软土地基工程勘察问题分析及技术处理

2021-12-24董军明

工程建设与设计 2021年23期

关键词：软土水位情况

董军明

（上海市地矿工程勘察(集团)有限公司，上海200072）

1 引言

软土地基的承载能力较低，稳定性较差，从而影响工程基础的稳定性和安全性，所以，需要对其进行准确勘察，合理处置，使其达到相关标准和要求。

2 软土地基工程特点

通过实践研究，软土地基的土层相对较为软弱，强度相对较低，土体承载能力不足，松软且含水量较高，具有较大的孔隙比，在受到外力作用下，容易发生形变。

总结软土地基工程的特点，主要包括以下3个方面：（1）透水性较低。在软土地基之中，土体含有的天然水较多，导致其透水系数较小，直接影响其透水性。经过试验研究，通常情况下，软土地基透水系数保持在K＜1.0 mm/d范围内。因此，在施工过程中，需要对软土地基中的水分进行测量，并采取有效的排水措施，降低其含水量[1]。（2）压缩性较高。经过试验研究，软土地基土体压缩系数较大，通常保持在0.5 MPa-1以上。受其影响，将会在一定程度上增加基础的沉降速度，诱发不均匀沉降的问题。（3）抗剪强度较低。当软土含水量处于高度饱和状态时，其剪切黏聚力在4.0~12 kPa范围之内，内摩擦角在2°以上，但不超过6°，抗剪能力弱。在受到外部荷载作用时，则增加其发生剪切破坏的风险，致使基础沿着滑动面位移而发生破坏。

3 软土地基工程勘察技术应用注意事项

软土地基工程勘察属于工程建设的基础环节，在这一过程中，应根据工程实际需求，合理选择勘察技术并实施，保证勘察的全面性、准确性和有效性。在相关工作开展时，需要注意以下问题。

3.1 原位测试

软土地基工程勘察过程中，原位测试属于常用勘察模式，主要包括静力触探测试、十字板剪切测试、剪切波速测试等方法。其中，在使用静力触探测试方法时，必须对贯入阻力准确计量，并分析其变化情况，从而进行软土垂直方向和水平方向实际情况的判断。例如，在工程实践中，有效利用其他钻探资料，实施统筹分析和综合判定，得出软土层承载力、压缩模量、软土类型等情况，与此同时，还可以根据相应数据，实现规律总结和趋势判定，从而增强数据挖掘能力，强化数据使用价值[2]。除此以外，在触探点选取和间距设置方面，必须考虑软土地基工程的实际情况，采取针对性的方案，点位过多则增加工作量，过少则难以反映实际情况，适宜即可；对于十字板剪切测试方法，在使用时必须考虑软土工程设计目标的相应要求，分析不同位置对工程稳定性的影响程度，以影响最大的位置作为目标。如果测量软土在不排水状态时的抗剪强度，必须根据相应数据信息计量软土地基承载能力，基于承载能力分析其抗剪强度。除此以外，在确定测试点位置时，必须保证测试点信息量大，且便于施测，每个测试点包含的有效测试指标不低于2组；进行剪切波速测试时，测试对象选择必须具有代表性，并可以通过测试得出地基刚度、动力学参数、震陷等信息。

3.2 场地钎探

在开展软土地基工程勘测相关工作时，场地钎探相对较为常用。其工艺流程如图1所示。为了保证场地钎探的质量和效率，需要注意以下问题：首先，在进行场地钎探时，必须对软土地质表层进行检查，确定其是否存在杂填土，如果存在，则按照其分布情况绘制分布图，工作人员可以根据分布图进行分布范围确定，为施工策略制定提供依据。由于杂填土（碎石、砖块等）对地基处理和基坑围护具有直接影响，所以，在其分布区域之内，不可使用排水预压法、真空预压法、搅拌桩法、旋喷桩法、沉井法、预制桩法。其次，在钎探完成之后，必须按照要求做好标记，并对钎孔进行保护，设置围护装置或者标识，未经过质检人员和管理人员验收，不可堵塞或者灌砂。最后，将钎孔平面布置图中的孔位和记录表中的钎孔孔位对照，保证其一致[3]。与此同时，还需使用有色铅笔或者其他符号对锤击数不同的钎孔分开标注，便于识别，在钎孔布置图上，对于过硬或者过软的孔号位置进行标注，便于工作人员进行施工方案制订。

