【摘要】軟土地基工程的整體質(zhì)量時刻影響著人們的人身及財(cái)產(chǎn)安全,因此,對于軟土地基工程的質(zhì)量必須予以充分的重視。為了保證軟土地基工程的整體質(zhì)量,必須提高地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。由于軟土地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性比較差,所以在軟土地基施工以前,我們必須加強(qiáng)對軟土地基工程的勘察力度,這樣才能為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的建設(shè)工程提供保證。本文將對軟土地基勘察技術(shù)要點(diǎn)以及問題進(jìn)行分析,希望對我國提升軟土地基工程的質(zhì)量有積極意義。
【關(guān)鍵詞】軟土地基;質(zhì)量勘察;技術(shù);強(qiáng)度;穩(wěn)定性
所謂軟土,是指強(qiáng)度低,壓縮性較高的軟弱土層,多數(shù)含有一定的有機(jī)物質(zhì)。在工程建設(shè)施工中,在軟土地基上進(jìn)行施工的現(xiàn)象十分常見。對于所有的地基工程而言,良好的強(qiáng)度和穩(wěn)定性決定地基工程的承載能力。由于軟土地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性較差,因此在地基工程施工前,必須對軟土地基的質(zhì)量問題進(jìn)行嚴(yán)格且全面的勘察,因此,這對于軟土地基勘察技術(shù)也提出了更高要求。只有當(dāng)軟土地基的勘察技術(shù)更加完善、全面時,地基工程的質(zhì)量才能得到有效保障。
1、軟土地基相關(guān)特點(diǎn)概述
軟土根據(jù)特征,可劃分為:軟粘性土、淤泥質(zhì)土、淤泥、泥炭質(zhì)土及泥炭五種類型。工程中常見的軟土,一般是指處于軟塑或流塑狀態(tài)下的粘性土。其特點(diǎn)是天然含水量大、孔隙比大、壓縮性高、強(qiáng)度低,并具有蠕變性、觸變性等特殊的工程地質(zhì)性質(zhì),工程地質(zhì)條件較差。
1.1軟土地基的含水量及孔隙比較大
通常軟土地基的含水量范圍在35%-80%,在一定條件下,也可達(dá)到200%,除此以外,軟
土地基承受液體的容量范圍能達(dá)到20%-50%,當(dāng)軟土地基承受的液體容量越大,其含水量值也就越高。軟土地基的孔隙性,其孔隙比值范圍通常在1-2,在一定特殊條件下,可能達(dá)到3-4。含水量以及孔隙比越高,軟土地基在受到外界壓力時,地基中的孔隙就會被壓縮,產(chǎn)生較大的變形,易引起建筑物產(chǎn)生沉降,影響工程的安全。
1.2軟土地基的壓縮性高、強(qiáng)度低
軟土地基的結(jié)構(gòu)比較松軟,壓縮性較高,抗剪強(qiáng)度低。根據(jù)土工試驗(yàn)的結(jié)果,一般正
常固結(jié)的軟土的壓縮系數(shù)約為α1-2=0.5-1.5MPa-1,最大可達(dá)α1-2=4.5 MPa-1。軟土的天然不排水抗剪強(qiáng)度一般小于20kPa。軟土地基具有明顯的結(jié)構(gòu)性,軟土一般為絮狀結(jié)構(gòu),尤以海相粘土更為明顯。這種土一旦受到擾動,土的強(qiáng)度顯著降低,甚至呈流動狀態(tài)。
1.3軟土地基的蠕變性和觸變性分析
軟土的蠕變是指土體在恒定的應(yīng)力作用下變形隨時間增長的現(xiàn)象。由于軟土蠕變的作用,在軟土地基上修建的建(構(gòu))筑物,必然會產(chǎn)生過大的沉降。軟土的觸變性是指受到振動時,軟土的結(jié)構(gòu)連接被破壞,強(qiáng)度隨之降低或變成稀釋狀態(tài)。觸變性用靈敏度來表示,我國軟土的靈敏度一般為4-10,屬于高靈敏度土。因此,在軟土地基中進(jìn)行地基處理或基坑開挖,若不注意避免擾動土的結(jié)構(gòu),就會加劇土體變形,降低地基土的強(qiáng)度,影響地基處理效果。
1.4軟土地基的滲透能力很小
軟土是第四紀(jì)后期地表流水所形成的沉積物質(zhì),多數(shù)分布于海濱、湖濱、河流沿岸等地勢比較低洼地帶,地表終年潮濕或積水。軟土結(jié)構(gòu)中包含的薄層數(shù)目較多,而且結(jié)構(gòu)中存在很多薄層的粉狀物以及微小的沙粒,因此其參透能力較差,滲透系數(shù)一般約為1×10-6-1×10-8cm/s。
2、軟土地基工程勘察技術(shù)相關(guān)分析
