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軟土地基工程中存在的問題及勘察方法
摘要：我國沿海地區(qū)軟土分布廣泛，軟土具有含水量高、孔隙比大、高壓縮性、弱滲透性、固結(jié)緩慢、承載力低等特性。本文對(duì)軟土的成因類型、分布規(guī)律和危害作了分析，并對(duì)如何在實(shí)踐中做好軟土地基的巖土工程勘察和數(shù)據(jù)處理提出了自己的看法。
1、前言
隨著我國改革開放的進(jìn)一步深入及國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，公路、鐵路等交通的建設(shè)在我國已呈方興未艾之勢(shì)，公路、鐵路的顯著效益也更加突顯出來。在公路、鐵路的修建中，時(shí)常會(huì)遇到物理力學(xué)性質(zhì)差且分布面積較大的第四系軟土類區(qū)域。本文對(duì)軟土的成因類型、分布規(guī)律和危害作了分析，并對(duì)如何在實(shí)踐中做好軟土地基的巖土工程勘察和數(shù)據(jù)處理提出了自己的看法，供大家參考。
2、軟土的成因類型和分布規(guī)律
2.1 軟土的成因類型
軟土的成因類型有濱海沉積、湖沼沉積及河灘沖洪積幾種。而福建沿海一帶又以濱海沉積為主，其沉積時(shí)代主要為第四系更新統(tǒng)和全新統(tǒng)（即Q3、Q4）兩個(gè)時(shí)代。根據(jù)福建地區(qū)第四系標(biāo)準(zhǔn)剖面，福建沿海一帶歷史上有多次海侵活動(dòng)，海侵時(shí)潮水帶來淤泥，退潮后就地沉積下來，因此就有多層海相軟土，分布范圍廣，厚度變化很大。
2.2 軟土的分布規(guī)律
我國軟土主要分布在沿海一帶的下列省市：遼寧的大連；山東煙臺(tái)和青島；天津市；江蘇的無錫、蘇州、南通；上海市；浙江的嘉興、杭州、寧波、溫州；福建的福州、泉州、漳州、莆田、廈門；廣東的汕頭、廣州、深圳及香港、澳門等省市。福建的軟土主要也分布在沿海地區(qū)。福建海岸線比較長，因此軟土分布廣泛。廈深高速鐵路、福廈高速公路等部分路段修筑在軟土地基上。
3、軟基的特征及其危害性
軟土泛指天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1的細(xì)粒土。主要為飽和軟粘土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。我國廣泛分布的軟土絕大部分在全新世中一晚期形成，軟土一般具觸變性、流變性、高壓縮性、低強(qiáng)度、低透水性、不均勻性等特征，在工程應(yīng)用上表現(xiàn)為：地基沉降量大，一般可達(dá)數(shù)十厘米甚至到數(shù)百厘米；地基沉降時(shí)間長，一般達(dá)數(shù)十年甚至到數(shù)百年，特別是沿海一帶的軟土地基，由于厚度大，固結(jié)速度較慢；地基沉降不均勻，由于上部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與荷載差異，常常引起地基不均勻沉降；地基抗剪強(qiáng)度低。由于軟土地基具有上述特征，常常影響公路、鐵路工程質(zhì)量，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。其危害性主要表現(xiàn)為：軟土地基的過大和不均勻沉降將嚴(yán)重影響路面的平整度，制約路面通行能力、行車安全度和舒適度；路基、路堤可能會(huì)隨著軟基一起產(chǎn)生滑移，引起公路、鐵路路面的整體破壞。由于軟土地基的危害性，高速公路及鐵路對(duì)于軟基的處理標(biāo)準(zhǔn)要求高，而這同時(shí)也對(duì)軟基工程地質(zhì)勘察的深度和廣度提出了很高的要求。
4、軟土地基巖土工程勘察
4.1 勘察目的
通過巖土工程勘察，查明軟土地基工程地質(zhì)條件，提供設(shè)計(jì)與施工所需的地質(zhì)依據(jù)。
4.2 勘察方法
軟土地基的勘察必須采用綜合勘察手段，即地面調(diào)查測繪、鉆探和原位測試和室內(nèi)試驗(yàn)相結(jié)合，以獲取軟土的物理、力學(xué)、水理和化學(xué)性質(zhì)。
4.3 勘察技術(shù)要求
4.3.1 地面調(diào)查測繪
軟土地基分布路段的地形、地貌及第四紀(jì)地層沉積的關(guān)系；軟土的成因類型、分布范圍、基底地層的性質(zhì)；軟土層內(nèi)的砂夾層的厚度、顆粒組成及排水性能；軟土層的埋深、厚度及上下層間的性質(zhì)；地下水類型、埋深、補(bǔ)給與排波情況，以及地下水與地表水的水力聯(lián)系；在軟土地基上已建成建筑物在附加應(yīng)力作用下，對(duì)地基強(qiáng)度及變形的影響程度，以及地基處治措施。
4.3.2 勘探與測試
鉆探與取樣。鉆探是巖土工程中劃分土層最重要、最關(guān)鍵的一環(huán)，能揭示軟土的厚度、狀態(tài)、顏色以及所處的層位，探明地下水的埋深、徑流與排泄條件，確定巖土層的主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)等。鉆孔的質(zhì)量與數(shù)量必須滿足施工圖設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，鉆孔深度應(yīng)滿足施工圖設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)力與變形設(shè)計(jì)計(jì)算的需要。鉆探過程中各項(xiàng)深度數(shù)據(jù)均應(yīng)丈量獲取，累計(jì)量測允許誤差控制在±5cm。在高速公路及鐵路軟土地基巖土工程勘察中，為保證軟粘土不被擾動(dòng)，地層性質(zhì)不被破壞，一般以采用干鉆法為宜，當(dāng)需要采用泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，必須采取措施，防止軟土地基結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而改變土的原始物理力學(xué)性能。對(duì)軟土取樣采用薄壁取土器靜壓法，從取樣至試驗(yàn)的全過程，必須采取有效的措施，保證樣品不受擾動(dòng)、變形、水分流失等其它外界因素的影響。
