公路軟土地基勘察設(shè)計(jì)方案

文|鐘延林

公路軟土地基勘察設(shè)計(jì)方案

文|鐘延林

軟土的主要特征有低強(qiáng)度、高壓縮性、流變性和低透水性等。該特征在公路軟土地基施工中，主要表現(xiàn)為地基沉降量大，會(huì)達(dá)到十厘米甚至是幾十厘米，尤其是在新疆部分地區(qū)，由于軟土地基的厚度較大，使之固結(jié)的速度很慢，沉降時(shí)間較長(zhǎng)，在不斷增加的荷載作用下會(huì)引起地基的不均勻沉降，嚴(yán)重影響公路工程的整體質(zhì)量，給施工企業(yè)和公路養(yǎng)護(hù)管理單位造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

隨著我國(guó)公路的大規(guī)模建設(shè)，通過軟土地區(qū)的線路不可避免，如何能夠安全的穿過軟土地區(qū)，是一個(gè)值得深入研究的課題。由于軟土的特殊的工程性質(zhì)，使得在軟土上修建高速公路時(shí)，特別需要對(duì)其進(jìn)行加固處理。如何加強(qiáng)對(duì)軟土地基處理效果，科學(xué)選擇既經(jīng)濟(jì)又有效的軟土地基處理方案，對(duì)確保高速公路的工程質(zhì)量具有重要意義。 地基承載力指的是地基承擔(dān)荷載的能力，軟土地基承載力會(huì)受到很多因素的制約，利用軟土地基現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)，室內(nèi)測(cè)試試驗(yàn)，我們可以獲得的軟土的物理以及力學(xué)性質(zhì)的相關(guān)參數(shù)，這些參數(shù)都能直接或間接反映承載力大小及變化規(guī)律，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者對(duì)物理化學(xué)參數(shù)與承載力大小進(jìn)行了一些研究，探討了它們之間的相關(guān)關(guān)系，甚至有些學(xué)者給出經(jīng)驗(yàn)同歸公式。

勘察方案的選擇

因?yàn)檐浲恋耐翗雍苋菀资軘_動(dòng)，一般僅使用一種鉆探取樣的方法是很難獲得準(zhǔn)確的物理力學(xué)指標(biāo)的，因此一般是將鉆探、坑探、物探與十字板剪切、靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入、輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)等原位測(cè)試技術(shù)互相結(jié)合的綜合勘探手段，來確保獲得資料的完整，可靠及準(zhǔn)確。

鉆探。鉆探一直是軟土地質(zhì)勘查中常用的重要手段，它能查明軟土的厚度、狀態(tài)、所處層位，地層的巖性，水文地質(zhì)條件，確定巖土層主要力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)等。鉆探能直接觀察芯樣，精度較高，并且在實(shí)際的勘察中，為了減少對(duì)軟土地基的擾動(dòng)，保證性質(zhì)的穩(wěn)定不被破壞，一般都是采用干鉆法進(jìn)行，在取樣的時(shí)候，要采取有效的措施，保證取樣不受擾動(dòng)，水分流失等外界因素影響，以獲得準(zhǔn)確真實(shí)的數(shù)據(jù)。為保證取樣質(zhì)量，減少擾動(dòng)，應(yīng)采用快速靜力連續(xù)壓入法或同轉(zhuǎn)靜力壓入法取樣。

原位測(cè)試技術(shù)。由于軟土具有觸變性，流變性，靈敏度高，使用鉆探方法對(duì)軟土擾動(dòng)較大，僅僅依靠鉆探很難獲得準(zhǔn)確的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合使用原位測(cè)試手段。常采用的現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試技術(shù)有靜力觸探試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)等。其中又是靜力觸探和十字板剪切試驗(yàn)更為普遍。1）靜力觸探:靜力觸探作為軟土中勘察常用的原位測(cè)試方法之一，其優(yōu)點(diǎn)是使用設(shè)備簡(jiǎn)單輕便，操作方便，可直接獲得數(shù)據(jù)等。使用靜力觸探方法與鉆探、取樣相配合來分析工程地質(zhì)，可以提高勘察的效率，減少鉆探的工作量，在縮短勘察周期的同時(shí)提高了勘察質(zhì)量。靜力觸探通常是計(jì)算機(jī)配合工作，可以使用程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，建立連續(xù)分析曲線等方法直接表達(dá)數(shù)據(jù)結(jié)果。此方法可用于測(cè)定軟土的力學(xué)性質(zhì)，獲得的數(shù)據(jù)可用于地基承載力，不排水抗剪強(qiáng)度等參數(shù)的計(jì)算。2)十字板剪切試驗(yàn):此方法用于獲得原狀土的不排水抗剪強(qiáng)度，進(jìn)而計(jì)算出路堤穩(wěn)定性驗(yàn)算的可靠性指標(biāo)，并將結(jié)果與土工試驗(yàn)獲得的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確一致。

