馬鑫卓

（浙江中材工程勘測設計有限公司）

1 引言

不同地質條件下的特殊土地基具有不同的工程特性，對地基處理技術和勘察施工方法提出了更高的要求。為了保證建筑工程的質量和安全，勘察施工方需針對不同類型的土地基進行細致的研究，選取適當?shù)牡鼗幚矸椒ā?/p>

2 特殊土地基的工程特性

2.1 膨脹土

膨脹土，又稱為膨潤土，是一種具有較強吸水膨脹性能的黏性土壤。其成因主要與土壤中的含水量變化有關，特別是在黏土礦物含量較高的情況下，水分含量的變化會導致土壤體積明顯變化。當土壤中水分含量增加時，膨脹土會吸水膨脹，而水分含量減少時，則會發(fā)生收縮，這種土壤類型在世界各地廣泛分布，尤其在我國黃土高原地區(qū)及南方地區(qū)較為常見[1]。膨脹土的工程特性主要表現(xiàn)為吸水膨脹和收縮特性明顯，這會導致土體體積和土壤力學性能發(fā)生較大變化。在土壤水分含量變化的過程中，膨脹土的承載力和抗剪強度等力學性能都會受到影響，使得土體變得不穩(wěn)定，對基礎和建筑結構產生較大的不利影響。在膨脹土地基上進行建筑施工時，需特別關注地基處理和基礎設計，以確保工程安全穩(wěn)定。影響膨脹土工程特性的因素較多，其中包括土壤礦物成分、土壤含水量、土壤結構、季節(jié)性氣候變化等。這些因素相互作用，共同影響膨脹土的吸水膨脹和收縮特性，進而影響其在工程中的穩(wěn)定性和安全性。因此，對于膨脹土地基的工程項目，勘察施工方需綜合考慮這些因素，采用合理的勘察技術和地基處理方法，以保證建筑工程的質量和安全。

2.2 軟土

軟土是一種在自然狀態(tài)下含水量較高、強度較低的飽和黏性土壤，主要由黏性礦物、有機質和水分組成。軟土的成因通常與沉積環(huán)境、地質年代以及氣候條件等因素相關。在河流、湖泊、沼澤地區(qū)以及沿海灘涂等低洼地帶，軟土沉積較為豐富。此外，長時間的地質作用與沉積過程也可能導致軟土層的形成。在工程領域，軟土具有一些不利的特性，承載能力較低，容易發(fā)生不均勻沉降，對建筑物和基礎結構造成損害。軟土的強度和穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生滑動、剪切破壞等地質災害。再者，軟土的壓縮性較大，即使在較小的荷載作用下，也可能產生較大的沉降，且軟土固結過程較慢，使得土體的強度提高和固結沉降的穩(wěn)定需要較長時間。軟土工程特性受到多種因素的影響，包括土壤顆粒組成、土壤結構、含水量、有機質含量以及外部荷載等，共同決定了軟土的強度、壓縮性和穩(wěn)定性等工程性質。在軟土地區(qū)進行建筑施工時，應選擇合適的基礎類型以減小沉降，采用預壓或排水固結等方法加速軟土固結過程，或使用深層改良技術提高土體的承載能力和穩(wěn)定性。

2.3 碎石土

碎石土是一種由砂、礫、卵石等不同粒徑的破碎巖石組成的土壤類型，具有較好的排水性和較高的強度。碎石土的成因主要與巖石風化、侵蝕、沉積等地質作用有關。在山地、丘陵地帶或河流河床等地區(qū)，碎石土分布較為廣泛，人為開采、破碎和填筑過程中產生的碎石料也可構成碎石土。由于碎石土的顆粒間隙較大，排水性較好，可有效降低土體中水分對土壤力學性能的不利影響，碎石土的抗壓強度和抗剪強度較高，有利于承受較大的荷載。然而，碎石土的工程特性也受到一定的限制，如密實度不足、顆粒間摩擦力不穩(wěn)定等問題，可能影響工程質量和安全。影響碎石土工程特性的因素包括顆粒組成、顆粒形狀、土壤密實度、土壤含水量等，影響碎石土的強度、穩(wěn)定性和排水性等性質。對于碎石土地基的工程項目，在碎石土地基上進行建筑施工時，可采用振動壓實等方法提高密實度，提高土體承載能力；使用土工合成材料（如土工格柵）加固土體，提高其穩(wěn)定性；適當調整土壤含水量，以優(yōu)化力學性能。

3 數(shù)字化勘察技術在特殊土地基勘察中的應用

3.1 遙感技術

遙感技術可以分為有源遙感和無源遙感兩類。有源遙感是指傳感器向目標發(fā)射能量并接收目標的反射或散射能量，如合成孔徑雷達遙感；無源遙感則是指傳感器接收目標自然反射或發(fā)射的能量，如光學遙感和紅外遙感等。遙感技術在城市地下巖土工程中的應用已經日益廣泛，其中包括地質災害監(jiān)測、地表變形監(jiān)測、地下水資源調查等方面[2]。例如，某城市計劃在沿海灘涂地區(qū)進行新城區(qū)開發(fā)。為了解該地區(qū)的地質條件和地下水分布狀況，勘察施工方采用光學遙感、合成孔徑雷達遙感以及微波輻射計遙感等多種遙感技術進行綜合勘查。通過對遙感數(shù)據進行深入分析，勘察施工方揭示該地區(qū)的灘涂沉積特征、地表變形規(guī)律以及地下水埋深和水文地質條件?；谶@些信息，勘察施工方為新城區(qū)的基礎設施建設提供重要依據，包括地基處理方案、防洪抗災措施以及地下水資源的合理開發(fā)和利用策略。

