無損勘測(cè)技術(shù)在軟基勘察中的應(yīng)用分析

于亞歡 吳家銘

(江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，江蘇 南京 210014)

我國(guó)的軟土分布在各地區(qū)都有，且成因和時(shí)間都不同，在公路建設(shè)中需要對(duì)其進(jìn)行處理，處理之前就是要對(duì)軟土進(jìn)行勘測(cè)和勘察。在提高勘查效率的基礎(chǔ)上，還要保持軟土土質(zhì)，這有利于地基穩(wěn)定性和軟土內(nèi)礦物質(zhì)的保留，因此我們要運(yùn)用無損勘測(cè)技術(shù)對(duì)軟土地基進(jìn)行勘察。

1.軟基勘察軟土的劃分

在我國(guó)的公路建設(shè)中，會(huì)面臨很多軟土基地，軟土路基指的是地表沒有硬殼或者硬殼厚度在1.5m以內(nèi)的土層，這種路基的壓縮性較大，因此要進(jìn)行勘測(cè)和處理。軟基勘測(cè)的意義就在于能更好的處理軟土路基，加強(qiáng)我國(guó)公路建設(shè)。

軟土指的是含水量較高，壓縮性較大的抗剪強(qiáng)度較低的土層，主要是飽水軟粘土。我國(guó)地域遼闊，各地區(qū)軟土的成因都不一樣，應(yīng)根據(jù)不同的如土路基特點(diǎn)進(jìn)行處理，這需要提前做好勘測(cè)，并保持不破壞土質(zhì)，也就是無損勘測(cè)。

每個(gè)國(guó)家對(duì)軟土的劃分不同，我國(guó)是根據(jù)室內(nèi)土性測(cè)試指標(biāo)劃分的，具體如下表1:

表1 軟土標(biāo)準(zhǔn)劃分

上表的原位測(cè)試指標(biāo)，最好定為Cu＜25kPa，Ps＜700kPa，且最好結(jié)合原位測(cè)試的軟土力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行綜合考量，將不排水抗剪強(qiáng)度Cu和靜力觸探測(cè)定的貫入阻力Ps結(jié)合起來，這樣更具有平衡性和實(shí)踐性。

2.無損勘測(cè)方法

對(duì)于公路的軟基勘測(cè)，最好事先做好資料收集，將當(dāng)?shù)氐能浲脸梢?、年代、土層厚度等?shù)據(jù)進(jìn)行分析和比對(duì)，利用鉆探與靜力觸探、十字板剪切、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等勘測(cè)手段進(jìn)行勘測(cè)，這樣的綜合性勘測(cè)有利于勘測(cè)精準(zhǔn)度，也有利于保護(hù)土層質(zhì)量，降低勘測(cè)成本，做到無損勘測(cè)。

2.1 全站儀

勘測(cè)過程中需要用全站型電子測(cè)距儀進(jìn)行測(cè)量，通過水平角測(cè)量、距離測(cè)量、坐標(biāo)測(cè)量等方式，將軟基勘測(cè)位置找準(zhǔn)，設(shè)置勘測(cè)方向C水平度盤讀數(shù)為0°00'00〃，再按照第二個(gè)目標(biāo)D進(jìn)行水平度盤讀數(shù)進(jìn)行照準(zhǔn)，測(cè)量其水平角。

設(shè)置好棱鏡常數(shù)、氣溫和氣壓大氣改正值，對(duì)勘測(cè)位置進(jìn)行距離測(cè)量，時(shí)間控制在2.4s左右。再根據(jù)與坐標(biāo)測(cè)量找到具體位置，將數(shù)據(jù)輸入到勘測(cè)儀器上。

2.2 鉆探

在對(duì)軟土路基的無損勘測(cè)過程中，運(yùn)用鉆探，勘測(cè)其地質(zhì)構(gòu)造，土壤性質(zhì)等，是劃分土層的重要方式。設(shè)備通常為50型鉆機(jī)、85型鉆機(jī)、90型鉆機(jī)和薄壁取土器，利用薄壁取土器靜壓法進(jìn)行取樣，分析軟土層的上下層位，劃分土層，將樣本的指標(biāo)進(jìn)行記錄。

(1)在鉆孔深度要符合兩原則:首先，附加應(yīng)力為自重應(yīng)力的10%;其次，穿入軟土層下臥硬層1m以下。

(2)鉆探打孔的距離為每千米2～3孔，按照橋基鉆孔的排列進(jìn)行結(jié)合式的打孔。

(3)對(duì)取樣間距也有一定的要求，要保持樣本不變形，避免取樣過程中樣本水分流失，影響勘測(cè)精度。對(duì)細(xì)砂層采樣時(shí)要選取有代表性的樣本，利用薄壁取土器進(jìn)行3件以上的樣本采集，對(duì)其中的水分、顆粒等進(jìn)行測(cè)量;對(duì)原狀粘性土進(jìn)行采樣是要將采樣間距控制在1m～1.5m內(nèi)，利用薄壁取土器連續(xù)取樣，壓入式取樣，其長(zhǎng)度不超過61cm。

