解析软土地基工程勘察技术及勘察中注意的问题

软土的概念是从土粒的孔隙上界定的,指天然孔隙比大于或等1.0,压缩系数不大于0.5MPa且天然含水量大于液限的细粒土。常见的有淤泥、淤质泥土、经常发生泥石流的山体堆积的泥炭以及泥炭质土等。由于软土含水量大的特点,建筑单位施工时常发生塌方的情况。因此,对施工现场进行土质和岩体的勘察是一项十分重要的工作,尤其是软土地基工程的勘察。作为当前岩土工程常见的地基类型,对于软土地基有效而实用的勘察能够提高施工单位建造时的安全系数,极大减少发生安全事故的几率。本文根据工程勘察技术的实际运用,分析了软土地基的理化特点和工程特性,总结出软土勘察时的技术要点,细化了勘察时应注意的问题,为安全施工奠定坚实的基础。

我国经济的飞速发展,建筑业在国民经济中所占的比重越来越大。施工地域的不断扩大和施工技术的不断创新,对于施工地的土质要求也变得越来越严苛。由于软土受力不均匀、压缩强度大、易吸水易变形的物理特性,对于在软土地基上的建筑工程有着超高的施工要求和检验标准。软土的成因类型有滨海相、湖沼相、谷地及河滩冲洪积相沉积几种,以滨海、湖沼沉积为主,其沉积时代主要为第四系更新统和全新统(即)两个时代。施工实践中,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。所以,针对这些区域进行岩土工程勘查,发现并排除可能给工程单位施工时带来的安全隐患,是地质勘察人员的一个重要任务。

土木工程、水利工程

一、软土地基的特性

软土地基的特性主要是有软土的理化特点所决定。

(一)软土的触变性

软土最大的特点就是触变的特性,在软土出现外力影响的时候,特别是连续的震动或高强度的起伏作用,会造成软土结构的破坏,这会降低软土的结构强度,出现整个软土层的滑动与沉降,直接影响软土地基的稳定性。或者说,当不扰动土受到外界的振动以后,由于不扰动土的上体结构遭到破坏,强度就降低。软土地基受到振动的荷载,容易导致侧向滑动、沉降或基础下土体挤出现象。

(二)软土的流变性

软土中存在大量液态的水分,软土在外力的作用下会产生对水分的作用,这会导致水分的流失和固结,最终影响到软土地基的稳定性,出现软土地基的形变趋势, 产生对地基缓慢徐变的剪切力,进而出现软土地基的剪切变形。

(三)软土的高压缩性

软土地层的土壤中颗粒之间空隙较大,有的甚至有大量水分的充盈,导致在压力的作用下容易出现空间和水分的压缩, 这会在宏观上表现出整个地基的不稳定, 形成建筑物的沉降。如果软土层出现不连续、不均质的问题,那么对建筑物的沉降会产生不同步的影响,进而出现剪切力,严重影响建筑物的稳定和连续。

(四)软土的低强度

软土地层的特点就是没有较大的强度,既不能实现及时排水,又不能实现有效提高抗剪能力。表现在力学特性上出现承载能力的下降,特别在地基边坡上这种低强度的特点表现尤为明显,极容易引起边坡塌方和位移,形成建筑施工的安全隐患。

(五)软土的低透水性

软土本身含水量就很高,这会出现软土对于水分的通透能力不足,不利于地基实现排水固结的目标, 这会延长软土地基工程的实践, 增加软土地基工程的成本。

(六)软土的不均匀性

软土地基的成因复杂,一般由于环境变化和沉积条件不同而出现软土结构上和分布上的均匀性和强度上的问题。在大结构的建筑施工中,地基往往在空间上和距离上有很大的跨度,这会使地基在不同性质的软土中穿越,导致地基出现不稳定的剪切力,不利于地基的功能和稳定目标的实现。

二、软土地基工程勘察技术的要点

(一)地面调查测绘技术

这一阶段技术的要点是软土地基分布地段的地形、地貌进行分析;对软土的形成的成因、分布范围和基底地层的性质进行分析;对软土层内的砂夹层的厚度和颗粒组成及排水性能进行分析;对软土层的埋深和厚度及上下层间的性质进行分析。

(二)勘探点布置和深度

勘探点的间距应设置在30m以内为宜,勘探点的深度,要根据实际的地质条件、建筑物的特点来确定。

(三)软土的力学性质参数的测定

按岩土工程类别及勘察阶段采用一种或多种手段测定土的力学参数, 这些手段包括室内土工试验、原位测试、间接经验推算、原型观测反分析等。试验土样的初始应力状态、应力变化速率、排水条件和应变条件均应尽可能与工程的实际条件相模拟。故对正常固结的软土应在自重应力下预固结后再作不固结不排水三轴剪切试验。增加了对变形参数的测试要求。变形参数包括:先期固结压力、压缩系数、压缩指数、回弹指数。有关固结问题的有固结系数、有经验时也可用快速固结试验(包括等加荷速率、等应变速率、等水力梯度等),以便引进先进试验技术,缩短试验周期。

(四)勘探手段以钻探取样与原位测试相结合为原则

1.钻探

钻探是岩土工程中划分土层最重要的一个环节,在软土的取样中,通常采取薄壁取土器静压法,在取样到试验的过程中必须全程采取保护措施,是样品不受到扰动 变形、水份流失等其它的外界因素影响。

2.原位测试

宜采用静力触探、十字板剪切试验。在软土地区采用原位测试来代替相当数量的钻孔,不仅可以减少钻探取样和试验的工作量,还可以提高勘察的质量。

三、软土地基勘察应注意的主要问题

(一)除土层的一般成因类型、成层条件、分布规律外,尤应查明:

  1. 对软土的排水固结条件,沉降速率、强度增长等起关键作用的薄层理与夹砂层特征;

  2. 土层均匀性,具体指厚度、土性等水平向垂直向的变化;

  3. 可作为浅基础、深基础的持力层——硬土层的埋藏条件;

  4. 在基础影响范围内基岩的埋藏条件、分布与起伏,基岩上部风化程度等。

(二)确定软土的力学性质

软土地基勘察工作应该查明软土的固结历史,确定是欠固结、正常固结或超固结土,是十分重要的。先期固结压力前后变形特性有很大不同,不同固结历史的软±的应力应变关系有不同特征。要很好确定先期固结压力,必须保证取样的质量。 另外,应注意灵敏性黏土受扰动后,结构破坏对强度变形的影响。

(三)做好软土地基勘察的其他工作

软土勘察工作最重要的一点是细致和耐心,对于施工地周围的微地貌、沟渠、沼泽等都应查明,这样有利于对土层结构的掌握。施工过程中还应注意力度的控制。防止软土地质的受力性挤压,变形甚至土层断裂等问题。可向有经验的测绘师请教软土地基勘察的具体问题。

在新的发展阶段,软土地基工程的勘察工作有了新的重点。在取得原始材料和设计参数的基础上,要加强对于数据可靠性和正确性的检验。另外,勘察技术方式的选择要注意软土的特性,最重要的是因时因地而异。针对不同地区、不同气候选用不同的勘察技术手段。用经济、效率、合理的工作量,来取得正确的勘察结果。需要注意的是,一项建筑工程的完成是多方合作,多种因素共同作用的结果。软土地基的工程勘察对建筑工程的重要性不言而喻,一定要选择高效合理的勘察方法。还应建立一种应急机制,一旦由于勘察工作出现的纰漏给施工单位造成了损失,能够及时的进行补救和解决,避免造成人力、物力上的更大损失,保证建筑单位的正常工作。

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