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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、固結緩慢、承載力低等特性。本文對軟土的成因類型、分布規(guī)律和危害作了分析，并對如何在實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一步深入及國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，公路、鐵路等交通的建設在我國已呈方興未艾之勢，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，時常會遇到物理力學性質差且分布面積較大的第四系軟土類區(qū)域。本文對軟土的成因類型、分布規(guī)律和危害作了分析，并對如何在實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，其沉積時代主要為第四系更新統(tǒng)和全新統(tǒng)（即Q3、Q4）兩個時代。根據(jù)福建地區(qū)第四系標準剖面，福建沿海一帶歷史上有多次海侵活動，海侵時潮水帶來淤泥，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的細粒土。主要為飽和軟粘土，包括淤泥、淤泥質土、泥炭、泥炭質土等。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、低強度、低透水性、不均勻性等特征，在工程應用上表現(xiàn)為：地基沉降量大，一般可達數(shù)十厘米甚至到數(shù)百厘米；地基沉降時間長，一般達數(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，固結速度較慢；地基沉降不均勻，由于上部結構的特點與荷載差異，常常引起地基不均勻沉降；地基抗剪強度低。由于軟土地基具有上述特征，常常影響公路、鐵路工程質量，引發(fā)地質災害。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，高速公路及鐵路對于軟基的處理標準要求高，而這同時也對軟基工程地質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條件，提供設計與施工所需的地質依據(jù)。
4.2 勘察方法
軟土地基的勘察必須采用綜合勘察手段，即地面調查測繪、鉆探和原位測試和室內試驗相結合，以獲取軟土的物理、力學、水理和化學性質。
4.3 勘察技術要求
4.3.1 地面調查測繪
軟土地基分布路段的地形、地貌及第四紀地層沉積的關系；軟土的成因類型、分布范圍、基底地層的性質；軟土層內的砂夾層的厚度、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；地下水類型、埋深、補給與排波情況，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力作用下，對地基強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性質指標等。鉆孔的質量與數(shù)量必須滿足施工圖設計的技術要求，鉆孔深度應滿足施工圖設計對應力與變形設計計算的需要。鉆探過程中各項深度數(shù)據(jù)均應丈量獲取，累計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，地層性質不被破壞，一般以采用干鉆法為宜，當需要采用泥漿護壁回轉鉆進時，必須采取措施，防止軟土地基結構發(fā)生變化而改變土的原始物理力學性能。對軟土取樣采用薄壁取土器靜壓法，從取樣至試驗的全過程，必須采取有效的措施，保證樣品不受擾動、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，以及其它物理力學指標。觸探點間距可按場地環(huán)境類別確定。
十字板剪切測試應在每個具有代表性地段沿深度方向對地基穩(wěn)定性有一定影響的軟土層測定其在不排水狀態(tài)下的抗剪強度、殘余抗剪強度和靈敏度等指標。計算地基承載力，確定軟土路基的臨界高度，判定軟土的固結歷史。設置間距應滿足每具有代表性的地質路段的各軟土地層內均有兩組以上的有效現(xiàn)場剪切指標。
剪切波速測試應在沿線取有代表性的地段進行，用于評價軟土震陷，計算巖土動力學參數(shù)、地基剛度、阻尼比，劃分建筑場地搞震類別，計算場地地基卓越周期。
室內測試。對于軟土地基樣品的室內試驗，應編制合理的試驗方案。對力學試驗過程中的應力和路徑條件、加荷的級別與標準、試驗的有關邊界條件，必須以工程現(xiàn)場地環(huán)境為依據(jù)，結合施工工期、預壓期與運營期的實際情況研究確定。試驗項目應包括天然含水量、天然密度、土粒相對密度、粒徑組成、液限、塑限、有機物含量、酸堿度、易溶鹽含量、壓縮系數(shù)、前期固結壓力、無側限抗壓強度、天然快剪、固結快剪、三軸剪切試驗等。
為評價地下水對建筑材料的腐蝕性，應采取地下水進行水質化學分析試驗，試驗項目為簡分析。
4.4 資料要求
文字說明：應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、土的物理力學性質等。必須提供每個路段各層軟土的下列指標。
按層位進行軟土層的物理力學指標統(tǒng)計，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，每個軟土路段作1-2個典型的路基橫端面圖（軟土厚度變化較大的山前處應多作橫端面，以作穩(wěn)定分析用。）
作鉆孔柱狀圖，靜探孔綜合地質柱狀圖，十字板孔地質柱狀圖。
其它有關圖表（標貫成果N值圖、試驗成果表、水質分析成果表、無側限抗壓強度應力與應變圖、固結系數(shù)與荷載關系圖、孔隙比與荷載關系圖、三軸剪摩爾圓圖）。
5、軟土的物理力學指標分析評價
大量的高速公路、鐵路軟土地基工程實踐證明，在土工計算中，土性指標設計值的正確與否，對計算結果是否與實際情況相符關系甚大，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行勘察和區(qū)域地質資料綜合分析后，一般可根據(jù)地形、地貌、地質條件和軟土成因性質，劃分不同成因類型來確定軟土統(tǒng)計單元體。通過單元體每一指標測試值的統(tǒng)計表和散點圖，可直觀地看出測試值的變化范圍，并根據(jù)統(tǒng)計圖表來評價、取舍測試指標。通過分析、評價、鑒別那些不符合正常成因類型的軟土指標，對那些離散極大的指標，分析原因后予以舍去。如對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，根據(jù)地質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量取決于第一原始資料的可靠性和設計參數(shù)的正確性，為了獲得設計所需的參數(shù)，應針對工程地質條件的變化，選用綜合勘探方法，利用各種勘察手段，用經(jīng)濟、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)實際地質條件，因地制宜，重大的工程軟基處治方法應作試驗工程，以指導設計和施工，對軟土地基土性測試數(shù)據(jù)采用數(shù)理統(tǒng)計方法進行整理與分析，作出正確的評價與預測，提出有效的地基處理措施，為施工圖設計提供可靠的依據(jù)。