3.2 地質雷達技術

地質雷達技術是利用高頻電磁波探測地下結構和物體的非破壞性檢測技術，基本原理是通過向地面發(fā)射脈沖電磁波，當電磁波遇到地下介質或目標物體的電磁性質發(fā)生變化時，會產生回波。地質雷達接收天線接收這些回波，并通過處理和分析回波信號，獲取地下結構和物體的信息，如位置、深度和形態(tài)等[3]。例如，在城市道路改建項目中需要對沿線地下管線進行精確勘測，以避免在施工過程中對現(xiàn)有管線造成損壞。為此，勘察施工方采用地質雷達技術對沿線地下管線進行探測。通過地質雷達獲取的數(shù)據，勘察施工方獲取關于地下管線的走向、深度、材質等信息用于規(guī)劃施工方案，避免對地下管線造成不必要的破壞，確保工程安全高效進行。同時，地質雷達技術還可用于地下空洞和裂隙探測、地基和道路基層檢測、地下水位勘測等領域，為城市地下巖土工程提供重要的技術支持。

3.3 電磁探測技術

電磁探測技術是一種利用電磁場對地下巖土結構進行探測的非破壞性檢測方法，通過發(fā)射器產生一個變化的電磁場，使地下介質產生感應電流。地下巖土結構的導電性不同，對感應電流的響應也不同，接收器能夠檢測到地下介質對電磁場的響應，從而獲取地下巖土結構的信息。通過分析電磁場的分布特征，可以推斷出地下巖土結構的分布、性質和異常情況。例如，在城市地鐵隧道建設項目中，勘察施工方面臨著地下水和軟土層的挑戰(zhàn)。為確保隧道的安全和穩(wěn)定，勘察隊采用了電磁探測技術對沿線地下巖土結構進行了詳細的勘察，得到了地下水位、軟土層厚度、巖層分布等關鍵信息，為后期的設計和施工提供了重要的參考依據，有助于降低地下水對隧道結構的影響，提高地基處理的針對性和有效性。

4 特殊土地基的地基處理方法

4.1 膨脹土地基處理

針對膨脹土的特性，如吸水膨脹性強、強度較低、變形性較大等，可以采用多種方法進行地基處理。地基換填是將原有地基中的膨脹土挖除，用性能較好的填土材料進行替換和壓實的方法，顯著提高地基承載能力，降低地基的變形性和壓縮性。在實際工程中，常常選擇粒徑較大、排水性好、顆粒間摩擦力較強的砂礫土作為換填材料。此外，土工合成材料加固是一種采用土工布、土工格柵等合成材料對地基進行加固的方法，土工合成材料具有較高的拉伸強度、抗老化性和耐腐蝕性，可以有效分散荷載，提高地基的穩(wěn)定性，在膨脹土地區(qū)，土工合成材料加固可以有效減小土體膨脹對結構的影響，延長建筑物的使用壽命。

4.2 軟土地基處理

由于軟土具有較高的壓縮性、較低的強度和較大的變形性，需要采用特定的處理方法，如前期排水固結、深層改良，以提高地基的承載能力和穩(wěn)定性。前期排水固結是通過預先設置排水系統(tǒng)，如排水溝、排水板或預制立管等，將軟土地基中的多余水分排放出去，以提高土體的強度和降低變形性，可以降低地基的固結沉降和水平位移，提高地基的承載能力，在處理較厚軟土層時尤為有效。深層改良是指對軟土地基進行深層摻入或加壓改良的方法，通過攪拌摻入（如水泥土攪拌樁）、靜力注漿（如超高壓噴射注漿）等技術手段，改善軟土地基的物理和力學性能，提高土體的承載能力、減少沉降和變形[4]。

4.3 碎石土地基處理

碎石土地基處理是在碎石土地區(qū)進行建筑施工時，為確保工程質量和安全而采取的技術措施，可以采用動力碎石樁加固等方法進行地基處理。動力碎石樁加固是一種通過在地基中設置一定數(shù)量的碎石樁來增強地基承載能力和穩(wěn)定性的方法，在地基上鉆設一定深度的空樁孔，然后將碎石填入樁孔并用打樁錘或振動錘進行密實，密實后的碎石樁能夠有效地分散上部結構荷載，增加土體的承載能力，減少地基沉降和變形。動力碎石樁加固方法具有施工速度快、工藝簡單、成本較低等優(yōu)點，碎石樁具有較高的剛度和強度，可以有效減少地基的變形和壓縮，提高地基的穩(wěn)定性[5]。

5 結語

通過對膨脹土、軟土和碎石土等特殊土地基的工程特性及地基處理方法的研究，可以發(fā)現(xiàn)不同類型的土地基具有不同的處理方法。針對各種土地基特點，勘察施工方需根據地質條件、工程性質和施工條件等因素，合理選取地基處理方法。此外，本文還介紹了遙感技術和地質雷達技術在城市地下巖土工程中的應用。這些先進技術能夠為勘察施工方提供有效的技術支持，使其在土地基處理方面取得更好的成果。隨著科技的不斷發(fā)展，未來還將涌現(xiàn)出更多創(chuàng)新的技術和方法，為城市地下巖土工程帶來更多的機遇和挑戰(zhàn)。