巖土工程勘察和地基處理常見問題及策略研究

劉溥漢

（蘭州路友公路勘察設(shè)計有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

公路工程建設(shè)離不開巖土工程勘察結(jié)果的支持，地基處理的質(zhì)量對于公路的使用壽命和運(yùn)行可靠性也具有較大影響。為了避免因勘察結(jié)果存在誤差缺陷導(dǎo)致地基處理等公路建設(shè)工作受到影響，施工單位需要加強(qiáng)對相關(guān)工作的重視，將能夠影響勘察質(zhì)量的因素納入方案制定工作中，在現(xiàn)場勘察期間將各項(xiàng)工作落實(shí)到位，確保能夠結(jié)合勘察結(jié)果做好地基處理等相關(guān)建設(shè)工作。

1 地基處理與巖土工程勘察之間的聯(lián)系

地基處理是公路工程中的關(guān)鍵項(xiàng)目，對于公路的運(yùn)行可靠性具有較大影響，而地基處理需要結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)情況選擇相應(yīng)的地基處理方式，為了確保所選取技術(shù)方法、實(shí)施方案的可靠性，通常需要做好巖土工程勘察工作。公路項(xiàng)目單位需要在施工前對地基穩(wěn)定性等進(jìn)行計算分析，地基均勻性較差、變形、壓力異常等問題通常需要結(jié)合巖土工程勘察結(jié)果判斷，根據(jù)穩(wěn)定性計算結(jié)果選擇適宜的地基處理方案。為此，勘察人員需要充分了解勘察結(jié)果對地基處理的重要性，嚴(yán)格依據(jù)公路建設(shè)方案要求、區(qū)域地質(zhì)地形情況等制定可靠的巖土工程勘察方案，為后續(xù)設(shè)計、施工工作提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參數(shù)，確保公路建設(shè)工作有序開展。

2 巖土工程勘察常見問題分析

2.1 勘察方案缺乏合理性

部分工程單位針對公路工程制定的勘察方案在一般情況下具有適用性，但對于多樣性的現(xiàn)場施工環(huán)境，往往存在較多不合理的地方，相對簡單的勘察方法難以為后續(xù)的地基處理工作提供有效的數(shù)據(jù)。例如，在公路橋梁施工時，勘察方案編制人員未能針對現(xiàn)場復(fù)雜多變的地質(zhì)條件提供鉆孔探測的深度、數(shù)量及范圍，導(dǎo)致獲取的勘察數(shù)據(jù)無法反映現(xiàn)場真實(shí)地質(zhì)情況；在活動性斷層區(qū)域，勘察人員現(xiàn)場調(diào)查觀測不到位，導(dǎo)致后續(xù)出現(xiàn)地基位移、坍塌等事故問題；在勘察高邊坡區(qū)域地質(zhì)時，勘察人員未能考慮橫斷面地質(zhì)變化情況，地基處理人員所制定的加固方案往往缺乏實(shí)用性；在隧道公路建設(shè)期間，未能根據(jù)現(xiàn)場情況開展水位地質(zhì)測試工作，導(dǎo)致勘察結(jié)果存在不足，影響后續(xù)的地基處理質(zhì)量。

2.2 勘察工作缺乏針對性

勘察工作人員需要基于明確的工作目標(biāo)開展現(xiàn)場作業(yè)，部分勘察單位習(xí)慣性采取鉆探取樣的方式作為各類工程建設(shè)前的勘察技術(shù)方法，然而在面臨隧道、高路堤、涵洞、軟弱地基、橋梁等不同公路項(xiàng)目或地質(zhì)問題時缺乏針對性。相對而言，不同公路施工項(xiàng)目需要有不同的勘察重點(diǎn)，勘察人員在工作方案缺乏針對性的情況下，所進(jìn)行的試驗(yàn)分析結(jié)果往往缺乏適應(yīng)性，一部分?jǐn)?shù)據(jù)對后續(xù)的地基處理工作沒有幫助。例如，在進(jìn)行高邊坡公路施工時，勘察人員應(yīng)通過勘察工作對邊坡開挖前后的地質(zhì)情況進(jìn)行勘察確認(rèn)，在掌握巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)的情況下，為地基處理人員提供軟弱夾層等基本信息，同時也需要通過試驗(yàn)室測試的方式對抗剪力等力學(xué)參數(shù)進(jìn)行計算，為地基處理人員提供具有針對性的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)；在采空區(qū)勘察期間，工作人員應(yīng)重點(diǎn)對采空區(qū)空洞體積、地質(zhì)穩(wěn)定性、采空區(qū)分別等參數(shù)進(jìn)行勘探，避免因地基處理不到位導(dǎo)致后期出現(xiàn)公路沉陷、坍塌等問題。