图1 场地钎探工艺流程

3.3 现场试挖

软土地基工程勘测中，可以通过现场试挖强化勘测效果。现场试挖是在勘测现场，根据相关要求和目标，进行试探性挖掘，并对挖掘出的土壤情况等进行检测，得出结果和结论，作为施工方案制订的依据。在有关方面工作开展时，应注意以下问题：（1）在试挖深度确定方面，应以水文资料作为依据，如果高出海平面，且高出距离保持在50 m以内，试挖深度不超过3 m。如果高出海平面在50 m及以上，试挖深度不低于3.0 m，但不超过5.0 m。（2）合理控制现场试挖的速度。在现场试挖时，挖掘速度不可过快，以免影响软土地基的稳定性，破坏周围的构造，应缓慢挖掘，低速施工。

3.4 地下水位观测

软土质地区地下水水位情况对施工方案制订和基坑防护工作开展影响较大，必须加强观测强度，合理确定水位实际情况。需要注意以下问题：（1）水位勘测时，需要对终孔地下水水位进行测量，分析并判定终孔稳定水位的假象，并对钻进过程进行跟踪与分析，实现对其动态的实时管控；（2）在现场还要根据试挖的需要，设置现场试挖观测水位，并和钻孔进行对比分析，保证其协调性。在进行低下水位观测时，方法相对较多，常用的方法为地下水水位监测系统（见图2），具体由监测中心、通信网络、微功耗测控终端、水位计等组成，需要借助GPRS网络才能发挥效用，可以对地下水水位、温度、电导率进行监测。还可以使用水位管和钢尺水位计进行观测，并与水准测量结合在一起，确定地下水高程。与此同时，还要根据不同时期水位管水面高程的变化，监测地下水变化情况。

图2 地下水水位监测系统

3.5 钻探

通过钻探技术的应用，可以对软土地基的实际情况更深入地了解，例如，可以对软土的埋深、厚度、状态等参数实施测量。同时，钻探还可以测量软土地基的地下径流和水位等情况。在使用钻探技术时，应注意以下问题：（1）根据相关勘察规范和要求，并基于工程实际情况，合理进行钻孔数量和位置确定。钻孔必须具有代表性，能够反映软土地基的现状，且便于操作。（2）分析软土地基工程对于形变和应力方面的要求，合理设置钻孔深度，保证钻孔效率和质量，提高钻探过程的安全性和稳定性[4]。除此以外，对于钻探的速度、方式等也要进行分析，加强控制，以免其产生较大的冲击作用，从而破坏钻孔的结构。（3）钻探过程中，应对相关数据信息准确、实时记录，并将误差控制在5.0 cm以内。通常情况下，干钻法较为常用，对于软土扰动、破坏较小，可以作为钻探首选。

4 软土地基的处理措施

4.1 排水固结技术

在应用排水固结技术时，应根据工程实际情况和相关技术要求，规范操作，合理实施。其一，应设置塑料排井带或袋装砂井，将其埋设在软土地基的指定位置，从而增加软土地基的自身重量，并在其重力作用下产生压力，致使软土中的水分排出，从而增强软土的密实性，提升其强度。其二，为了强化这一方法的应用效果，可以分层施压，并设置相应的竖向排水体、水平排水垫层，便于水分排出。例如，对于部分软土地基工程，采用排水固结技术，首先，应在增加地基自重，合理设置重力，具体可以通过试验得出。其次，对相应的塑料排井带或袋装砂井预埋位置进行确定，合理分布，避免设置过多，增加总工作量。最后，设置相应的排水体，确定合理方向，保证地下水可以顺利排出。

4.2 桩复合地基技术

桩复合地基法可以在一定程度上增加地基的稳定性和强度，通常采用水泥粉煤灰碎石桩、砂桩、灰土桩等。在施工时，应根据软土地基的特点、地基承载能力等计算桩复合地基承载力，与此同时，在计算桩复合地基承载力时，应提高其精准性。根据上述相关计量结果，合理进行桩类型选择、布置位置等方面的设计[5]。例如，在使用桩复合地基技术时，可以模拟软土地基的施工环境，并通过实验对比分析不同类型的桩、布置方案的承载能力，选择最佳的施工方案。

4.3 换填技术

由于软土地基的承载能力较差，难以满足施工要求，为了解决这一问题，需要对软土层厚度进行测量，如果其在3.0 m以内，可以使用换填方式。这一方法是对相应范围内，不符合要求的软土进行清除，然后使用灰土、素土、碎石等稳定性较好、抗压能力较强的土质对其进行替换，并对其进行压实处理，使其满足要求。此外，还需要进行压实系数检测、抗压能力检测，保证其达到预期目标。例如，在换填技术实践中，首先分析工程施工对地基的要求，包括其承载能力、抗剪能力、密实度等，然后确定换填范围。在操作时，以地基在正常状态下满足建筑要求为主，不宜过大，尽量降低换填成本，接下来，进行换填材料确定，选择对环境无污染，且抗压能力较强的材料，可以根据需要进行分层填筑。填筑之后，需要逐层进行压实处理，保证其密实性。最后，进行换填结果检测，保证其达到相关要求。