特殊性土場(chǎng)地巖土工程勘察淺析

閆鵬菲

（重慶蜀通巖土工程有限公司，重慶 401147）

0 引言

在工程建設(shè)的過(guò)程中，為了使設(shè)計(jì)方案更加合理，同時(shí)保障使用的質(zhì)量與安全，需要采取有效的巖土勘察措施。通常，不同區(qū)域的地質(zhì)條件不同，可能出現(xiàn)各類特殊性土，包括軟土、黃土、鹽漬土等等，這些特殊性土容易出現(xiàn)凍融、液化、漲縮等變化，如果沒(méi)有采取有效的預(yù)防和治理措施，地層強(qiáng)度會(huì)受到影響，造成工程地基的穩(wěn)定性下降，影響施工安全。所以，必須要采取有效的巖土工程勘察措施，為工程設(shè)計(jì)與施工提供更加準(zhǔn)確的參考依據(jù)。

1 特殊性土場(chǎng)地巖土工程勘察的內(nèi)容和要求

1.1 內(nèi)容

為了提升工程項(xiàng)目的質(zhì)量和施工的安全性，必須要做好巖土勘察工作，詳細(xì)勘察施工地的地質(zhì)條件，了解施工場(chǎng)地周?chē)耐馏w類型和土層狀態(tài)，分析含水層分布情況，掌握土體物理受力特征和化學(xué)性質(zhì)，主要包括地質(zhì)調(diào)查、勘探采樣、原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)等環(huán)節(jié)。在可行性研究勘察階段，重點(diǎn)對(duì)擬建場(chǎng)地穩(wěn)定性、適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，具體包括搜集工程地質(zhì)資料、當(dāng)?shù)亟ㄖ?jīng)驗(yàn)；根據(jù)搜集的資料通過(guò)踏勘的方式了解施工地的地質(zhì)條件，包括土層、巖石、圖的性質(zhì)等。分析滑坡、泥石流、土洞等不良地質(zhì)現(xiàn)象；如果工程地質(zhì)條件比較特殊，且已有資料與實(shí)際情況不符，但該地為最佳施工位置，則應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況實(shí)施測(cè)繪和勘探工作，應(yīng)該盡可能避開(kāi)不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育、土性質(zhì)惡劣、建筑物抗震危險(xiǎn)等地區(qū)或地段[1]。在初步勘察階段，應(yīng)該將可行性勘察作為基礎(chǔ)，根據(jù)已有的資料信息測(cè)繪、調(diào)查和勘探測(cè)試，確定建筑物的具體平面位置、地基類型、特殊性土不良地質(zhì)防治方案等。對(duì)地層、構(gòu)造、沿途物理學(xué)性質(zhì)等參數(shù)初步勘察，了解不良地質(zhì)現(xiàn)象的成因、規(guī)模、分布等信息，為施工做好準(zhǔn)備。在詳細(xì)勘察階段，應(yīng)該確定工程的性質(zhì)、規(guī)模和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，初步制定施工方案。在這個(gè)階段中，根據(jù)建筑物的實(shí)際情況，提出巖土工程資料和巖土技術(shù)參數(shù)為工程設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。應(yīng)該詳細(xì)分析和評(píng)價(jià)巖土工程，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、不良地質(zhì)防治等方案提出建議，具體包括預(yù)測(cè)建筑物沉降、查明地下水埋藏條件、判定地基土在建筑使用期間可能發(fā)生的變化。

