關(guān)于公路軟土地基勘察設(shè)計(jì)方案的思考

張曉敏

（大同市勘察測(cè)繪院，山西大同 037000）

0 前言

隨著人們對(duì)道路工程安全性能和施工質(zhì)量要求的不斷提高，在施工過程中，對(duì)公路施工現(xiàn)場(chǎng)地基進(jìn)行詳細(xì)勘察顯得尤為必要。尤其在軟基區(qū)域，如不及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，極易導(dǎo)致施工安全事故發(fā)生，甚至影響建筑工程質(zhì)量。在此意義上，就必須做好對(duì)軟基的勘察工作，并采用科學(xué)的數(shù)據(jù)處理方法，確保施工效果。

1 軟土地基的特點(diǎn)與巖土工程問題

1.1 基本特征

軟基的定義是由地基中土?？紫抖葋泶_定的。土粒的天然孔隙率不小于1.0，壓縮系數(shù)不小于0.5MPa，含水量較大，即可視為軟土地基。受外力作用時(shí)，軟基更易發(fā)生形變；較強(qiáng)的吸水性能，使軟基在外界滲入水時(shí)，會(huì)迅速吸收并發(fā)生膨脹。所以，軟土地基施工或工程完工后，極易發(fā)生安全事故，引發(fā)一連串的質(zhì)量問題。軟土地基具體特征如下。

（1）具有透水性差。軟土的含水量雖大，但滲透性能差。這一狀況的存在意味著，如果公路地基建造在軟土上，沉降期就會(huì)延長(zhǎng)。經(jīng)過最初的地基加載，會(huì)增加軟土的孔隙水壓力，對(duì)地基強(qiáng)度造成很大影響。

（2）具有強(qiáng)度差。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，軟土結(jié)構(gòu)在未破壞的條件下，仍具有一定的抗剪性能。一旦被擾動(dòng)，會(huì)明顯降低其強(qiáng)度。如果軟土地基一側(cè)的剪應(yīng)力大于其極限抗剪強(qiáng)度，則地基將失穩(wěn)，使地基及上方建筑結(jié)構(gòu)被破壞。

（3）具有不均勻性。由于形成與沉積過程中所處環(huán)境的不同，軟土的均勻性低于其他土質(zhì)，這使巖土工程在施工過程中易產(chǎn)生不均勻沉降。

（4）具有流變性。軟土因孔隙度大，具有較高含水率，軟土顆?？紫秲?nèi)的水分會(huì)因?yàn)橥饬ψ饔枚l(fā)生形變，從而改變周圍土體顆粒的排列和空間結(jié)構(gòu)，使軟基的穩(wěn)定性降低。當(dāng)外力足夠大時(shí)，會(huì)加速軟基的形變速率，使其整體受到的剪應(yīng)力增大，導(dǎo)致軟基橫向斷裂。

1.2 巖土工程問題

（1）地基失穩(wěn)。當(dāng)建筑的基底壓力大于地基強(qiáng)度時(shí)，地基在沉降過程中會(huì)產(chǎn)生側(cè)向變形，造成局部剪切破壞。整個(gè)過程中，塑性變形區(qū)將逐漸形成連續(xù)的貫通滑動(dòng)面，從而影響地基的穩(wěn)定。盡管這類問題發(fā)生的可能性不大，一旦發(fā)生，后果將十分嚴(yán)重。

（2）巖土層突變?；鶐r下面是軟土，因?yàn)檐浲翆虞^厚，基巖面可能會(huì)有一些起伏。在該區(qū)域施工時(shí)，應(yīng)對(duì)建筑基礎(chǔ)的選型做好場(chǎng)地適宜性的分析。樁軸主要是流塑狀軟軟土，樁身因軟土層與持力層之間沒有好土層而抗力較小，導(dǎo)致其穩(wěn)定性差，因此，將影響上部建筑的穩(wěn)定性。單樁主要是通過端阻力承載力，而軟土層的負(fù)摩擦力使樁端壓力增加而受損。

（3）固結(jié)沉降。若處理不得當(dāng)，軟土?xí)蚬探Y(jié)沉降而下沉，引起地基不穩(wěn)定和傾斜。

2 巖土勘查流程

2.1 對(duì)軟土地基進(jìn)行調(diào)查分析

針對(duì)施工地區(qū)的地形地貌、主要巖土類型、軟土孔隙度與含水量等進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查。以便能對(duì)軟土地基的形成條件、覆蓋范圍、軟土地基縱向及不同深度的性質(zhì)差異更好地進(jìn)行了解。