2.3 缺乏對現(xiàn)場勘察工作復(fù)雜性的認(rèn)知

部分公路建設(shè)區(qū)域存在復(fù)雜多變的地質(zhì)環(huán)境，勘察人員對現(xiàn)場復(fù)雜情況缺乏有效認(rèn)知時，往往會導(dǎo)致所制定的勘察方案存在欠缺。例如，當(dāng)現(xiàn)場存在巖溶區(qū)地質(zhì)時，勘察人員未能根據(jù)巖溶區(qū)的復(fù)雜情況對鉆孔深度進(jìn)行控制，在下伏巖溶發(fā)育完善的情況下，所應(yīng)用的嵌巖樁往往會導(dǎo)致橋梁路段存在地基不穩(wěn)定的情況；部分公路修建區(qū)域存在風(fēng)化程度極其復(fù)雜的泥質(zhì)砂巖等基巖，勘察人員對現(xiàn)場基巖風(fēng)化復(fù)雜情況缺乏認(rèn)知，所布設(shè)的鉆孔數(shù)量較少，導(dǎo)致最終布設(shè)的嵌巖樁無法起到應(yīng)有的承載效果，對公路地基處理質(zhì)量造成負(fù)面影響。

2.4 勘察數(shù)據(jù)不充分

部分公路施工區(qū)域位于地形地質(zhì)復(fù)雜的山區(qū)，勘察人員通常很難將鉆機(jī)放置到指定位置進(jìn)行鉆探，巖土工程勘察結(jié)果也因此缺少定量分析，定性描述也無法為地基處理提供可靠數(shù)據(jù)。例如，在勘察深路塹過程中，部分勘察人員未能提出穩(wěn)定性分析數(shù)據(jù)，地基處理方案缺乏適用性；部分勘察人員未能結(jié)合公路設(shè)計坡率進(jìn)行穩(wěn)定性分析，導(dǎo)致所制定的地基處理方案缺乏針對性，而且通過極限平衡的單一方法分析邊坡穩(wěn)定性的方式導(dǎo)致結(jié)果不夠客觀真實(shí)。部分工程單位在勘察期間，對鉆孔深度控制不合理，未能結(jié)合地基類型、載荷要求對孔深進(jìn)行控制，導(dǎo)致深度過低而無法為地基處理提供有效數(shù)據(jù)。

3 提高巖土工程勘察質(zhì)量的對策

3.1 制定詳實(shí)有效的勘察工作方案

公路工程項(xiàng)目通常涉及較大的空間范圍，修建期間面臨的地質(zhì)環(huán)境往往具有多樣性和復(fù)雜性，基巖風(fēng)化、巖層分布多樣化、地貌單元眾多等特性，有時會導(dǎo)致現(xiàn)場地質(zhì)地形起伏多變，地下水、軟弱地質(zhì)區(qū)域也會對地基處理、公路建設(shè)造成負(fù)面影響，針對現(xiàn)場各類復(fù)雜的巖土地質(zhì)情況，勘察人員需要嚴(yán)格按公路建設(shè)方案、現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境特性等做好勘察工作方案的編制工作，在明確勘察目標(biāo)的情況下完善方案內(nèi)容，盡可能提升勘察工作的針對性和實(shí)用性。勘察方案涉及內(nèi)容主要為勘察對象、物探方法、測試范圍、地質(zhì)調(diào)繪比例與區(qū)域、勘探點(diǎn)位置等，同時也需要針對特殊地質(zhì)或公路建設(shè)區(qū)域制定專業(yè)富有針對性的勘探標(biāo)準(zhǔn)，明確室內(nèi)試驗(yàn)、原位測試等具體勘探方法，避免始終使用單一的鉆探方法導(dǎo)致勘察結(jié)果不夠客觀真實(shí)。

