软土地基工程勘察与处理技术探究

苏 蓉 孙桂华

（安徽信息工程学院机械工程学院，安徽 芜湖 241100）

0 引言

随着我国工程建筑项目不断发展，建筑工程建设难免会遇到软土地基问题，为确保建筑工程的安全，人们对软土地基工程勘察工作越来越重视[1]。软土地基是指地基强度较低，压缩量较高的软土层，主要由软土、冲填土、杂填土或特殊土地基所构成，具有软土流变性较高、触变性较强、低压度较高、软土层不均匀凸出等特点[2]。若地基承受负荷超过其极限承载力，就会引起地表变形沉降[3]，对建筑造成严重不良影响。

在软土地基进行项目建设时，选择有效的勘察手段和合理的地基处理方法，对工程安全至关重要[4-5]，众多学者对此进行了研究。例如，曾挺等[6]为防止地基沉降变形导致剪切破坏，总结和评价了软土地基处理方法，包括排水固结法、挤密法、置换法、高压喷射注浆法、加筋法、冷热处理法。张晓辉[7]认为正确的地基处理技术应落实合理的施工方案，满足地基处理的高效性。郭万鹏等[8]分析了软土地基的主要特点，论述了在水利工程项目实施相关技术时的要点，认为要综合考虑软土地基具体的分布情况、物理特征方面存在的差异。万颜畅[9]介绍了软土地基桥梁隧道施工的特征，探讨了软土地基桥梁隧道施工技术，重点论述软土地基的承载力。笔者在此对软土地基工程勘察不同阶段的要点进行介绍，明确软土地基工程勘察中需要注意的问题，然后根据软土地基的特征总结软土地基处理技术及其适用范围，以期为在软土地区进行建设的工程提供参考。

1 软土地基工程勘察

1.1 软土地基工程勘察阶段

1.1.1 可行性勘察

可行性勘察阶段的主要任务是通过地表观察、周围地理环境现场分析、土层干湿度检测等手段对软土地基情况进行判断[10]。可行性勘察阶段具体要点主要包含：

（1）结合工程施工区域的设计图，对周围地形、地貌以及地表/地下径流的分布信息进行综合梳理；

（2）应充分考虑软土路基的含水量，做好软土路基排水需求、公路工程整体夯实程度的勘察评定；

（3）结合工程实施的具体情况，做好软土路基基本状态的剖析，为后续工序的规划调整提供依据。

1.1.2 初步勘察

初步勘察主要是通过勘测点对软土地层情况的分析，虽然此种方式主要是通过若干个独立的勘察孔进行勘察，但最终分析时是对所有勘察孔的结果进行集中处理、整体分析[11]。初步勘察阶段的主要任务是查明软土地基工程建筑场地不良地质现象的成因、分布范围、危害程度及其发展趋势。初步勘察阶段的主要要点为：

（1）初步选定软土地基勘察地点，按照30m1个勘测点的标准进行测点设定；

（2）对于勘察环境相对复杂的情况，应加密勘察点位，将勘测点之间的距离缩小到15～20m；

（3）为避免勘察结果记录混乱，每完成1个区域的勘察点布设后，技术人员就进行一次集中勘察，并做好系统记录，以保障软土路基勘察活动能够保质保量完成。

1.1.3 详细勘察

详细勘察是指在基本查明软土场地地质情况的基础上，在具体位置进行钻探以分析软土路基的具体情况。详细勘察技术的要点可归纳为：

（1）根据软土地基条件、建筑项目重要程度以及勘察范围面积确定钻孔取样点数量和需要进行原位测试的钻孔数量；

（2）根据项目要求和软土地基情况确定钻孔取样点和原位测试点位的竖向间距，探孔的深度要满足探明软土地基主要受力层的要求；

（3）软土地基勘察期间应尽量避免集中性钻探，要借助专业的钻探手段进行岩石地层软土层取样，确保实现软土地基勘察的规范性和分析的有效性[12]。

1.2 软土地基勘察力学参数测定

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，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。在进行软土地基各项力学参数的测定时，现在增加了对变形参数的测试要求，且注重各个部分参数力学条件方面的整理。需要测定的力学参数包括地基承载力、夯实度、先期固结压力、压缩系数、回弹指数等。

力学参数测定过程中需要注意：

（1）进行各种试验时，应确保试验条件与工程实际条件尽可能相符合，包括土样的初始应力状态、应力变化速率、排水条件和应变条件；

（2）选择适当的测定手段，有条件的可以引进先进试验技术，缩短试验周期，按照标准进行系统性试验，确保所得参数真实有效。

1.3 软土地基工程勘察应注意的主要问题

1.3.1 全面考虑软土路基建设区域基本条件

进行软土地基工程勘察时，应全面综合考虑场地区域基本条件，包括勘察区域内地下水赋存情况、岩层结构分布情况、周边建筑环境、地下管线分布等，查明场地各岩土层的结构、成因、类别、分布、厚度及其他特征。查清各拟建物场地的暗浜（塘）及地下障碍物等不良地质现象的分布情况。查明场地埋深20m以内存在的饱和粉性土及砂土的分布情况，并判定其液化可能性及其液化等级。