地球物理探測(cè)方法。在實(shí)際的軟土地基勘察施工中，當(dāng)常規(guī)的原位測(cè)試技術(shù)不能較好的滿足工程需要并且場(chǎng)地又有較好的地球物理特性時(shí)，可以考慮采用物探的方法，并結(jié)合常規(guī)的原位測(cè)試技術(shù)來進(jìn)行勘察。

室內(nèi)試驗(yàn)。室內(nèi)試驗(yàn)主要是針對(duì)軟土地基樣品進(jìn)行的，是獲得軟土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的重要方法。在進(jìn)行試驗(yàn)前要制定合理的試驗(yàn)方案，根據(jù)工程地區(qū)的環(huán)境，再結(jié)合實(shí)際情況來進(jìn)行研究工作試驗(yàn)內(nèi)容包活許多方面，包括物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)，如軟土地基的含水量、密度、組成、強(qiáng)度等。常見的力學(xué)試驗(yàn)有固結(jié)不排水抗剪試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、直剪試驗(yàn)等。

處理設(shè)計(jì)方案

在完成對(duì)軟土的勘察之后，根據(jù)結(jié)果，結(jié)合實(shí)際情況，按要求對(duì)軟土地基進(jìn)行處理設(shè)計(jì)。地基處理的目的主要是改善地基的工程性質(zhì)，達(dá)到滿足地基穩(wěn)定和變形的要求，包括改善地基土的變形特性和滲透性，提高其抗剪強(qiáng)度，消除其不利影響。對(duì)高速公路軟土地基進(jìn)行地基處理，常用地基處理方法可分為兩大類，即:①土質(zhì)改良:排水固結(jié)法(堆載預(yù)壓法)，強(qiáng)夯法以及其他方法。②復(fù)合地基:水泥土樁復(fù)合地基，碎石樁復(fù)合地基，低強(qiáng)度樁復(fù)合地基，加筋土復(fù)合地基。

排水固結(jié)法：排水固結(jié)法指通過布置垂直排水井，改善地基的排水條件及采取加壓、抽水、抽氣和電滲等措施，以加速地基土的固結(jié)和強(qiáng)度增長(zhǎng)，提高地基土的穩(wěn)定性，并使沉降提前完成，適用范圍使用于處理厚度較大的飽和軟土和充填土地基。常用的方法有:堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、降水預(yù)壓法，電滲排水法。

膠結(jié)法：水泥攪拌法:施工時(shí)分為濕法和干法兩種。通過將水泥與地基土拌和后形成柱狀水泥土體，可提高地基承載力，減少沉降，增加地基穩(wěn)定性和防止?jié)B漏。

適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、含水量較高、地基承載力不大的粘性土，粉土等軟土地基。

高壓噴射注漿法:利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆到設(shè)計(jì)深度的土層，將漿液高壓沖擊上體，使土體與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例重新組合，在土中形成一個(gè)固結(jié)體。適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、黃土、砂土，人工填土和碎石土等地基。

灌漿法:通過注入水泥漿液或化學(xué)漿液的措施，使土粒膠結(jié)，以提高地基承載力，減少沉降，增加穩(wěn)定性，防止?jié)B漏。

加筋土。即通過鋪設(shè)土工織物來加強(qiáng)地基的穩(wěn)定性，如加筋土、土工織物、樹根樁。

置換法、擠密法及擠密置換法。指通過各種方法，如置換掉不穩(wěn)定的軟土，替換使用堅(jiān)硬材料，或者通過夯實(shí)的方法壓密軟土，來形成半剛性的較穩(wěn)定的地基，以提高承載力。振沖置換法強(qiáng)夯置換、CFG法、鋼渣樁、石灰樁、強(qiáng)夯置換、砂樁、夯坑基礎(chǔ)、強(qiáng)夯法、振沖法、擠密碎石樁。適用于飽和軟粘土、非飽和的粘性土等。在選擇處理設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程情況和勘察結(jié)果，在考慮工期，經(jīng)濟(jì)，安全等方面之后綜合進(jìn)行選擇或者結(jié)合使用，以獲得最好的效果。

在公路建設(shè)中，基礎(chǔ)工作就是對(duì)軟土地基的勘察設(shè)計(jì)，軟土地基的勘察設(shè)計(jì)方案是否合理，會(huì)直接影響到公路工程的整體質(zhì)量。在軟土地基勘察方案的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要從多個(gè)方面詳細(xì)了解地質(zhì)狀況和工程狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)勘察時(shí)出現(xiàn)的問題和現(xiàn)象，進(jìn)行合理地總結(jié)和判斷，通過反復(fù)地對(duì)比和研究，分析出相應(yīng)的處理措施，保證軟土地基勘察工作的高質(zhì)量完成，從而提高公路的整體質(zhì)量，保證公路工程的正常使用。

青州市勘察測(cè)繪研究院）