浅析软土地基工程中存在的问题及勘察方法

    周国金

    摘要： 我国沿海地区软土分布广泛，软土具有含水量高、孔隙比大、高压缩性、弱渗透性、固结缓慢、承载力低等特性。本文对软土的成因类型、分布规律和危害作了分析，并对如何在实践中做好软土地基的岩土工程勘察和数据处理提出了自己的看法。

    关键词 ：软土地基；岩土工程；勘察

    1 前言

    随着我国改革开放的进一步深入及国民经济的持续发展，公路、铁路等交通的建设在我国已呈方兴未艾之势，公路、铁路的显著效益也更加突显出来。在公路、铁路的修建中，时常会遇到物理力学性质差且分布面积较大的第四系软土类区域。本文对软土的成因类型、分布规律和危害作了分析，并对如何在实践中做好软土地基的岩土工程勘察和数据处理提出了自己的看法，供大家参考。

    2 软土的成因类型和分布规律

    2．1 软土的成因类型

    软土的成因类型有滨海沉积、湖沼沉积及河滩冲洪积几种。而福建沿海一带又以滨海沉积为主，其沉积时代主要为第四系更新统和全新统(即Q3、Q4)两个时代。根据福建地区第四系标准剖面，福建沿海一带历史上有多次海侵活动，海侵时潮水带来淤泥，退潮后就地沉积下来，因此就有多层海相软土，分布范围广，厚度变化很大。

    2．2 软土的分布规律

    我国软土主要分布在沿海一带的下列省市：辽宁的大连；山东烟台和青岛；天津市；江苏的无锡、苏州、南通；上海市；浙江的嘉兴、杭州、宁波、温州；福建的福州、泉州、漳州、莆田、厦门；广东的汕头、广州、深圳及香港、澳门等省市。福建的软土主要也分布在沿海地区。福建海岸线比较长，因此软土分布广泛。厦深高速铁路、福厦高速公路等部分路段修筑在软土地基上。

    3 软基的特征及其危害性

    软土泛指天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1的细粒土。主要为饱和软粘土,包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。我国广泛分布的软土绝大部分在全新世中一晚期形成，软土一般具触变性、流变性、高压缩性、低强度、低透水性、不均匀性等特征，在工程应用上表现为:地基沉降量大，一般可达数十厘米甚至到数百厘米；地基沉降时间长，一般达数十年甚至到数百年，特别是沿海一带的软土地基，由于厚度大，固结速度较慢；地基沉降不均匀，由于上部结构的特点与荷载差异，常常引起地基不均匀沉降；地基抗剪强度低。由于软土地基具有上述特征，常常影响公路、铁路工程质量，引发地质灾害。其危害性主要表现为：软土地基的过大和不均匀沉降将严重影响路面的平整度，制约路面通行能力、行车安全度和舒适度；路基、路堤可能会随着软基一起产生滑移，引起公路、铁路路面的整体破坏。由于软土地基的危害性，高速公路及铁路对于软基的处理标准要求高，而这同时也对软基工程地质勘察的深度和广度提出了很高的要求。

    4软土地基岩土工程勘察

    4．1勘察目的

    通过岩土工程勘察，查明软土地基工程地质条件，提供设计与施工所需的地质依据。

    4．2勘察方法

    软土地基的勘察必须采用综合勘察手段，即地面调查测绘、钻探和原位测试和室内试验相结合，以获取软土的物理、力学、水理和化学性质。

    4．3勘察技术要求

    4．3．1地面调查测绘

    软土地基分布路段的地形、地貌及第四纪地层沉积的关系；软土的成因类型、分布范围、基底地层的性质；软土层内的砂夹层的厚度、颗粒组成及排水性能；软土层的埋深、厚度及上下层间的性质；地下水类型、埋深、补给与排波情况，以及地下水与地表水的水力联系；在软土地基上已建成建筑物在附加应力作用下，对地基强度及变形的影响程度，以及地基处治措施。

    4．3．2勘探与测试

    钻探与取样。钻探是岩土工程中划分土层最重要、最关键的一环，能揭示软土的厚度、状态、颜色以及所处的层位，探明地下水的埋深、径流与排泄条件，确定岩土层的主要物理力学性质指标等。钻孔的质量与数量必须满足施工图设计的技术要求，钻孔深度应满足施工图设计对应力与变形设计计算的需要。钻探过程中各项深度数据均应丈量获取，累计量测允许误差控制在±5cm。在高速公路及铁路软土地基岩土工程勘察中，为保证软粘土不被扰动，地层性质不被破坏，一般以采用干钻法为宜，当需要采用泥浆护壁回转钻进时，必须采取措施，防止软土地基结构发生变化而改变土的原始物理力学性能。对软土取样采用薄壁取土器静压法，从取样至试验的全过程，必须采取有效的措施，保证样品不受扰动、变形、水分流失等其它外界因素的影响。

