軟土地基工程勘察與處理技術探究

蘇 蓉 孫桂華

（安徽信息工程學院機械工程學院，安徽 蕪湖 241100）

0 引言

隨著我國工程建筑項目不斷發展，建筑工程建設難免會遇到軟土地基問題，為確保建筑工程的安全，人們對軟土地基工程勘察工作越來越重視[1]。軟土地基是指地基強度較低，壓縮量較高的軟土層，主要由軟土、沖填土、雜填土或特殊土地基所構成，具有軟土流變性較高、觸變性較強、低壓度較高、軟土層不均勻凸出等特點[2]。若地基承受負荷超過其極限承載力，就會引起地表變形沉降[3]，對建筑造成嚴重不良影響。

在軟土地基進行項目建設時，選擇有效的勘察手段和合理的地基處理方法，對工程安全至關重要[4-5]，眾多學者對此進行了研究。例如，曾挺等[6]為防止地基沉降變形導致剪切破壞，總結和評價了軟土地基處理方法，包括排水固結法、擠密法、置換法、高壓噴射注漿法、加筋法、冷熱處理法。張曉輝[7]認為正確的地基處理技術應落實合理的施工方案，滿足地基處理的高效性。郭萬鵬等[8]分析了軟土地基的主要特點，論述了在水利工程項目實施相關技術時的要點，認為要綜合考慮軟土地基具體的分布情況、物理特征方面存在的差異。萬顏暢[9]介紹了軟土地基橋梁隧道施工的特征，探討了軟土地基橋梁隧道施工技術，重點論述軟土地基的承載力。筆者在此對軟土地基工程勘察不同階段的要點進行介紹，明確軟土地基工程勘察中需要注意的問題，然后根據軟土地基的特征總結軟土地基處理技術及其適用范圍，以期為在軟土地區進行建設的工程提供參考。

1 軟土地基工程勘察

1.1 軟土地基工程勘察階段

1.1.1 可行性勘察

可行性勘察階段的主要任務是通過地表觀察、周圍地理環境現場分析、土層干濕度檢測等手段對軟土地基情況進行判斷[10]。可行性勘察階段具體要點主要包含：

（1）結合工程施工區域的設計圖，對周圍地形、地貌以及地表/地下徑流的分布信息進行綜合梳理；

（2）應充分考慮軟土路基的含水量，做好軟土路基排水需求、公路工程整體夯實程度的勘察評定；

（3）結合工程實施的具體情況，做好軟土路基基本狀態的剖析，為后續工序的規劃調整提供依據。

1.1.2 初步勘察

初步勘察主要是通過勘測點對軟土地層情況的分析，雖然此種方式主要是通過若干個獨立的勘察孔進行勘察，但最終分析時是對所有勘察孔的結果進行集中處理、整體分析[11]。初步勘察階段的主要任務是查明軟土地基工程建筑場地不良地質現象的成因、分布范圍、危害程度及其發展趨勢。初步勘察階段的主要要點為：

（1）初步選定軟土地基勘察地點，按照30m1個勘測點的標準進行測點設定；

（2）對于勘察環境相對復雜的情況，應加密勘察點位，將勘測點之間的距離縮小到15～20m；

（3）為避免勘察結果記錄混亂，每完成1個區域的勘察點布設后，技術人員就進行一次集中勘察，并做好系統記錄，以保障軟土路基勘察活動能夠保質保量完成。

1.1.3 詳細勘察

詳細勘察是指在基本查明軟土場地地質情況的基礎上，在具體位置進行鉆探以分析軟土路基的具體情況。詳細勘察技術的要點可歸納為：

（1）根據軟土地基條件、建筑項目重要程度以及勘察范圍面積確定鉆孔取樣點數量和需要進行原位測試的鉆孔數量；

（2）根據項目要求和軟土地基情況確定鉆孔取樣點和原位測試點位的豎向間距，探孔的深度要滿足探明軟土地基主要受力層的要求；

（3）軟土地基勘察期間應盡量避免集中性鉆探，要借助專業的鉆探手段進行巖石地層軟土層取樣，確保實現軟土地基勘察的規范性和分析的有效性[12]。

1.2 軟土地基勘察力學參數測定

試驗土樣的初始應力狀態應力變化速率、排水條件和應變條件均應盡可能與工程的實際條件相模擬，對正常固結的軟土應在自重應力下預固結后再作不固結不排水三軸剪切試驗。在進行軟土地基各項力學參數的測定時，現在增加了對變形參數的測試要求，且注重各個部分參數力學條件方面的整理。需要測定的力學參數包括地基承載力、夯實度、先期固結壓力、壓縮系數、回彈指數等。

力學參數測定過程中需要注意：

（1）進行各種試驗時，應確保試驗條件與工程實際條件盡可能相符合，包括土樣的初始應力狀態、應力變化速率、排水條件和應變條件；

（2）選擇適當的測定手段，有條件的可以引進先進試驗技術，縮短試驗周期，按照標準進行系統性試驗，確保所得參數真實有效。

1.3 軟土地基工程勘察應注意的主要問題

1.3.1 全面考慮軟土路基建設區域基本條件

進行軟土地基工程勘察時，應全面綜合考慮場地區域基本條件，包括勘察區域內地下水賦存情況、巖層結構分布情況、周邊建筑環境、地下管線分布等，查明場地各巖土層的結構、成因、類別、分布、厚度及其他特征。查清各擬建物場地的暗浜（塘）及地下障礙物等不良地質現象的分布情況。查明場地埋深20m以內存在的飽和粉性土及砂土的分布情況，并判定其液化可能性及其液化等級。

