關(guān)于工程地質(zhì)勘察中的問題思考

賴小偉

（浙江省工程勘察院，浙江 寧波 315012）

1 不良土質(zhì)的工程地質(zhì)特性

在工程地質(zhì)勘察中，主要遇到的是第四紀(jì)堆積物。它大多是以陸相為主的松散堆積物，其次是濱海相堆積物及人工堆積物。按成因類型主要分為殘積物、崩積物、坡積物、洪積物、沖積物、巖溶溶洞堆積物、冰積物、凍土堆積物、風(fēng)積物、湖沼堆積物、火山堆積物、構(gòu)造堆積物及濱海相堆積物。下面就幾種常見的成因不良的土質(zhì)及對工程性能影響較大的填土特性作一簡要敘述。

1.1 軟弱粘性土：它是由第四紀(jì)后期形成的海相、瀉湖相、三角洲相和湖沼相沉積物。其特點是天然含水量高、孔隙比大、抗剪強(qiáng)度低、壓縮性高、滲透系數(shù)小、承載力低、沉降變形大且沉降穩(wěn)定時問較長。

1.2 飽和粉細(xì)砂、飽和粉土：它是由第四紀(jì)全新統(tǒng)新近沉積的。其特點是結(jié)構(gòu)較松散，在靜載荷作用下有較高的強(qiáng)度，但在振動和地震力的作用下，其超孔隙水壓力突然增高使顆粒間的有效應(yīng)力大大降低，在土中排水條件不暢的情況下，使土粒處于懸浮狀態(tài)而使土體產(chǎn)生液化有可能產(chǎn)生液化沉陷而使土的承載力降低及地基失穩(wěn)。因此，應(yīng)查明飽和粉細(xì)砂及飽和粉土的液化謙度、液化層分布范圍及液化等級

1.3 濕陷性黃土：它是由風(fēng)積的一種黃色堆積物，其特點是質(zhì)地均一、疏松、大孔隙結(jié)構(gòu)、垂直節(jié)理發(fā)育、多鈣質(zhì)結(jié)核 土在自重應(yīng)力下或在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下遇水后土的結(jié)構(gòu)迅速破壞而產(chǎn)生附加下沉和崩解。濕陷性黃土分為自重濕陷性黃土及非自重濕陷性黃土。

1.4 膨脹土：是指土遇水膨脹，失水收縮的一種高塑性粘士，其主要特點是具有較大的脹縮變形性，且膨脹與收縮具有可逆性。

1.5 雜填土：主要是由人類活動形成的無規(guī)律堆積物。特點是成分復(fù)雜，顆粒不均勻，孔隙較大，厚度差異大，較疏松及不均勻。按其成分可分為生活垃圾、建筑垃圾和工業(yè)垃圾。

2 軟土地基勘察的技術(shù)要點分析

2.1 地面調(diào)查測繪

要完成以下要點:軟土地基分布路段的地形、地貌及第四紀(jì)地層沉積的關(guān)系;軟土的成因類型、分布范圍、基底地層的性質(zhì);軟土層內(nèi)的砂夾層的厚度、顆粒組成及排水性能；軟土層的埋深、厚度及上下層間的性質(zhì)；地下水類型、埋深、補(bǔ)給與排波情況,以及地下水與地表水的水力聯(lián)系；在軟土地基上已建成建筑物在附加應(yīng)力作用下,對地基強(qiáng)度及變形的影響程度,以及地基處治措施。

2.2 勘探點布置和深度

勘探點布置宜根據(jù)成因類型和地基復(fù)雜程度確定,勘探點的間距不宜大于30 m；當(dāng)土層變化復(fù)雜時,應(yīng)予加密。對勘探點的深度,不要簡單地按地基壓縮層的計算深度確定,而提出根據(jù)地質(zhì)條件、建筑物特點、可能的基礎(chǔ)類型來確定。此外還應(yīng)預(yù)計到可能采取的地基處理方案的要求。

2.3 勘探手段以鉆探取樣與原位測試相結(jié)合為原則

①鉆探。鉆探是巖土工程中劃分土層最重要、最關(guān)鍵的一環(huán),對軟土取樣采用薄壁取土器靜壓法,從取樣至試驗的全過程,必須采取有效的措施,保證樣品不受擾動、變形、水分流失等其它外界因素的影響；對細(xì)砂層采用標(biāo)準(zhǔn)貫入器取樣,并選取有代表性的地段采用薄壁取土器采取三件以上的原狀砂樣進(jìn)行顆粒分析及粘粒含量測定。

②原位測試。宜采用靜力觸探、十字板剪切試驗。在軟土地區(qū)用原位測試取代相當(dāng)數(shù)量的鉆孔,不僅減少鉆探取樣和土工試驗的工作量,縮短勘察周期,而且可以提高勘察質(zhì)量。靜力觸探是軟土地區(qū)十分有效的原位測試方法。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗對軟土并不適用,但可用于軟土中的砂土層、硬粘性土等。對暗埋的塘、浜、溝、坑穴等宜采用輕型動力觸探。