3.2 加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)督管控力度

為了避免勘察人員未按方案要求操作或工作失誤等問題影響勘察結(jié)果的可靠性，勘察單位需要加強(qiáng)對現(xiàn)場作業(yè)管控的力度，一方面組織人員對巖土地質(zhì)勘查情況進(jìn)行密切關(guān)注，確保各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)得到實(shí)時有效的記錄，同時也需要針對現(xiàn)場勘察情況對方案中不合理的問題進(jìn)行修正，及時對可能影響后續(xù)地基處理質(zhì)量的問題進(jìn)行解決；另一方面也需要為勘察人員制定有效的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保勘察人員能夠按方案和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)完成勘察工作。

3.3 提升勘察技術(shù)水平

巖土工程勘察質(zhì)量與所采用的技術(shù)方法存在一定關(guān)聯(lián)，勘察單位需要增加勘察設(shè)備、技術(shù)方法的同時，一方面助力內(nèi)部人員改進(jìn)優(yōu)化勘察技術(shù)方法，另一方面增加設(shè)備采購資金，為現(xiàn)場勘察工作提供有力支持。同時，為了確保勘察結(jié)果的可靠性，勘察單位必要時可以增加現(xiàn)場勘察資金投入，通過反復(fù)檢測、多種方法檢測等方式增加勘察結(jié)果的客觀真實(shí)性。

4 公路地基處理中常見問題解決策略

4.1 高填方路段構(gòu)筑物地基處理

當(dāng)構(gòu)筑物位于高填方路段時，公路項(xiàng)目單位可以通過復(fù)合地基處理技術(shù)解決施工難題，如CFG 樁技術(shù)完成拱涵等構(gòu)筑物的地基處理工作，CFG 樁技術(shù)工序流程詳見圖1，嚴(yán)格按工序標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)地基的承載能力，避免該路段公路出現(xiàn)沉降、塌陷等問題。

圖1 CFG 樁施工工序流程示意圖

4.2 沖溝路段軟弱黏土地基（小范圍）施工策略

當(dāng)勘察人員確認(rèn)公路施工路段為沖溝路段且存在軟弱黏土地基時，勘察人員需要對軟弱黏土的分布范圍和厚度等參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，地基處理人員則需要根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果掌握軟弱黏土的具體情況，將堆載預(yù)壓與真空法聯(lián)合應(yīng)用提升軟土地基處理效率，同時也可以借助石灰樁與水泥土攪拌樁對軟土地基進(jìn)行聯(lián)合加固處理，有效增加該路段的地基承載能力，避免因車輛超載等外力出現(xiàn)沉降問題。

4.3 高擋土墻路段地基施工策略

在山區(qū)復(fù)雜地形區(qū)域修建公路時，工程單位通常需要修建高擋土墻這類構(gòu)造物規(guī)避土體失穩(wěn)問題，在現(xiàn)場施工期間需要對抗滑移、抗傾覆等參數(shù)進(jìn)行計算分析，同時也需要采取技術(shù)措施對地基穩(wěn)定性和承載能力等進(jìn)行控制。一般而言，高擋土墻下方地基處理期間，工程單位可以通過聯(lián)合應(yīng)用石灰樁和CFG 樁兩種復(fù)合地基處理技術(shù)的方式，構(gòu)建具有較強(qiáng)承載能力的多元復(fù)合地基，同時也能夠改良高擋土墻下方軟土的性質(zhì)，在地基承載方面，將天然地基土的性能充分發(fā)揮；工程單位還可以通過混凝土樁等剛性樁處理方式作為強(qiáng)化地基穩(wěn)定性和承載能力的增強(qiáng)體。

4.4 隧道路段松散土地基施工策略

在隧道路段施工區(qū)間，如果下方存在松散土層，公路項(xiàng)目單位需要在開挖支護(hù)的同時，采取針對性的松散土處理措施。勘察人員需要對土層的粒徑、組成、級配等進(jìn)行充分調(diào)查評估，施工人員根據(jù)勘察報告合理應(yīng)用灌漿碾壓等措施進(jìn)行處理，在全面處理之前，應(yīng)通過試驗(yàn)驗(yàn)證最佳的碾壓灌漿處理方式，確保材料配比、灌漿壓力、碾壓速度等符合地基處理需求。

4.5 特殊土路段地基施工策略

在公路工程施工區(qū)間，工程單位往往會面臨膨脹土、巖溶等多樣復(fù)雜的特殊土地基，針對此類不良地基問題，工程單位需要結(jié)合勘察結(jié)果采取針對性的處理技術(shù)，下面進(jìn)行詳細(xì)論述：