    原位测试。静力触探通过贯入阻力的变化情况，可查明软土在水平和垂直方向的变化，结合钻探资料，划分土层，确定土的类别、承载力和变形模量，以及其它物理力学指标。触探点间距可按场地环境类别确定。

    十字板剪切测试应在每个具有代表性地段沿深度方向对地基稳定性有一定影响的软土层测定其在不排水状态下的抗剪强度、残余抗剪强度和灵敏度等指标。计算地基承载力，确定软土路基的临界高度，判定软土的固结历史。设置间距应满足每具有代表性的地质路段的各软土地层内均有两组以上的有效现场剪切指标。

    剪切波速测试应在沿线取有代表性的地段进行，用于评价软土震陷，计算岩土动力学参数、地基刚度、阻尼比，划分建筑场地搞震类别，计算场地地基卓越周期。

    室内测试。对于软土地基样品的室内试验，应编制合理的试验方案。对力学试验过程中的应力和路径条件、加荷的级别与标准、试验的有关边界条件，必须以工程现场地环境为依据，结合施工工期、预压期与运营期的实际情况研究确定。试验项目应包括天然含水量、天然密度、土粒相对密度、粒径组成、液限、塑限、有机物含量、酸碱度、易溶盐含量、压缩系数、前期固结压力、无侧限抗压强度、天然快剪、固结快剪、三轴剪切试验等。

    为评价地下水对建筑材料的腐蚀性，应采取地下水进行水质化学分析试验，试验项目为简分析。

    4．4资料要求

    文字说明：应阐述软土地基的分布范围、成因类型、厚度、上下层位的土性特征、土的物理力学性质等。必须提供每个路段各层软土的下列指标。

    按层位进行软土层的物理力学指标统计，并作出各层软土的e-P、e-logp曲线图。

    作出各路段工程平面图和纵剖面图，每个软土路段作1～2个典型的路基横端面图(软土厚度变化较大的山前处应多作横端面，以作稳定分析用。) 。

    作钻孔柱状图，静探孔综合地质柱状图，十字板孔地质柱状图。

    其它有关图表(标贯成果N值图、试验成果表、水质分析成果表、无侧限抗压强度应力与应变图、固结系数与荷载关系图、孔隙比与荷载关系图、三轴剪摩尔圆图)。

    5软土的物理力学指标分析评价

    大量的高速公路、铁路软土地基工程实践证明，在土工计算中，土性指标设计值的正确与否，对计算结果是否与实际情况相符关系甚大，将直接影响后续处理方案的选用与处理效果。因此，高速公路、铁路软土地基土性测试数据的整理与分析十分重要。

    一条高速公路或铁路通过不同勘探方法和手段进行勘察和区域地质资料综合分析后，一般可根据地形、地貌、地质条件和软土成因性质，划分不同成因类型来确定软土统计单元体。通过单元体每一指标测试值的统计表和散点图，可直观地看出测试值的变化范围，并根据统计图表来评价、取舍测试指标。通过分析、评价、鉴别那些不符合正常成因类型的软土指标，对那些离散极大的指标，分析原因后予以舍去。如对于不随上覆压力或埋深线性增加软土地基勘察的软土测试指标，根据地质成因理论和误差理论予以舍弃。

    结束语

    软土地基的岩土工程勘察质量取决于第一原始资料的可靠性和设计参数的正确性，为了获得设计所需的参数，应针对工程地质条件的变化，选用综合勘探方法，利用各种勘察手段，用经济、合理的工作量取得必要、可靠的勘察成果。软基的处治要根据实际地质条件，因地制宜，重大的工程软基处治方法应作试验工程，以指导设计和施工，对软土地基土性测试数据采用数理统计方法进行整理与分析，作出正确的评价与预测，提出有效的地基处理措施，为施工图设计提供可靠的依据。

    参考文献

    [1]工程地质手册（第四版）中国建筑工业出版社

    [2] 公路工程地质勘察规范（JTJ064-98）