公路软土地基勘察设计方案探讨

刘绪东

摘 要：公路软土地基勘察与设计是决定公路施工，后期营运的关键所在。结合公路实际的地质条件，采用合理经济的勘察设计方案，是文章的研究重点。文章讨论了不同的勘察设计方案，并且对比了不同方案的优缺点，并且提出沉降量的控制方法。为实际应用提供参考依据。

关键词：软土地基；勘察设计；分析

引言

随着我国公路的大规模建设，通过软土地区的线路不可避免，如何能够安全的穿过软土地区，是一个值得深入研究的课题。由于软土的特殊的工程性质，使得在软土上修建高速公路时，特别需要对其进行加固处理。如何加强对软土地基处理效果，科学选择既经济又有效的软土地基处理方案，对确保高速公路的工程质量具有重要意义。

地基承载力指的是地基承担荷载的能力，软土地基承载力会受到很多因素的制约，利用软土地基现场原位试验，室内测试试验，我们可以获得的软土的物理以及力学性质的相关参数，这些参数都能直接或间接反映承载力大小及变化规律，国内外的学者对物理化学参数与承载力大小进行了一些研究，探讨了它们之间的相关关系，甚至有些学者给出经验回归公式。

1 软土地基的特征和危害性

软土地基主要具有以下特征：（1）沉降很大；（2）沉降时间长；（3）沉降呈现不均匀性；（4）地基抗剪强度很低。正由于软土地基具有以上的特点，所以因此产生的危害性主要为：（1）如果软土地基沉降过大，会影响公路的平整度，严重的甚至会影响公路的通行能力；（2）路基会随着软土滑移，引起公路路面的整体性破坏。基于软土地基的危害性，对于软土地基的勘察与设计提出了更高的要求。

2 勘察设计方法与技术流程

软土地基勘察设计时，为了查清楚软土埋藏条件以及分布范围、物理力学性质，用调查数据作为工程性质评价的依据，针对调查提出有效处理措施，在勘察设计过程中，通常采用钻探，坑探，物探或者是标准贯入，十字板剪切，轻型的动力触探试验等方法，让勘探的资料能够相互验证。

2.1 地质测绘

地表测绘和洞穴调查均属于地质测绘。地表测绘有一些基本要求，其主要是弄清楚各种相关地质要素，查清楚场区岩溶现象的分布以及地下水的分布运动情况，主要弄清楚以下几点：（1）勘察地区内岩溶和非岩溶地层在水平、垂直方向上的分布以及相隔情况；（2）必须要实地去测绘岩溶地层内部的各种不同力学性质产状，以及相互之间配套关系，区别不同水理性质；（3）根据天然和揭露水点的分布，区分明河和暗河的关系，以配合不同的调查，结合地质构造情况，查明洞穴形态以及地质构造关系，为岩溶发育规律和对其稳定性的分析提供资料，弄清楚地下水的来去，通过追踪地下水系，弄清楚地面水的情况。

2.2 地球物理勘探

利用物体的不同的物理性质来区分物体即为地球物理勘探，依照物体性质的不同，其勘探方式不同，常用的方法有电阻率法，自然电位法，视电阻率法和探地雷达法。各方法依次探讨如下：

2.2.1 高密度电阻率法

该法是由点球物理工作者为了适应山地物探的要求，于1980年提出的一种电法勘探技术，基本原理同常规电阻率法相同，其区别在于高密度电阻率法设置了密度较高的测点，当在现场测量时，需要把全部电极布置在一定间隔的测点上，在观测时，该系统以自动控制理论作为依据，采用大规模集成电路，由于使用的电极数量很多，并且各个电极之间可以自由组合，这就表明可以从此系统中提取更多的信息，该方法与常规电法相比，其优点如下：（1）可以一次性布设电极，可以减少因为电极布设引发的干扰以及由此带来的测量误差；（2）能够更有效的进行各种电极排列方式，从而可获得更为丰富的地质信息；（3）数据采集和收录过程全部实现自动化或者半自动化，这种工作模式不仅数据采集速度很快，而且可以极大程度避免由于人工操作所带来的误差；（4）资料实现现场实时处理和脱机处理，大大提高了电阻率化的智能程度。