1.2 要求

巖土工程勘察旨在為工程設(shè)計(jì)與施工提供地質(zhì)依據(jù)，根據(jù)工程要求和地基土的特點(diǎn)對(duì)地基土進(jìn)行改造、利用和政治，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)層面作出論證。在特殊性土場(chǎng)地落實(shí)勘察工作的過(guò)程中，要更嚴(yán)格和全面，詳細(xì)查明工程影響范圍內(nèi)地基土的地層結(jié)構(gòu)、埋藏條件、分布規(guī)律等條件，詳細(xì)評(píng)價(jià)工程特性。為了確保勘察的有效性，必須要堅(jiān)持理論與實(shí)踐結(jié)合的原則，不僅要扎實(shí)勘察人員的專業(yè)能力，還要確保勘察人員有豐富的經(jīng)驗(yàn)，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使各項(xiàng)工藝技術(shù)可以更加靈活的運(yùn)用。應(yīng)該注意經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的把控，不僅要符合規(guī)范要求，還要盡可能選擇最經(jīng)濟(jì)的勘察手段，控制巖土勘察的成本，提升工程總體效益。應(yīng)該嚴(yán)格篩選土工試驗(yàn)項(xiàng)目，促進(jìn)巖土勘察經(jīng)濟(jì)性的提升。在實(shí)際勘察的過(guò)程中，一定要確保勘探孔數(shù)量、深度符合要求，否則會(huì)影響勘察結(jié)果準(zhǔn)確性。如果孔數(shù)太少，且持力層頂面出現(xiàn)較大欺負(fù)，則很難確定樁長(zhǎng)度；如果孔深不足，則設(shè)計(jì)人員無(wú)法充分了解持力層的厚度和下方地質(zhì)情況，影響樁基沉降計(jì)算。針對(duì)特殊性土場(chǎng)地，如上方為軟土，下方為基巖的場(chǎng)地，如果埋深達(dá)到20～45m 且頂面坡度比較大，則根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載、地質(zhì)情況，可以選擇鉆孔灌注樁的勘察方式。此外，為了確保勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性，還應(yīng)該做好交底工作，各個(gè)工作人員要及時(shí)溝通，詳細(xì)劃分等級(jí)、嚴(yán)格遵守規(guī)范、有效把控質(zhì)量，提升工程整體水平和效益。

2 特殊性土場(chǎng)地的類型

2.1 軟土

軟土是比較常見(jiàn)的特殊性土場(chǎng)地，主要受到海水沉積、河灘沉積、沼澤沉積等因素構(gòu)成軟土，對(duì)應(yīng)海濱相、溺谷相、湖相等多種沉積相位。軟土有較高的含水量，但是透水性比較低，所以強(qiáng)度比較低，有明顯的觸變性特征。在軟土場(chǎng)地勘察的過(guò)程中，通常會(huì)采用鉆探、挖探、釬探等勘察方式，配合相應(yīng)的地質(zhì)調(diào)繪措施，條件滿足的情況下可以采用物探的方式，通過(guò)不同的方式進(jìn)行勘探，可以達(dá)到相互驗(yàn)證和補(bǔ)充的效果。軟土的天然含水量在50%～70%之間，有時(shí)甚至?xí)^(guò)200%，隨著液限的加大，天然含水量也會(huì)不斷增加。天然孔隙比通常在1～2 之間，最大孔隙比不超過(guò)4。軟土的抗剪強(qiáng)度比較小，通常會(huì)受到加荷速度、排水固結(jié)條件的影響，在排水的狀態(tài)下，抗剪強(qiáng)度會(huì)隨著固結(jié)程度的提升而不斷增加。由于承載力比較低，所以軟土地基很容易發(fā)生變形破壞的問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致建筑物倒塌，容易產(chǎn)生不均勻沉降。

2.2 黃土

黃土的組成成分比較均勻，粉土顆粒含量較高，粒徑為0.05～0.01mm 的粗粉粒含量超過(guò)50%。黃土主要為粉土形態(tài)，含有細(xì)砂、極細(xì)砂等成分。在黃土勘察的過(guò)程中，要先明確勘察的目的和任務(wù)。濕陷性黃土場(chǎng)地是比較常見(jiàn)的黃土場(chǎng)地，在此類場(chǎng)地勘察的過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)建筑的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求，結(jié)合詳細(xì)的資料信息做出準(zhǔn)確的地基評(píng)價(jià)。應(yīng)該明確黃土地層的時(shí)代和成因，測(cè)量濕陷性黃土的厚度，分析濕陷系數(shù)、自重濕陷系數(shù)和濕陷起始?jí)毫Φ淖兓闆r。明確變形參數(shù)、地下水環(huán)境變化趨勢(shì)等條件。可以將勘察工作劃分為可行性研究、初步勘察和詳細(xì)勘察三個(gè)階段。如果場(chǎng)地條件比較簡(jiǎn)單且面積較小的情況下，可以適當(dāng)簡(jiǎn)化勘察環(huán)節(jié)；如果地質(zhì)條件比較復(fù)雜，或者對(duì)建筑物有特殊要求，則需要開(kāi)展專門(mén)的勘察工程。采用不擾動(dòng)土樣，確保土樣保持天然濕度、密度和結(jié)構(gòu)，為測(cè)試分析提供準(zhǔn)確的樣本依據(jù)?？碧近c(diǎn)使用結(jié)束后，應(yīng)該立刻使用原圖進(jìn)行分層回填夯實(shí)，回填土的密度應(yīng)該大于場(chǎng)地天然黃土的密度。