原位測試。靜力觸探通過貫入阻力的變化情況，可查明軟土在水平和垂直方向的變化，結(jié)合鉆探資料，劃分土層，確定土的類別、承載力和變形模量，以及其它物理力學(xué)指標(biāo)。觸探點(diǎn)間距可按場地環(huán)境類別確定。
十字板剪切測試應(yīng)在每個(gè)具有代表性地段沿深度方向?qū)Φ鼗€(wěn)定性有一定影響的軟土層測定其在不排水狀態(tài)下的抗剪強(qiáng)度、殘余抗剪強(qiáng)度和靈敏度等指標(biāo)。計(jì)算地基承載力，確定軟土路基的臨界高度，判定軟土的固結(jié)歷史。設(shè)置間距應(yīng)滿足每具有代表性的地質(zhì)路段的各軟土地層內(nèi)均有兩組以上的有效現(xiàn)場剪切指標(biāo)。
剪切波速測試應(yīng)在沿線取有代表性的地段進(jìn)行，用于評(píng)價(jià)軟土震陷，計(jì)算巖土動(dòng)力學(xué)參數(shù)、地基剛度、阻尼比，劃分建筑場地搞震類別，計(jì)算場地地基卓越周期。
室內(nèi)測試。對(duì)于軟土地基樣品的室內(nèi)試驗(yàn)，應(yīng)編制合理的試驗(yàn)方案。對(duì)力學(xué)試驗(yàn)過程中的應(yīng)力和路徑條件、加荷的級(jí)別與標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)的有關(guān)邊界條件，必須以工程現(xiàn)場地環(huán)境為依據(jù)，結(jié)合施工工期、預(yù)壓期與運(yùn)營期的實(shí)際情況研究確定。試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)包括天然含水量、天然密度、土粒相對(duì)密度、粒徑組成、液限、塑限、有機(jī)物含量、酸堿度、易溶鹽含量、壓縮系數(shù)、前期固結(jié)壓力、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、天然快剪、固結(jié)快剪、三軸剪切試驗(yàn)等。
為評(píng)價(jià)地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性，應(yīng)采取地下水進(jìn)行水質(zhì)化學(xué)分析試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目為簡分析。
4.4 資料要求
文字說明：應(yīng)闡述軟土地基的分布范圍、成因類型、厚度、上下層位的土性特征、土的物理力學(xué)性質(zhì)等。必須提供每個(gè)路段各層軟土的下列指標(biāo)。
按層位進(jìn)行軟土層的物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，并作出各層軟土的e-P、e-logp曲線圖。
作出各路段工程平面圖和縱剖面圖，每個(gè)軟土路段作1-2個(gè)典型的路基橫端面圖（軟土厚度變化較大的山前處應(yīng)多作橫端面，以作穩(wěn)定分析用。）
作鉆孔柱狀圖，靜探孔綜合地質(zhì)柱狀圖，十字板孔地質(zhì)柱狀圖。
其它有關(guān)圖表（標(biāo)貫成果N值圖、試驗(yàn)成果表、水質(zhì)分析成果表、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)力與應(yīng)變圖、固結(jié)系數(shù)與荷載關(guān)系圖、孔隙比與荷載關(guān)系圖、三軸剪摩爾圓圖）。
5、軟土的物理力學(xué)指標(biāo)分析評(píng)價(jià)
大量的高速公路、鐵路軟土地基工程實(shí)踐證明，在土工計(jì)算中，土性指標(biāo)設(shè)計(jì)值的正確與否，對(duì)計(jì)算結(jié)果是否與實(shí)際情況相符關(guān)系甚大，將直接影響后續(xù)處理方案的選用與處理效果。因此，高速公路、鐵路軟土地基土性測試數(shù)據(jù)的整理與分析十分重要。
一條高速公路或鐵路通過不同勘探方法和手段進(jìn)行勘察和區(qū)域地質(zhì)資料綜合分析后，一般可根據(jù)地形、地貌、地質(zhì)條件和軟土成因性質(zhì)，劃分不同成因類型來確定軟土統(tǒng)計(jì)單元體。通過單元體每一指標(biāo)測試值的統(tǒng)計(jì)表和散點(diǎn)圖，可直觀地看出測試值的變化范圍，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)圖表來評(píng)價(jià)、取舍測試指標(biāo)。通過分析、評(píng)價(jià)、鑒別那些不符合正常成因類型的軟土指標(biāo)，對(duì)那些離散極大的指標(biāo)，分析原因后予以舍去。如對(duì)于不隨上覆壓力或埋深線性增加軟土地基勘察的軟土測試指標(biāo)，根據(jù)地質(zhì)成因理論和誤差理論予以舍棄。
軟土地基的巖土工程勘察質(zhì)量取決于第一原始資料的可靠性和設(shè)計(jì)參數(shù)的正確性，為了獲得設(shè)計(jì)所需的參數(shù)，應(yīng)針對(duì)工程地質(zhì)條件的變化，選用綜合勘探方法，利用各種勘察手段，用經(jīng)濟(jì)、合理的工作量取得必要、可靠的勘察成果。軟基的處治要根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件，因地制宜，重大的工程軟基處治方法應(yīng)作試驗(yàn)工程，以指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工，對(duì)軟土地基土性測試數(shù)據(jù)采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行整理與分析，作出正確的評(píng)價(jià)與預(yù)測，提出有效的地基處理措施，為施工圖設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。