4.5.1 膨脹土路段地基施工策略

針對膨脹土地基，公路項(xiàng)目單位可以針對膨脹土進(jìn)行填料處理，在邊坡路堤區(qū)域布置挖方地基防護(hù)，將排水防護(hù)措施布置于路塹邊坡等區(qū)域。地基填料應(yīng)避免應(yīng)用膨脹土材料，特殊情況下也需要盡可能選擇膨脹效果較差的膨脹土，同時也可以通過摻雜砂礫、水泥、石灰等土壤改良方式降低膨脹性。在實(shí)際操作時，膨脹土改良人員可以摻入6%～8%比例的石灰控制土壤膨脹性。在進(jìn)行地基填料壓實(shí)時，膨脹土處理人員需要基于密實(shí)度和含水量高的原則對其進(jìn)行壓實(shí)處理。

在邊坡防護(hù)期間，公路項(xiàng)目單位可以針對路塹邊坡使用非膨脹土或改良后的膨脹土進(jìn)行全封閉防護(hù)處理，同時依靠混凝土等制作擋土墻或護(hù)坡。當(dāng)公路等級較高時，施工單位需要將膨脹土強(qiáng)度納入邊坡穩(wěn)定性計算范圍內(nèi)，做好針對性控制工作。在排水措施方面，膨脹土路段需要為地下水與地表水泄流構(gòu)建合理的排水網(wǎng)，避免路基浸泡膨脹；邊溝需要進(jìn)行防滲處理，同時加大深度與寬度，路塹邊坡區(qū)域應(yīng)通過平臺對坡腳進(jìn)行保護(hù)，避免邊溝堵塞、坡腳浸濕；公路中央分隔帶以及路基部位需要設(shè)置不透水基層，整體布置應(yīng)與路面一致；應(yīng)將截水溝布置于路塹頂部，避免坡體、坡面被水流侵蝕，具體布置位置需考慮坡面匯水具體情況，通常與路塹邊緣具有1.5m 以上的距離。

4.5.2 液化砂土路段地基施工策略

液化砂土具有承載效果差、地下水位高等特性，容易在地震等外界應(yīng)力影響下出現(xiàn)液化情況，液化砂土路段容易在地震影響下出現(xiàn)不均勻沉降、開裂、塌陷等問題，橋梁路段可能出現(xiàn)支座破壞、墩臺滑移等問題。針對液化砂土路段，施工單位需要盡可能避開或者挖土換填，必要時可以采取加固處理的方式。在實(shí)際處理過程中，施工單位需要結(jié)合路段構(gòu)筑物特性等進(jìn)行針對性處理，強(qiáng)夯加固時應(yīng)確保處理深度達(dá)到液化砂土土層的下界，避免后續(xù)公路運(yùn)行期間出現(xiàn)地基土液化情況。

4.5.3 濕陷性黃土路段地基施工策略

針對此類路段，公路項(xiàng)目單位需要對土層結(jié)構(gòu)性質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化改善，從壓縮性和滲透性方面入手，規(guī)避黃土濕陷問題，將濕陷性控制在允許范圍內(nèi)。常用的處理方法主要為浸水處理、擠密樁處理、強(qiáng)夯法、換土墊層法等。

4.5.4 巖溶路段地基施工策略

對于巖溶路段，公路項(xiàng)目單位需要通過排導(dǎo)、灌注、挖填等方式處理。其中，挖填技術(shù)應(yīng)用時，施工人員需要將巖溶區(qū)域內(nèi)的軟弱充填物去除，并將素混凝土、碎石等回填，實(shí)現(xiàn)對地基強(qiáng)度的優(yōu)化提升。同時，施工人員可以通過覆蓋混凝土梁板等方式將溶洞區(qū)域跨越，期間需要做好支撐點(diǎn)的處理工作。此外，還可以將水泥砂漿灌注到巖體裂隙中，并將內(nèi)部地下水疏導(dǎo)排除，提升地基承載能力和穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

綜上所述，公路項(xiàng)目單位需要做好巖體工程勘察工作，結(jié)合公路施工方案、現(xiàn)場地質(zhì)情況制定針對性的技術(shù)方案，明確各項(xiàng)操作工序要求和技術(shù)方法，為地基處理方案設(shè)計提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參數(shù)。在地基處理期間，公路項(xiàng)目單位需要結(jié)合勘察結(jié)果對各類軟弱土地基進(jìn)行合理改進(jìn)，確保公路后期運(yùn)行穩(wěn)定。