2.3 液化土

液化土就是飽水的粉細(xì)砂或亞粘土受到地震力的影響，強(qiáng)度瞬時(shí)消失，由原本的固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w狀態(tài)。砂土液化主要受到靜力或動(dòng)力的影響，砂土層中空隙水壓力提升，抗剪強(qiáng)度、剪切剛度下降或消失，導(dǎo)致此類土體出現(xiàn)。在地質(zhì)年代為第四紀(jì)晚更新世及其以前、設(shè)防烈度為Ⅶ度或Ⅷ度的情況下，可以初步判斷為不液化的情況。如果地基中含有液化土，可能會(huì)出現(xiàn)坍塌、滑坡等風(fēng)險(xiǎn)隱患，所以必須要做好勘察工作，詳細(xì)分析土體特點(diǎn)。

2.4 其他特殊性土場(chǎng)

膨脹土、鹽漬土、多年凍土也是比較常見(jiàn)的特殊性土場(chǎng)地，每種土場(chǎng)地的形成原因不同，所以場(chǎng)地特性也有所不同。以膨脹土來(lái)說(shuō)，此類土體具有明顯的吸水膨脹的特性，在失去水分之后會(huì)出現(xiàn)收縮、開(kāi)裂的情況，導(dǎo)致往復(fù)脹縮變形，進(jìn)而形成膨脹土，是一種比較特殊的高液限粘土。通常，可以根據(jù)自由膨脹率和液限兩項(xiàng)指標(biāo)對(duì)膨脹土進(jìn)行判斷和分析；鹽漬土在自然沉積的作用下，會(huì)逐漸形成鹽土、堿土。巖土工程勘察的過(guò)程中，如果表層1m 范圍內(nèi)的土體易溶鹽含量超過(guò)0.3%，則此類圖為鹽漬土。根據(jù)含鹽量的多少，可以將鹽漬土分為4 種類型，分別是超強(qiáng)、強(qiáng)、中和弱鹽漬土；多年凍土就是保持不少于3 年的時(shí)間，溫度低于0℃，含有固態(tài)水體的土層。多年凍土受到季節(jié)變化的影響，可能會(huì)出現(xiàn)融化或凍結(jié)的變化情況，進(jìn)而形成季節(jié)融化層。多年凍土的土體結(jié)構(gòu)和原土骨架結(jié)構(gòu)形態(tài)有直接關(guān)系，也受到地下冰形成析出條件的影響，通常包括整體結(jié)構(gòu)、方格狀網(wǎng)形結(jié)構(gòu)并等多種形態(tài)。

3 特殊性土場(chǎng)地巖土工程勘察的策略

3.1 軟土勘察

可以采用鉆探勘察的方式，這是一種比較常用的軟土勘察技術(shù)，但鉆孔和取樣的過(guò)程中，很容易出現(xiàn)擾動(dòng)問(wèn)題。所以，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行規(guī)劃安排，有效預(yù)防擾動(dòng)問(wèn)題，具體施工流程如圖1 所示。常用的鉆探方式包括空心螺紋鉆進(jìn)、十字鉆回鉆法、無(wú)泵反循環(huán)鉆進(jìn)等。根據(jù)軟土的特點(diǎn)和工程施工要求，應(yīng)該通過(guò)勘察了解軟土的成因類型、分布規(guī)律、水平向與垂直均勻性、分層條件等參數(shù)指標(biāo)，了解軟土的排水固結(jié)條件、強(qiáng)度增長(zhǎng)等薄層理和夾砂層特征。軟土勘察在我國(guó)巖土工程中十分常見(jiàn)，在布置勘探點(diǎn)的過(guò)程中，應(yīng)該先分析成因烈性和地質(zhì)復(fù)雜程度，勘探點(diǎn)保持30m 以內(nèi)的距離。如果土層變化比較復(fù)雜，可以適當(dāng)提升勘探點(diǎn)的密度[2]。鉆探取樣的同時(shí)，也要做好原位測(cè)試，采用薄壁取土器進(jìn)行采樣，裝樣的過(guò)程中，要杜絕擾動(dòng)和擠壓?jiǎn)栴}，采用蠟封的方式密封樣品盒，避免出現(xiàn)失水、損壞的情況，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性?？梢圆捎渺o力觸探、十字板剪切試驗(yàn)的方式進(jìn)行原位測(cè)試。在現(xiàn)場(chǎng)鉆探的過(guò)程中，技術(shù)人員應(yīng)該詳細(xì)檢查軟土中砂夾層的分布特征，為地基處理提供便利，確保方法選擇的科學(xué)性，豐富工程施工設(shè)計(jì)的參考資料。