軟土地基工程勘察技術(shù)是否完善全面,決定著軟土地基工程的整體質(zhì)量高低,同時也決定了整個工程項(xiàng)目能否順利地進(jìn)行。當(dāng)軟土地基工程的勘察方法以及勘察技術(shù)足夠明確時,軟土地基工程勘察的工作效率也會大幅度提高。我們常見的軟土地基工程勘察技術(shù)主要有:地質(zhì)測繪調(diào)查技術(shù)、鉆探技術(shù)、原位測試技術(shù)以及室內(nèi)土工試驗(yàn)技術(shù),以下將對其進(jìn)行詳細(xì)闡述。
2.1 地質(zhì)測繪調(diào)查技術(shù)分析
在使用地質(zhì)測繪調(diào)查技術(shù)對軟土地基工程進(jìn)行勘察時,相關(guān)勘察技術(shù)人員要注意因地適宜,對具體工程的具體情況進(jìn)行結(jié)合,然后采用合適的勘察方法。例如,勘察技術(shù)人員可以先選定合適的勘察路線,然后在選定的勘察路線上分點(diǎn)依次進(jìn)行測繪調(diào)查,或者勘察技術(shù)人員也可以就近在軟土地基工程點(diǎn)周圍進(jìn)行分點(diǎn)依次測繪調(diào)查。另外,在調(diào)查測繪的過程中,勘察工作人員要注意仔細(xì)勘查軟土的特點(diǎn)、性質(zhì)、所在地形地貌等,只有對軟土的綜合情況進(jìn)行了了解,后期在制定相應(yīng)解決措施時才能得心應(yīng)手。
2.2 鉆探技術(shù)分析
鉆探技術(shù)主要是為了獲得軟土的成因類型、成因條件、分布規(guī)律、成理特征、均勻性等內(nèi)容,這些是勘察軟土地基的重要技術(shù)。鉆探技術(shù)不僅能夠勘察軟土的地質(zhì)條件,還能了解軟土地基的水文條件。在鉆探技術(shù)勘察過程中,要注意以下幾點(diǎn):1.鉆孔數(shù)量要具體結(jié)合軟土地基的情況,而且鉆探質(zhì)量一定要符合相關(guān)規(guī)范要求;2.鉆探深度要合理,否則軟土地基工程質(zhì)量很容易受到影響;3.鉆樣取樣應(yīng)采用薄壁取土器,原位測試可采用:靜力觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、扁鏟鍘脹試驗(yàn)和螺旋板載荷試驗(yàn)等;4.在鉆探過程中,勘察技術(shù)人員應(yīng)做好勘察工作的安排,做好編錄工作,準(zhǔn)確記錄地層地質(zhì)分層及描述、取樣、原位測試等內(nèi)容。鉆探采用干鉆的方法,對軟土地層的影響及破壞會更小。
2.3 原位測試技術(shù)分析
原位測試技術(shù)試驗(yàn)方式包括靜力觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、扁鏟鍘脹試驗(yàn)和螺旋板載荷試驗(yàn)、波速測試等方法。其中,靜力觸探試驗(yàn),可根據(jù)測試資料,利用地區(qū)經(jīng)驗(yàn),可進(jìn)行力學(xué)分層,估算土的塑性狀態(tài)或密實(shí)度、強(qiáng)度、壓縮性、地基承載力、單樁承載力、沉樁阻力,進(jìn)行液化判別等;根據(jù)孔壓消散曲線可估算土的固結(jié)系數(shù)和滲透系數(shù)。在勘察時,觸探點(diǎn)位置以及觸探點(diǎn)間距要合理布設(shè),根據(jù)軟土地基工程的具體情況進(jìn)行選擇,測試點(diǎn)的選定一定要具備代表性。在采用十字板剪切測試抗剪強(qiáng)度時,要充分考慮軟土地基工程的設(shè)計(jì)目的,在不排水條件下,測試抗剪強(qiáng)度和靈敏度。對于室內(nèi)測試可采用三軸試驗(yàn)測試軟土的抗剪強(qiáng)度。在進(jìn)行剪切波速測試時,所選的鉆孔要有足夠的代表性,這樣能更有效的了解動力學(xué)相關(guān)參數(shù)。
2.4 室內(nèi)土工試驗(yàn)技術(shù)分析
室內(nèi)土工試驗(yàn)技術(shù)主要是為了測試軟土的力學(xué)指標(biāo)以及物理指標(biāo),以便為后期的軟土地基工程設(shè)計(jì)及施工提供參數(shù)。不過,在進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)的過程中,試驗(yàn)環(huán)境、試驗(yàn)人員的試驗(yàn)操作技術(shù)水平以及試驗(yàn)設(shè)備的精準(zhǔn)程度都容易對室內(nèi)試驗(yàn)的測試結(jié)果產(chǎn)生影響。為了確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度更高,在進(jìn)行試驗(yàn)之前,要檢查試驗(yàn)環(huán)境是否合格;要檢查試驗(yàn)設(shè)備是否屬于合格狀態(tài),是否屬于有效使用期內(nèi);試驗(yàn)人員要持證上崗,熟悉試驗(yàn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求,掌握試驗(yàn)操作方法和整理成果報告。