1.3.2 综合勘察软土地基区域力学性质

技术人员应按照前期设定好的工程标准对软土地基力学参数进行进行全面勘察，查明拟建场地勘探深度内的地基岩土体分布规律、工程地质特征及其主要物理力学性质和场地水文地质条件，对场地地基稳定性进行综合评价，为基础设计及施工提供所需的岩土工程资料和参数。例如，对于桩基础，应通过综合综合勘察提出合理的桩型、桩径、桩端持力层、桩端入土深度，并估算单桩竖向承载力。对软土地基及地下水提出处理方案并进行论证，提供天然地基所需的承载力、变形计算指标及设计需要的其他参数，对设计和施工应注意的问题提出建议。

1.3.3 科学安排软土勘察现场管理工作

软土地基工程勘察期间，只有对软土路基勘察工作进行科学规划管理，才能确保勘察工作安全高效。软土路基现场管理工作是否到位，会对项目整体勘察效果产生直接影响。勘察现场管理是对现场人员队伍进行安排、对勘察现场状况进行监管、对勘察时出现的意外情况进行处理等，包括完善现场管理制度，明确人员职责和任务，结合现场安排巡查，排查安全隐患等。随着技术的发展，勘察管理工作可以引入BIM技术辅助开展，通过现场可视化和三维模拟，加强现场动态化管理。

2 软土地基处理

2.1 软土地基处理目的

（1）提高土的抗剪强度，即采取一定措施增加地基土的抗剪强度。在外荷载作用下，土体中将产生剪应力，当土中某点的剪应力达到土的抗剪强度时，土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动，发生剪切破坏，建筑物的地基或土坡就会失去整体稳定而发生土体滑动。

（2）降低地基压缩性，即减少地基的沉降或不均匀沉降。地基的沉降主要表现在以下方面：①填土或建筑物荷载使地基产生固结沉降；②作用于建筑物基础的负摩擦力引起建筑物沉降；③大范围地基的沉降和不均匀沉降；④基坑开挖引起邻近地面沉降；⑤地下水位下降导致地基产生固结沉降。

（3）改善地基的透水性，即提高地基土的透水性加快固结，或降低透水性以减少水压力作用。地基的透水性表现在堤坝、房屋等基础产生的地基渗漏以及基坑开挖过程中产生流沙和管涌。

（4）改善地基土的动力特性，即为防止地基液化，改善地基振动特性以提高地基的抗震性能。研究表明，地基土的动力特性表现为：①地震时饱和松散粉细砂将产生液化；②因交通荷载或打桩等原因而使邻近地基产生振动下沉。

2.2 软土地基主要处理方法和适用范围

软土地基处理方法包括：

（1）表层处理法。包括砂垫层法、反压护道法、土工聚合物处理法。当地表层软弱土层为砂土或亚黏土等，常采用表层压实加固，通过表层压实可以减少填土或地基表层松散土的孔隙体积，提高密实度，从而降低土的压缩性，提高其抗剪强度和承载力，其处理效果主要取决于土质、含水率等。

（2）换填土层法。包括开挖换填法、抛石挤淤法、爆破挤淤法。通过将不良地基土挖除，回填有较好压密特性的土进行压实或夯实，形成良好的持力层，从而改变地基的承载力特性。

（3）排水固结法。包括堆载预压法、砂井法、真空预压法、真空联合堆载预压、降低地下水位法、电渗排水法。通过在软土地基内设置排水通道，在地面设置排水层，将土层与大气隔开，用真空装置进行抽气，在地基的内外形成一种气压差，地基能够进行排水固结，保证土基稳定。

（4）复合地基法。包括碎石桩、水泥粉煤灰碎石桩、Y形沉管灌注桩、薄壁筒形沉管灌注桩、静压桩。利用水泥作为固化剂，与软土层地基组成一种复合式的地基，能够提升整体的压缩模量，减少地基的沉降量。

（5）加固土桩法。包括喷浆搅拌法、喷粉搅拌法、高压喷射注浆法。加固土桩适用于处理十字板抗剪强度不小于10kPa、有机质含量不大于10%的软土地基。

常见软土地基处理方法及适用范围见表1所示。

表1 常见软土地基处理方法及适用范围

3 结束语

综上所述，软土地基的工程勘察，涉及可行性勘察、初步勘察和详细勘察三个阶段，对力学参数测定有严格的要求，工作中不仅要全面考虑软土路基建设区域基本条件和力学性质，还要科学安排软土勘察现场管理工作。软土地基的处理，要以提高土体强度、降低地基压缩性、改善地基透水性、改善地基动力特性等为目标，为工程建设质量提供基础支撑。总之，软土地基勘察工作应准确把控每个勘察阶段和环节，采取科学合理的勘察手段，引进先进是试验技术和管理技术，确保勘察结果科学合理；软土地基处理应结合软土具体特征和工程具体要求选择合理的处理方法，确保地基处理后满足工程要求。