圖1 軟土場(chǎng)地巖土工程勘察流程

3.2 黃土勘察

黃土勘察采用不擾動(dòng)土樣的方式，保持樣品的天然濕度、密度和結(jié)構(gòu)。通過(guò)探井獲取樣本，豎向間距通?？刂茷?m，土樣直徑最好超過(guò)120mm。在鉆孔取樣的過(guò)程中，應(yīng)該嚴(yán)格遵守技術(shù)規(guī)范要求，避免出現(xiàn)擾動(dòng)的情況。在勘探點(diǎn)獲取的過(guò)程中，要確保探井?dāng)?shù)量充足，通常為1/3-1/2 勘探點(diǎn)總數(shù)，且要超過(guò)3 個(gè)。探井的深度應(yīng)該超過(guò)限行黃土層的深度。在勘探點(diǎn)使用完成后，應(yīng)該采用原土分層回填夯實(shí)的處理方式。在場(chǎng)址選擇以及可行性勘察的過(guò)程中，應(yīng)該初步評(píng)價(jià)場(chǎng)地的穩(wěn)定性和適宜性，搜集各項(xiàng)資料數(shù)據(jù)，根據(jù)已有資料進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃，完成地質(zhì)測(cè)繪、勘探、試驗(yàn)等工作。應(yīng)該在初步勘察階段就明確場(chǎng)地土體的類型，為建筑總平面圖的該規(guī)劃設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

3.3 液化土勘察

液化土勘探也可以采用鉆探的方式，同時(shí)配合物探和原位測(cè)試，實(shí)現(xiàn)綜合性勘探。在地震動(dòng)峰值加速系數(shù)在不超過(guò)0.40 且大于0.05 的情況下，應(yīng)該對(duì)地面20m 以下范圍內(nèi)的飽和砂土和粉土進(jìn)行采樣和測(cè)試，根據(jù)實(shí)際情況可以實(shí)施靜力觸探試驗(yàn)，獲取更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息[3]。為保障數(shù)據(jù)信息精準(zhǔn)可靠，可以采用沖擊鉆進(jìn)工藝，避免土體原狀結(jié)構(gòu)不會(huì)因此被破壞。如果采用深基礎(chǔ)，則基礎(chǔ)底面應(yīng)該埋入超過(guò)液化深度的穩(wěn)定土層中，通常在500mm 以上；如果采用加密法對(duì)此類土層進(jìn)行加固，則處理深度應(yīng)該超過(guò)液化深度下界。

3.4 注意事項(xiàng)

在實(shí)際勘察的過(guò)程中，為了確保勘察結(jié)果的準(zhǔn)確合理，必須要做好規(guī)劃管理，明確勘察的目的和任務(wù)。應(yīng)該堅(jiān)持理論和實(shí)踐結(jié)合的原則，同時(shí)充分考慮經(jīng)濟(jì)性要素。在滿足工藝規(guī)范、設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，選擇最經(jīng)濟(jì)有效的方法進(jìn)行勘察。在特殊性土場(chǎng)地巖土工程勘察的過(guò)程中，應(yīng)該采用針對(duì)性的采土取樣措施，對(duì)不同的土壤條件進(jìn)行不同的分析測(cè)試，確保取樣的均勻和準(zhǔn)確。應(yīng)該做好現(xiàn)場(chǎng)檢查和管理工作，確保各個(gè)環(huán)節(jié)順利實(shí)施，保障巖土勘察措施的合理性。以軟土勘察來(lái)說(shuō)，應(yīng)該充分軟土地基的變形特點(diǎn)，分析軟土地基的沉降特性，初步查明影響工程質(zhì)量的不良地質(zhì)條件、特殊性巖土類別和性質(zhì)，評(píng)價(jià)巖土對(duì)工程的危害性，為工程規(guī)劃、線路規(guī)避提供詳細(xì)的依據(jù)。應(yīng)該對(duì)場(chǎng)地地震烈度進(jìn)行嚴(yán)格的審查，對(duì)抗震設(shè)防烈度超過(guò)Ⅶ的區(qū)域進(jìn)行全面復(fù)核以及地震安全性評(píng)價(jià)，切實(shí)保障工程施工的安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在工程建設(shè)的過(guò)程中會(huì)遇到各種巖土條件，特殊性土場(chǎng)地會(huì)對(duì)工程施工的安全性和工程質(zhì)量產(chǎn)生影響。所以，要針對(duì)特殊性土的特點(diǎn)采取有效的勘察措施。常見(jiàn)的特殊性土包括軟土、黃土、液化土等等，可以采用鉆探、挖探、物探等方式，全面掌握土質(zhì)參數(shù)，為工程施工提供依據(jù)。