3、軟土地基勘察結(jié)果的分析
勘察外業(yè)工作完成之后,就要進(jìn)行內(nèi)業(yè)工作了。根據(jù)勘察外業(yè)的地質(zhì)測繪調(diào)查、外業(yè)鉆探、原位測試資料和室內(nèi)試驗(yàn)的成果資料,結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn),認(rèn)真分析歸納總結(jié),準(zhǔn)確的編制勘察報告。報告內(nèi)容主要包含:文字說明、平面圖、剖面圖、柱狀圖、原位測試、室內(nèi)試驗(yàn)等成果資料??辈靾蟾娴慕Y(jié)論和建議、提供的數(shù)據(jù)要合理準(zhǔn)確。準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)為后期軟土地基的處理、采取的措施提供重要的參考依據(jù)。
一般通過各種軟土地基勘察技術(shù)對軟土地基進(jìn)行勘察以后,編制勘察報告時,可以把得到的軟土物理性能及力學(xué)性能結(jié)合相關(guān)地質(zhì)鉆探資料進(jìn)行綜合分析,進(jìn)而明確軟土的統(tǒng)計(jì)單元,這樣可提高勘察成果的精確度。
4、軟土地基相關(guān)處理措施分析
4.1 采用換填墊層法進(jìn)行處理
由于軟土的承載能力比較低,一般不可直接作為基礎(chǔ)持力層。當(dāng)建筑荷載較小,表層軟土厚度較小時,可將表層軟土全部挖除,再用換填的方法進(jìn)行地基處理。換填材料采用級配良好的砂石、粉質(zhì)粘土、灰土、粉煤灰、礦渣等材料進(jìn)行換填,各材料的選用及配比、密實(shí)度要符合規(guī)范的要求,并應(yīng)滿足承載力驗(yàn)算。
4.2 采用復(fù)合地基進(jìn)行處理
由于軟土的強(qiáng)度低,穩(wěn)定性較差,很容易對建筑地基的安全造成嚴(yán)重威脅,當(dāng)?shù)鼗熊浲凛^厚時,可采取復(fù)合地基進(jìn)行處理,提高軟土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。目前,我國處理軟土的復(fù)合地基不多,一般使用:水泥土攪拌樁、旋噴樁、CFG樁等。對于選用哪種樁型要根據(jù)勘察成果報告、結(jié)論建議和要求的處理承載力進(jìn)行分析選擇。設(shè)計(jì)時,設(shè)計(jì)樁徑、樁長、樁間距等要合理布設(shè),驗(yàn)算復(fù)合地基的承載力,使樁土共同發(fā)揮作用。施工時,要根據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求進(jìn)行施工,保證處理地基的質(zhì)量,為建筑工程的安全提供保障。
4.3 采用預(yù)壓加固進(jìn)行處理
由于軟土的含水量較高,所以軟土地基強(qiáng)度低。對于軟土范圍較大、厚度較大,且建設(shè)工期較長時,可采用預(yù)壓排水固結(jié)的處理方法,提高軟土的承載力及穩(wěn)定性。預(yù)壓地基按處理工藝分為:堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓、真空和堆載聯(lián)合預(yù)壓。排水固結(jié)法的主要原理為,借助塑料排水帶以及沙井等工具,將其提前埋到軟土地基中,采用堆載或真空預(yù)壓的方法,將軟土里面的水?dāng)D到塑料排水帶及沙井中,之后水順著塑料排水帶及沙井排出地表流走。經(jīng)過排水,軟土中的水量和孔隙均會減小,土的有效自重應(yīng)力增加,產(chǎn)生固結(jié),從而提高強(qiáng)度和承載力。
綜上所述,由于不同的軟土地基工程所處地域及環(huán)境的不同,應(yīng)針對具體的軟土地基工程勘察進(jìn)行具體分析,軟土地基工程勘察技術(shù)的實(shí)施也要綜合考慮各方面因素的影響。對軟土地基進(jìn)行勘察后,對于發(fā)現(xiàn)的問題要進(jìn)行及時解決。設(shè)計(jì)施工時,可采用軟土地基處理措施改善和增強(qiáng)軟土地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,這樣才能在軟土地基上建設(shè)高質(zhì)量的工程。
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作者簡介:
許鳳娟,江西同濟(jì)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司,江西南昌。