(4)在取樣過程中要確定土層劃分，分層時(shí)將誤差控制在10cm以內(nèi)，如果軟土層較厚，就盡量將誤差控制在20～35cm內(nèi)，薄砂層應(yīng)在測(cè)量中單獨(dú)劃出。

2.3 手搖螺紋鉆

軟土路基基本分為兩種類型，一種是硬殼路基，一種是軟土路基，硬殼路基的土層厚度在1.5m以上，下邊是軟土，這種情況需要多考慮硬殼層的應(yīng)力擴(kuò)散效應(yīng)。手搖螺紋鉆是勘測(cè)過程中很常見的一種判斷路基狀況的打孔鉆，打孔深度基本為淺水層下2m，最大能達(dá)到5m，用于判斷硬殼層的厚度，根據(jù)其厚度和指標(biāo)進(jìn)行分析和處理。若土質(zhì)發(fā)生了變化，應(yīng)將打孔密度縮小，從每公里3～5孔縮小到每公里5～10孔，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況來判定，查明土質(zhì)變化的界限，方便以后的勘測(cè)和檢驗(yàn)。

2.4 室內(nèi)土工試驗(yàn)

室內(nèi)土工試驗(yàn)是軟基勘測(cè)中必不可少的環(huán)節(jié)，對(duì)于無損勘測(cè)技術(shù)也是一種手段。先準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的配套設(shè)施，這是軟基評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)和重要保證。將土樣分為幾段，將兩端的土樣做物理性實(shí)驗(yàn)，中間部分做力學(xué)性實(shí)驗(yàn)。

(1)物理性試驗(yàn)。土樣的物理性試驗(yàn)是測(cè)驗(yàn)土樣的物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)組成的，如顆粒分析、含水量、PH值、液塑限等。一般來說同一地區(qū)的土粒物理性基本相同，如果其礦物質(zhì)比重下降，其中可能含有有機(jī)質(zhì)物質(zhì)。其含水量也是軟土路基勘測(cè)的重點(diǎn)檢驗(yàn)對(duì)象，含水量對(duì)我國(guó)軟基處理有一定作用。

(2)力學(xué)性試驗(yàn)。力學(xué)實(shí)驗(yàn)分為剪切、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、固結(jié)試驗(yàn)三種形式的實(shí)驗(yàn)。剪切有直剪與三軸剪切兩種方法，三軸剪切比直剪可測(cè)強(qiáng)度指標(biāo)更飽滿，在壓縮層內(nèi)的粘性土層都要進(jìn)行測(cè)試，以Cu為主，以Uu為輔，Cu即固結(jié)不排水剪，Uu為不固結(jié)不排水剪。無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)用來做原狀土和重塑土。固結(jié)試驗(yàn)除了砂層以外對(duì)每層土樣都進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通常分為正常固結(jié)和高壓固結(jié)兩種試驗(yàn)方式，對(duì)其固結(jié)壓密力學(xué)進(jìn)行測(cè)量分析。

2.5 原位測(cè)試

通常利用原位測(cè)試的手段對(duì)靈敏度較高的軟土進(jìn)行試驗(yàn)，以此和室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比使用。

2.5.1 靜力觸探

靜力觸探一般用來劃分地層，按照一般性分層標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行初步劃分，如表2:

表2 一般性分層標(biāo)準(zhǔn)

還用來換算軟土的排水力強(qiáng)度、換算軟土范圍等，它成本低、效率高，其取樣鉆孔通常為每公里5個(gè)，最后進(jìn)行資料整理。

2.5.2 十字板剪切試驗(yàn)

十字板剪切試驗(yàn)主要用來測(cè)定原狀土的抗剪強(qiáng)度，根據(jù)路堤穩(wěn)定性驗(yàn)算指標(biāo)，與土工試驗(yàn)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，它的打孔深度一般為25～30m，測(cè)點(diǎn)間距通常為1m。

2.5.3 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)通常用來測(cè)試鉆孔內(nèi)的軟土、亞砂土和砂層，實(shí)驗(yàn)間距限定在2m以內(nèi)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制標(biāo)貫基數(shù)變化曲線圖。

3、總結(jié)

綜上所述，軟基勘測(cè)在我國(guó)的公路建設(shè)中有著至關(guān)重要的作用，我們要通過對(duì)地質(zhì)的研究和土壤的勘探，對(duì)當(dāng)?shù)氐能浲磷鎏幚?。在勘測(cè)中，通常會(huì)破壞掉一些土質(zhì)，為了避免這樣的情況，應(yīng)不斷將無損勘測(cè)技術(shù)運(yùn)用在勘測(cè)中，在加快勘測(cè)精度和效率的同時(shí)，保持我國(guó)的軟土土質(zhì)。

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