工作的部分专家，技术起步较为困难。
　　下面我将对渤海造船厂和德阳二重两个项目工程勘察中的工程技术特点进行回顾，希望对今后解决类似问题有所补益。
 

二、渤海造船厂的工程勘察和断裂对厂址稳定性评价

（一）渤海造船厂的工程勘察

　　渤海造船厂于1955年5月开始技术设计阶段勘察，场地地质条件复杂，勘察工作量很大，一机部设计总局调集了各设计分局的工程地质、水文地质和工程测量三个专业的主要技术力量，以及交通部支援的共500余名专业人员和30多条大驳船和50多台钻机，船舶设计处的土、水试验室由上海搬至现场。整个工程包括船工、民工在内共计1000多人，张传锋同志担任工程技术负责人。
　　该场地是削山填海而成，基岩埋藏较浅，岩面起伏变化大，地层古老，有多条断层通过，局部岩层风化破碎严重，并有多处侵入岩穿插，残积层、强风化岩广为分布，复盖层为坡、洪积粘土夹碎石和近代海积淤泥及大面积碎石填土，地层非常复杂，而且勘察区有一半在海域。
　　该工程进行了详细的工程地质、水文地质测绘，陆域及海域的地形测量，完成地质钻孔600多个，进行了大量的土、水、岩石试验和现场抽水、压水试验，每个钻孔都要求进入完整基岩面下2米以上。在大块碎石填土区，需要采取先探井，后钻孔取土，再钻入基岩的办法。同时，进行了大量的标准贯入、动力触探和载荷试验，准确地划分了地层岩性，取得了各种岩土物理力学试验指标。值得强调的是该工程一半是海上钻探，勘探孔的放点定位和每个点的孔口高程，都与潮位有关，当时没有GPS测量，完全采用人工交会测量定点。经过数月的紧张艰苦劳动，于1956年初提出了详细的场地工程地质报告，满足了苏方要求。
（二）为评价断层对场地稳定性的影响，作了大量调研工作，直至请教到我国地质力学创始人李四光部长。
　　1962年该厂即将施工，但厂区范围发现的几条断层对建厂稳定影响究竟有无影响？通过船坞坞区的两条断层是否要作工程处理？成为摆在我们面前的技术难题。随后，我们开展了大量的调研论证，这次调研共请教了李四光、谷德振、徐煜坚、李平、谢敏寿、李树勋、张思仁、王日伦、楚旭春、吴磊伯等10余位国内知名顶级地质、地震专家。
　　整理谈话记录达21页，为我国今后解决类似地质问题提供了有益例证，我保存至今36年。此次调研后的第14年，1976年唐山7.8级大地震时，该厂区经受住了考验。

三、德阳第二重机厂工程勘察和地基变形性质的评价

（一）德阳第二重机厂的工程勘察
　　1957年中央批准建设第二重机厂，1958年6月厂址最后确定在德阳白衣庵地区，于同年6月～8月进行了面积约5.5平方公里的扩大初步设计勘察；1958年10月，工厂总平面布置图初步确定后，又在17个车间进行了技术设计阶段勘察；1959年11月，工厂总图再次调整，根据设计院意见进行了施工图阶段勘察。
　　由于钻探工作量巨大，以西南分公司为主，勘测公司调集了华中、华东等分公司力量，以“大会战”方式历经十年完成了上述工作。根据记载：“第二重机厂经过十余年的工作，共完成地形测绘12.8km2，地质测绘150km2，勘探孔4090个，钻探总延米44320m。静载荷试验80个，技术报告书126份”。主要技术人员包括任风辉、张才生、张旷成、张苏民等。
（二）圆砾卵石层强度和变形性质的正确评价是该厂的主要工程地质问题。
　　重机厂各车间的单柱荷载均很大，主要车间一般为1000—2000吨，最大达3000吨，辅助车间一般400—800吨，按当时的条件均采用天然地基（即浅基础）基础埋深一般车间为3—6m，重型车间为6—10m。经过大量钻探工作，本厂区4—6m以上为粘土、亚砂土和各类砂土，其下则为圆砾、卵石层，厚度可达5—30m。这层圆砾卵石将是各主要车间的基础持力层。
　　当时，有人对本厂区圆砾卵石层结构松散表示怀疑，有一位苏联专家也曾说过，地下水以下中、粗砂者都是中密的。但经钻探发现本地区的圆砾卵石层确实是比较松散的。为求得圆砾卵石层的变形模量，可以用载荷试验。最后，采用圆锥动力触探与载荷试验进行对比，再用圆锥动力触探来划分圆砾卵石层的密实程度。在全厂做了400多个点的动力触探曲线，划分出圆砾卵石层有上、下较松层、较密层之分。我们还专题研究了地下水对动力触探的影响，得出了相应的修正公式。
　　经过大量勘探试验和研究后，1960年4月该厂的总结报告初稿认为，以最大荷载对本厂的独立柱巷进行了沉降和差异沉降分析，可以满足设计要求。
　　1960年2月至3月，一机部勘测公司在四川德阳重机厂工地召开了工程地质现场交流会，对已做的大量勘测工作表示充分肯定。认为：1.二重厂场地确实存在上部较松、下部较密的圆砾卵石层，其原因主要是沉积时代较新；2.用圆锥动力触探与载荷试验相结合的方法，确定较松、较密的变形模量并划分其界线是可行的。
　　会后，我们又将该厂的勘测成果向建工部来华的最后一批苏联工程地质专家民里尼斯基及地基专家萨士可夫做了汇报和请教。他们对勘测工作表示充分肯定，并说你们做出了超出你们勘测范围的有益工作（指沉降分析）。
　　德阳第二重机厂在当时的经济条件下，采用天然地基，以相对松散的圆砾卵石层作为持力层，没有打桩。经过2008年5月12日汶川8级大地震的考验，据闻没有发生大的破坏，这是非常值得欣慰和值得对其作进一步总结的。