1.3.2 綜合勘察軟土地基區域力學性質

技術人員應按照前期設定好的工程標準對軟土地基力學參數進行進行全面勘察，查明擬建場地勘探深度內的地基巖土體分布規律、工程地質特征及其主要物理力學性質和場地水文地質條件，對場地地基穩定性進行綜合評價，為基礎設計及施工提供所需的巖土工程資料和參數。例如，對于樁基礎，應通過綜合綜合勘察提出合理的樁型、樁徑、樁端持力層、樁端入土深度，并估算單樁豎向承載力。對軟土地基及地下水提出處理方案并進行論證，提供天然地基所需的承載力、變形計算指標及設計需要的其他參數，對設計和施工應注意的問題提出建議。

1.3.3 科學安排軟土勘察現場管理工作

軟土地基工程勘察期間，只有對軟土路基勘察工作進行科學規劃管理，才能確保勘察工作安全高效。軟土路基現場管理工作是否到位，會對項目整體勘察效果產生直接影響。勘察現場管理是對現場人員隊伍進行安排、對勘察現場狀況進行監管、對勘察時出現的意外情況進行處理等，包括完善現場管理制度，明確人員職責和任務，結合現場安排巡查，排查安全隱患等。隨著技術的發展，勘察管理工作可以引入BIM技術輔助開展，通過現場可視化和三維模擬，加強現場動態化管理。

2 軟土地基處理

2.1 軟土地基處理目的

（1）提高土的抗剪強度，即采取一定措施增加地基土的抗剪強度。在外荷載作用下，土體中將產生剪應力，當土中某點的剪應力達到土的抗剪強度時，土就沿著剪應力作用方向產生相對滑動，發生剪切破壞，建筑物的地基或土坡就會失去整體穩定而發生土體滑動。

（2）降低地基壓縮性，即減少地基的沉降或不均勻沉降。地基的沉降主要表現在以下方面：①填土或建筑物荷載使地基產生固結沉降；②作用于建筑物基礎的負摩擦力引起建筑物沉降；③大范圍地基的沉降和不均勻沉降；④基坑開挖引起鄰近地面沉降；⑤地下水位下降導致地基產生固結沉降。

（3）改善地基的透水性，即提高地基土的透水性加快固結，或降低透水性以減少水壓力作用。地基的透水性表現在堤壩、房屋等基礎產生的地基滲漏以及基坑開挖過程中產生流沙和管涌。

（4）改善地基土的動力特性，即為防止地基液化，改善地基振動特性以提高地基的抗震性能。研究表明，地基土的動力特性表現為：①地震時飽和松散粉細砂將產生液化；②因交通荷載或打樁等原因而使鄰近地基產生振動下沉。

2.2 軟土地基主要處理方法和適用范圍

軟土地基處理方法包括：

（1）表層處理法。包括砂墊層法、反壓護道法、土工聚合物處理法。當地表層軟弱土層為砂土或亞黏土等，常采用表層壓實加固，通過表層壓實可以減少填土或地基表層松散土的孔隙體積，提高密實度，從而降低土的壓縮性，提高其抗剪強度和承載力，其處理效果主要取決于土質、含水率等。

（2）換填土層法。包括開挖換填法、拋石擠淤法、爆破擠淤法。通過將不良地基土挖除，回填有較好壓密特性的土進行壓實或夯實，形成良好的持力層，從而改變地基的承載力特性。

（3）排水固結法。包括堆載預壓法、砂井法、真空預壓法、真空聯合堆載預壓、降低地下水位法、電滲排水法。通過在軟土地基內設置排水通道，在地面設置排水層，將土層與大氣隔開，用真空裝置進行抽氣，在地基的內外形成一種氣壓差，地基能夠進行排水固結，保證土基穩定。

（4）復合地基法。包括碎石樁、水泥粉煤灰碎石樁、Y形沉管灌注樁、薄壁筒形沉管灌注樁、靜壓樁。利用水泥作為固化劑，與軟土層地基組成一種復合式的地基，能夠提升整體的壓縮模量，減少地基的沉降量。

（5）加固土樁法。包括噴漿攪拌法、噴粉攪拌法、高壓噴射注漿法。加固土樁適用于處理十字板抗剪強度不小于10kPa、有機質含量不大于10%的軟土地基。

常見軟土地基處理方法及適用范圍見表1所示。

表1 常見軟土地基處理方法及適用范圍

3 結束語

綜上所述，軟土地基的工程勘察，涉及可行性勘察、初步勘察和詳細勘察三個階段，對力學參數測定有嚴格的要求，工作中不僅要全面考慮軟土路基建設區域基本條件和力學性質，還要科學安排軟土勘察現場管理工作。軟土地基的處理，要以提高土體強度、降低地基壓縮性、改善地基透水性、改善地基動力特性等為目標，為工程建設質量提供基礎支撐。總之，軟土地基勘察工作應準確把控每個勘察階段和環節，采取科學合理的勘察手段，引進先進是試驗技術和管理技術，確保勘察結果科學合理；軟土地基處理應結合軟土具體特征和工程具體要求選擇合理的處理方法，確保地基處理后滿足工程要求。