公路软土路基勘察关键技术研究进展分析

许和平

（新疆立弓交通勘察设计研究院有限公司，新疆 乌鲁木齐 831400）

引言

特殊性岩土软土类在我国公路工程中极为常见[1]，因其诸多工程不良特性而倍受重视。髙速公路快速发展阶段因为土地资源和地理条件的约束，路线选择很难避开软土地区。凹凸变形、伸缩缝、路面整体沉降等病害在很多软土地区高速公路中广泛存在，是因为软土多具有髙灵敏度，而且遭受完全扰动后强度会降低。

1 软土及成因分类

1.1 软土定义

软弱黏性土也称软黏土简称软土，在静水或缓流环境中沉积并经生物化学作用而形成，是从软塑到流塑状态的黏性土系。软土长期处于饱和状态且孔隙中充满着水分，其种类主要包括游泥质土、有机土、腐殖土和泥炭[1]。

1.2 成因分类

软土分布广泛，且形成环境复杂。综合现有研究成果及在新疆地区开展的项目实践，软土沉积环境下的四个类型：（1）沼泽型软土。这种地带水分蒸发量不足以干化淹水地面，滋生大量喜水植物，经过长时间淤积形成以泥炭为主，且下部分布有淤泥层或底部与泥炭互层的沉积物，该沉积物常出露于地表。（2）平原型软土。平原型游积多发生在山区内陆以及河流湖相等盆地。在河流发展过程中，软土常以局部淤泥透镜体形式，在河流漫滩二元结构的沉积物中存在，废河道牛轭湖相沉积的软土多属于河道淤塞沉积的淤泥。（3）山地型软土。厚度变化大、分布面积不大，游积经过地表的有机物质和风化产物相互作用而形成，多发生在冲沟、谷地、河流阶地和池地环境。（4）滨海型软土。滨海相环境受波浪和潮汐作用，砂土沉积导致软土在沿岸与垂直岸方向有较大变化。三角洲相厚层的软土或软土夹薄砂层，常被表层褐黄色的黏性土所覆盖，在河流与海洋相互作用下沉积了交错的薄砂层和软土层，此类游积多位于陆海相边界处。

2 物理力学特征

虽然软土种类很多，形成环境复杂，但具有一些共同的物理学特性，如孔隙比大、含水量髙、压缩性高、渗透系数低、灵敏度高、显著流变性、抗剪强度低、厚度不均、可塑性大、有限结构性、存在硬壳层等物理力学特征。

3 主要勘察技术

由于软土的特殊性而受限，常规钻探取样方法因为容易对土样产生扰动、破坏土体的本构模型并导致试验数据失真。这种情况下，在软土勘察中就特别需要静力触探试验（CPT）、孔压静力触探试验（CPTU），以及地基原位固结系数和渗透系数测试系统（BAT）等技术，在线形分布、范围宽广的工程中具有速度快、经济等优点[6]。

3.1 常规勘察技术

软土路基勘察最常见的方法就是钻探取样和土工试验相结合，利用钻机对软土进行钻探，用薄壁取土器取样。在有特殊要求时可以进行获得渗透系数、灵敏度、烧灼失重、固结系数、前期固结压力等指标的专门试验。

3.2 CPT技术

CPT技术是原位测试技术中最主要的静力触探技术，有速度快、干扰小、费用低、采集数据量大、不需取样等优点。随着科学进步，CPT技术已经逐渐发展为CPTU，也就是向多功能和数字化方向发展的孔压静力触探技术[7]。但是目前国内外CPT还存在一定的区别和差距，主要表现在：（1）探头规格与国际不统一，我国主要使用的是单桥探头和双桥探头；（2）我国主要采用CPT获取qc、fs、ps三个指标，而国际上已经采用CPTU技术获取Bq、Rf；（3）我国采用的单桥和双桥探头功能单一，国外已经有了技术功能多样的地震波探头、电阻率探头等新型传感器。

3.3 BAT技术

BAT系统由瑞典工程师开发，专门用于测试地基原位孔隙水压力、固结系数和渗透系数。主要有电子压力传感器、控制系统、玻璃容器、滤头和套管等构成部分，通过测试过程中玻璃容器内的压力，计算固结土体的原位渗透系数。现场操作BAT系统时可根据地下水压力不同选择抽水试验或压水试验两种测试方法：（1）压水试验是当玻璃容器内压力大于地下水压力时水从玻璃容器内向外流；（2）抽水试验是当地下水压力大于玻璃容器内压力时将向滤头渗流。

通过测量滤头贯入所引起的超静孔隙水压力消散过程，也就是采用圆柱型空腔扩张及轴对称一维固结理论模拟分析并最终得出水平固结系数[8]。

4 结语

软土具有一系列的工程不良特性，阻碍交通基础工程快速发展，而且在高等级公路的路线中又难以避免。由于软土路基勘察的重要性，在“钻探取样与土工试验相结合”这一常用方法的基础上，研发并推广了CPT（或CPTU）技术和BAT技术。随着技术研发的深入，未来公路软土路基的勘察势必向着轻便、简单、操作容易及数字化方向发展，并建立成套的多角度关键勘察技术、数据获取技术、传输技术和评价技术。