2.2 勘察措施確定

勘察過程中，首先要確定目標(biāo)工作量，然后在此基礎(chǔ)上確定具體勘察措施。如在布置勘察勘探點(diǎn)時(shí)，嚴(yán)格按照勘察范圍設(shè)計(jì)地基及周圍位置的孔深和間距，并統(tǒng)計(jì)施工中鉆孔的數(shù)量。一般而言，設(shè)置鉆孔時(shí)，應(yīng)規(guī)范鉆孔深度和標(biāo)準(zhǔn)，不宜過松或過緊，鉆孔之間的距離一般設(shè)置在30m 左右。匯總工程量與基本采樣后，根據(jù)工程實(shí)際情況制定詳細(xì)的計(jì)劃，進(jìn)一步確定鉆孔深度等參數(shù)，確保勘察工作高質(zhì)量完成。

2.3 測(cè)定軟土地基力學(xué)參數(shù)

同時(shí)，各種工程力學(xué)參數(shù)的測(cè)試也是軟基勘察中的重要環(huán)節(jié)。軟基力學(xué)參數(shù)的測(cè)定可分為原位測(cè)定和異位測(cè)定兩種。原位測(cè)定是通過靜力觸探、十字板剪切試驗(yàn)等檢測(cè)與分析施工現(xiàn)場(chǎng)的土壤性能，非異位測(cè)定是將現(xiàn)場(chǎng)采集的土壤樣品送回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。軟基力學(xué)參數(shù)的測(cè)定，主要包括其受外力作用時(shí)的壓縮與回彈指數(shù)等形變狀態(tài)；固結(jié)性能、水力梯度等透水性能變化。

2.4 取樣數(shù)量確定

由于土壤存在位置即為原位分析的實(shí)驗(yàn)區(qū)域，測(cè)定數(shù)據(jù)與軟基特征較為接近。原位分析可有效減少為取樣而進(jìn)行的鉆孔工作，減輕工作負(fù)荷，其與異位分析相結(jié)合是軟基取樣分析的必要條件。易位分析，其主要通過鉆孔獲取不同深度的土樣，或獲取同一平面不同位置的土樣，再送至實(shí)驗(yàn)室分析，得到土壤參數(shù)數(shù)據(jù)，并輔助繪制出精密的軟土地基的應(yīng)力強(qiáng)度三維圖像。

2.5 地下水情況

項(xiàng)目勘察過程中，需要對(duì)項(xiàng)目區(qū)域地下水的類型及排放情況等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查。其原因在于，地下水對(duì)軟土的影響較大，并且勘察結(jié)果受地下水波動(dòng)影響，其結(jié)果也會(huì)有一定的變化。為此，設(shè)計(jì)勘察方案時(shí)，需充分做好地下水情的調(diào)查，以防止周期性地下水情況影響勘察試驗(yàn)結(jié)果。

3 數(shù)據(jù)處理

3.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

軟土地基試驗(yàn)具有簡(jiǎn)便、易操作等優(yōu)點(diǎn)，是巖土工程中常用的一種土工試驗(yàn)。具體的數(shù)據(jù)采集和處理過程中，要充分考慮巖土試驗(yàn)項(xiàng)目是否與巖體類型、工程性質(zhì)相適應(yīng)，確定數(shù)據(jù)處理的方法和步驟，最終得到軟土的基本特性。

3.2 原位數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理在巖土試驗(yàn)中也具有重要意義。例如，工程項(xiàng)目需要對(duì)砂土和粉質(zhì)粘土進(jìn)行貫入標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，其試驗(yàn)指標(biāo)直接影響數(shù)據(jù)處理效果。所以，在實(shí)際貫入中，需根據(jù)地層條件確定具體技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同性質(zhì)的土體選擇相應(yīng)的參數(shù)，以獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料。最后，將原位測(cè)試數(shù)據(jù)按照試驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行分析與匯總，并將分析結(jié)果形成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表。

3.3 地下水影響分析

地下水對(duì)軟基物理性質(zhì)產(chǎn)生的影響也應(yīng)在具體數(shù)據(jù)處理中加以分析。在分析勘查數(shù)據(jù)的環(huán)節(jié)，依據(jù)工程勘察規(guī)范，根據(jù)分析報(bào)告確定環(huán)境水的相關(guān)內(nèi)容。就地下水而言，主要有降水和地下水徑流兩種補(bǔ)給方式。在實(shí)際的勘察中，如果承壓水穩(wěn)定水位為3m，而工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)深度為2.5m，那么，地基處于水位之上；根據(jù)勘察規(guī)范，確定地下水對(duì)鋼結(jié)構(gòu)與混凝土的腐蝕程度。