2.2.2 自然电位法。自然电位法即在电法进行岩溶勘探时，利用天然电场进行勘探。自然电法是直流电场，与地下水运动和岩石或者矿石的电化学活动性密切相关，为了解决岩溶勘探和水文工程地质问题，必须对这种电场的分布进行观测和研究。通常，含水岩层中的固体颗粒可以吸附负离子，因此，吸附了负离子的岩石颗粒表面在地下水中吸引了正离子，顺着水流方向形成高电位，逆流方向即为低电位，因此，通常在漏水点，形成负的自然电位异常，在出水点，出现正电位异常。

2.2.3 视电阻率法。以岩层电阻率为基础，依据电流场分布规律来研究地下不同深度上地质构造的电阻率差异的方法就是视电阻率法。通过改变供电电极的距离可以获得不同深度的地质土体的电阻率，然后利用软件处理所探测到的不同测点以及深度的大量数据，绘出图样，结合当地的相关资料进行综合分析，这样就可以准确确定覆盖层的厚度，地质基岩起伏，构造破碎带的位置和其他的相关情形。

2.2.4 探地雷达。探地雷达作为探空雷达的拓展，利用了超高频率的短脉冲电磁波对地下介质分布进行探测的一种方法。其工作原理是通过发射天线T将高频的电磁波转化成宽频附带短脉冲的形式输送入低下，经过地下再进行反射，根据回传的数据可以绘制图形，根据不同的波形特征，结合探测区域已知的地质资料，可以推测出，划分不同的界面以及内部构造，作为一种高科技方法，探地雷达具有可视性非常强以及探测精度很高的特点。

（5）工程钻探。工程钻探作为地质调查中最为常见的探测方法，它的主要问题是该方法在使用时所需花费的时间很长，但是该方法的优点也非常明显即可以明确所钻孔的位置和地层情况，此外可以利用所钻的孔可以利用所钻取的芯样进行室内实验，以获取有关岩土更多，更为准确的信息。钻探工作是为了更近一步了解一定深度范围内对岩溶发育的情况，特别是在地表没有出现岩溶现象或者覆盖层时，必须结合地质调查和勘察结果，以及工程要求探明钻孔布置。钻孔方法甚多，必须结合工程要求以及实际情况选择合适的钻探方法，有时候为了探明地质情况，压水试验或者抽水试验也是必要的，甚至是物探测井，钻孔摄影，井下电视也是必要的技术手段，以便了解钻孔周围地质情况。

3 公路软土地基沉降动态控制

3.1 最终沉降量的推算

实际施工过程中，加载试验通常采用的是多级加载，各级荷载的加载时间之间往往相差很大，另外，由于软土层的埋深有区别，软土地基的沉降曲线大多是呈现出多折式，根据这种特点，我们一般采用双曲线法或者是指数法推算最终的沉降量。

3.2 动态控制最终沉降量法

所谓动态控制，就是在软土路基上修筑公路时，在不同的阶段都要控制其沉降量以及速率在一定的范围之内。路基在填筑时期，控制填筑速率，让软土和地基固结速率相互适应，减少附加沉降量。当处于堆，等载预压期，在地面观测连续两个月的沉降速率要控制在3mm/月-5mm/月；当处于超载预压时，实测沉降速率要控制在小于8mm/月。

4 结束语

公路软基勘察是工程建设的基础，也是工程施工、后期营运的成败的关键。在软土地基勘察设计阶段，必须针对实际地质情况，利用各种勘察方法，选用综合方法，整理勘察设计数据，做出正确的判断，为施工提供可靠的依据。

参考文献

[1]王芝银，刘怀恒.地下工程支护方案的距离分析和模糊决策[J].岩石力学与工程学报，1993，12（4）：296-303.

[2]冯夏庭，林韵梅.岩石力学与工程专家系统[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，1993，87～95.

[3]冯夏庭，林韵梅.岩石力学与工程专家系统研究新进展[J].岩石力学与工程学报，1995，14（l）：85～91.