2.4 軟土的力學(xué)性質(zhì)參數(shù)的測定

按巖土工程類別及勘察階段采用一種或多種手段測定土的力學(xué)參數(shù),這些手段包括室內(nèi)土工試驗、原位測試、間接經(jīng)驗推算、原型觀測反分析等。試驗土樣的初始應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力變化速率、排水條件和應(yīng)變條件均應(yīng)盡可能與工程的實際條件相模擬。對正常固結(jié)的軟土應(yīng)在自重應(yīng)力下預(yù)固結(jié)后再作不固結(jié)不排水三軸剪切試驗。增加了對變形參數(shù)的測試要求。變形參數(shù)包括:先期固結(jié)壓力、壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)。有關(guān)固結(jié)問題的有固結(jié)系數(shù)、有經(jīng)驗時也可用快速固結(jié)試驗(包括等加荷速率、等應(yīng)變速率、等水力梯度等),以便引進(jìn)先進(jìn)試驗技術(shù),縮短試驗周期。

3 地基基礎(chǔ)方案的選擇

地基方案選擇主要目的是為了滿足上部結(jié)構(gòu)對地基的要求，提高軟弱地基的承載能力、防止剪切破壞使地基失穩(wěn)、防止沉降量過大及不均勻沉降的產(chǎn)生。消除黃土的濕陷性，減輕膨脹土的脹縮性，消除地基土的振動液化沉陷影響。

3.1 天然地基

在工程建設(shè)中，應(yīng)充分利用地基土的工程地質(zhì)條件，盡可能地選用天然地基。自然界的土一般部是在沉積循環(huán)中成層出現(xiàn)的，每層土的地基承載力及物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)差別較大，在考慮選用天然地基時，應(yīng)結(jié)合基礎(chǔ)形式及上部結(jié)構(gòu)綜合考慮。首先應(yīng)選擇上部承載力較高的土層作為天然地基持力層，并驗算其下臥層的承載力是否滿足要求，如不滿足要求，可使基礎(chǔ)盡量淺埋，以增加持力層的厚度。對于地質(zhì)復(fù)雜。土質(zhì)不均、地基軟弱、建筑物荷載很大或結(jié)構(gòu)荷載相差懸殊時，即使承載力滿足要求也需進(jìn)行變形驗算，兩者均滿足要求時方可選天然地基。對于經(jīng)常受水平荷載作用的高聳構(gòu)(建)筑物、擋土結(jié)構(gòu)以及建造在斜坡上的建(構(gòu))筑物或開挖深基坑及遇有軟弱土層時，需進(jìn)行穩(wěn)定性驗算，滿足要求后方可選用天然地基。

3.2 軟弱粘性土

對于面積不大及埋藏較淺的軟弱粘性土可挖除后回填或?qū)⒒A(chǔ)加深，對于寬度不大的條形基礎(chǔ)可采用基礎(chǔ)地梁跨越。對于厚度較大的軟弱粘性土可采用換土墊層法、灰土樁、深層攪拌法、對于軟弱粘性土下部為不含水砂層時可采用砂樁及排水固結(jié)法。

3.3 飽和粉細(xì)砂、飽和粉土

處理液化地基土?xí)r，不能遇見有液化場就全部消除液化沉陷影響，應(yīng)根據(jù)液化等級及建筑物的性質(zhì)綜合確定處理方案。如對于丁類建筑物輕微及中等液化場地可不采取措施，嚴(yán)重液化場地可對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理。對于丙類建筑物輕微液化及中等液化場地可加強(qiáng)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重液化場地應(yīng)全部消除液化沉陷或部分消除液化沉陷影響并且對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理。對于乙類建筑物輕微液化場地可部分消除液化沉陷或?qū)A(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理。中等液化場地可部分消除液化沉陷且對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理。嚴(yán)重液化場地應(yīng)全部消除液化沉陷影響。對于需全部消除液化沉陷影響的場地，處理深度應(yīng)大干液化深度下限，改善排水條件和增加土的密實度是處理液化地基的有力措施。振沖擠密碎石樁及振沖置換碎石樁可有效地消散超孔隙水壓力，增加土的密實度。強(qiáng)夯法和灌漿法可增加土的密實度。也可采用樁基礎(chǔ)將樁端深入液化深度以下穩(wěn)定的土層中。

3.4 膨脹土

膨脹土具有膨脹與收縮性，壓力和含水量是影響膨脹與收縮的重要因素。此類土應(yīng)調(diào)查當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件和區(qū)域氣候條件，測定土的含水量、自由膨脹率和不同壓力下的膨脹率，確定地基的脹縮等級。根據(jù)場地的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件的復(fù)雜程度、以及對建筑物產(chǎn)生的影響可選用天然地基，因荷載較大的建筑物能抵消地基的膨脹力，起到控制地基變形的作用，使地基變形變小，選用天然地基時，最好選擇三層以上的建筑物。對需進(jìn)行處理的膨脹土，應(yīng)考慮濕陷深度、厚度及地下水位的影響。①當(dāng)膨脹土埋藏在地表下3 m左右且膨脹土較厚或地下水位較深時，盡量利用上部的地基土，將基礎(chǔ)淺埋，合理選擇基礎(chǔ)形式，減小地基脹縮變形量。②當(dāng)膨脹土埋藏在地表下2-3m，土層厚度在l2m時，可全部挖除膨脹土并用無脹縮的粘性土、灰土及砂替換。③當(dāng)膨脹土埋藏較淺但土的厚度較大時，可采用換土墊層法進(jìn)行處理。④當(dāng)膨脹土埋藏較深且土的承載力滿足不了較高層數(shù)及載荷較大的建筑物的要求，可采用樁基礎(chǔ)。