4 軟土地基建筑勘察工作需要注意的問題

首先，需要明確地研究軟基影響公路施工與性能的各種因素。除分析軟基的成因、分層特性及橫、縱向分布情況外，還應(yīng)對(duì)軟基滲水性能作出明確的分析。①確定軟土層自行固結(jié)的能力與流變性的強(qiáng)弱等；②確定軟土層中不同各類軟土的土壤厚度與橫向面積等組成是否均勻；③對(duì)具有一定承載力的硬土層的埋藏條件進(jìn)行分析；④分析基巖在軟基中的埋藏分布及風(fēng)化腐蝕程度等情況。

最后，對(duì)軟土特性進(jìn)行細(xì)致的分析，是軟基勘察工作中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。建筑會(huì)對(duì)周圍一定范圍的土層產(chǎn)生影響，因此，除了分析施工區(qū)域內(nèi)軟基外，還應(yīng)了解周圍環(huán)境的地形地貌以及存在的軟土條件，并以此為研究重點(diǎn)。上述工作對(duì)于有效地防止因地基范圍內(nèi)的土層發(fā)生形變、滑坡而擠壓周圍土層，導(dǎo)致一齊發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。如土層地形條件復(fù)雜，則應(yīng)主動(dòng)對(duì)照相關(guān)資料，或向有豐富經(jīng)驗(yàn)的勘察人員咨詢。

5 公路軟土地基處理措施

5.1 基礎(chǔ)工程技術(shù)措施

通常情況下，為提高公路地基的平衡堅(jiān)固性與彌補(bǔ)軟土缺陷，最大限度降低軟基水分，使軟土壓縮變實(shí)。采用墊層換填法施工技術(shù)，針對(duì)軟土層不厚的情況，加快排水固結(jié)速度，降低構(gòu)造物沉降。對(duì)局部較深或面積過大的軟土，可采用碎石樁或強(qiáng)夯施工技術(shù)。對(duì)含水率高的軟土，應(yīng)采用預(yù)壓法等施工工藝，必要時(shí)，可將多項(xiàng)技術(shù)綜合應(yīng)用。

5.2 軟土加固施工技術(shù)措施

施工過程中，必須綜合考慮施工環(huán)境中的若干因素。如公路工程占地全為相對(duì)較厚的軟土層，應(yīng)采用粉（濕）噴樁法或爆破排於等施工技術(shù)，化解沉降不均的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)的基礎(chǔ)穩(wěn)固。粉（濕）噴樁施工工藝主要是采用攪拌機(jī)械，用高氣壓噴射白灰粉或者水泥，對(duì)軟土地段綜合攪拌，其在改善土壤硬度和凝結(jié)能力方面必不可少。

5.3 路橋涵洞的施工技術(shù)措施

對(duì)于軟土面積較大、土層較淺的公路工程，在施工前先用鎮(zhèn)壓機(jī)械進(jìn)行超載預(yù)壓處理，以提高土質(zhì)密度和硬度。設(shè)置涵洞，利用建筑結(jié)構(gòu)控制橋身的沉降。路橋涵洞的施工，一般情況下都需要用施工工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)低的鋼筋混凝土構(gòu)筑箱型結(jié)構(gòu)來加固軟土。

6 結(jié)束語(yǔ)

在工程建設(shè)領(lǐng)域不斷發(fā)展和取得更多成果的同時(shí)，軟基勘察的重點(diǎn)也發(fā)生了變化。在采集軟基數(shù)據(jù)的同時(shí)，還應(yīng)注意數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，避免因數(shù)據(jù)錯(cuò)誤而導(dǎo)致施工失誤，進(jìn)而發(fā)生安全事故。此外，軟基勘察方法的選擇，還需要根據(jù)軟基的實(shí)際情況合理選擇相關(guān)技術(shù)，在確保勘察結(jié)果準(zhǔn)確性的同時(shí)，努力降低成本，提高效率。與此同時(shí)，工程項(xiàng)目除了施工隊(duì)伍外，還必須進(jìn)行多方面的溝通和合作。所以軟基的勘察過程中，有必要設(shè)計(jì)合理的勘察方案。設(shè)計(jì)勘察方案時(shí)，應(yīng)備有應(yīng)急計(jì)劃，避免因勘察不細(xì)致而發(fā)生施工安全事故造成更大的損失。