淺談軟土地區巖土工程勘察技術要點

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淺談軟土地區巖土工程勘察技術要點

【摘要】軟土是淤泥質土、淤泥的總體稱謂,由淤泥沉積物、腐殖質土組成,壓縮性較高。論文以軟土地區巖土工程為例,闡述了其勘察方案和要點,并對勘察技術的應用結果進行了進一步探究,希望能為軟土地區的巖土工程勘察工作提供一些參考。

【關鍵詞】軟土地區;巖土工程;勘察技術

1軟土地區巖土工程項目概述

某綜合管廊項目位于主干道沿線,全長4215.0m。整條線路采用雙艙結構,寬度為5562.2mm,高度為3152.2mm,埋深在地面以下5.8~6.5m,交叉口埋深12.3~13.8m。工程選擇明挖施工法,開挖深度最大為13.8m,最小為5.8m,綜合管廊頂板覆蓋土層厚度為2.3~3.2m。室外平整標高為3.8m,擬選擇樁基礎,工程頂板設計荷載為72.2~92.5kPa,交叉口位置設計荷載為112.2~203.5kPa。該項目建設區域的土層結構包括表層填土、淤泥質粉質黏土、粉細砂、中粗礫砂等,各土層性質見表1。

2勘察技術方案

2.1鉆機鉆探

鉆探是軟土地區巖土工程勘察的主要技術,根據鉆探目的,可以選擇不同口徑的鉆孔。比如,為采取原狀土樣,可以選擇口徑在91.0mm及以上的鉆孔;而為了鑒別地層,可以選擇口徑超過36.00mm的鉆孔。根據鉆孔形狀,選擇不同的垂直度測試標準。當鉆孔為垂直孔時,通常需要間隔50.00m進行一次垂直度測試,并保證偏差在±2.0°/(100.0m)以內;若為斜孔,則需要每間隔25.00m進行一次方位角、傾斜角記錄,并根據巖土工程的勘探設計要求進行偏差控制。同時,考慮到粉土、砂土層原狀土樣帶上地面勘探難度較大,勘察技術人員需要以無巖芯鉆進方式或無泵反循環方式,配合標準貫入器間斷取樣,并控制取樣間距在1.00m以內。在鉆機鉆探取樣后,為定量分析工程明挖深度范圍內土層的含水透水性能,需進行樣品滲透試驗。以工程開挖范圍內的填土、淤泥質粉質黏土、粉細砂為對象,進行土體水平方向、垂直方向滲透系數的測定[1]。

2.2靜力觸探

靜力觸探主要是在壓力裝置的幫助下,將帶有觸探頭的觸探桿壓入試驗土層。同時,利用量測系統測量土體貫入阻力,推測土的容許承載力、變形模量。這一方法主要用于粉細砂、中粗礫砂層勘探。采用數字化靜力觸探儀,配置圓錐錐底截面積、側壁面積分別為10.0cm2、300.0cm2的雙橋探頭,探頭圓錐尖角傾斜度為60.0°。

2.3室內試驗

室內試驗主要依據GB/T50123—2019《土工試驗方法標準》,對勘察取得的粉質黏土原狀土樣進行室內物理力學性質測試,測試項目包括天然重度、干密度、含水量、液限、塑性指數、孔隙比、飽和度等。測試時,主要利用實驗室內準備的直剪儀或環剪儀等強度測試儀器,以及側限壓縮儀(變形參數測定)、三軸儀(固結強度)或雙聯中壓固結儀等儀器,并依據儀器使用說明書及現有操作標準進行操作?;疚锢硇再|實驗可以劃分為液塑限試驗、固結壓縮實驗、基本物理指標試驗(含水量、土粒重)幾個部分[2]。

3勘察技術要點

3.1勘察點布置

在勘察點布置時,勘察技術人員應根據軟土成因類型,結合地基復雜程度,確定勘察點位。一般勘察點位之間的距離應在30.0m內,若土層變化較為復雜,則應適當增加勘察點分布密度。

3.2取樣

在取樣前,勘察技術人員應通過現場踏勘,規劃勘察儀器的進入與退出路線。同時,掌握場地環境,明確鉆探用水來源,并劃定器材、遺棄物放置方位,保證勘察工作結束后現場原樣可恢復。同時,勘察技術人員應依據周正、穩固、水平的原則有序安裝勘察機械。若為鉆機安裝,應保證立軸與測定鉆孔呈90°,避免在高空架線高度低于10.0m的區域內鉆探。

3.3勘察操作

在室內標準固結壓縮試驗開展前24h,勘察技術人員應選擇真空抽氣飽和容器進行抽氣飽和操作,以保證原狀土體飽和度超過95.0%。在試驗操作過程中,為了避免土樣被大量擾動,操作人員應在確定試驗土樣面積(20.0m2)之后,依據25.0kPa、50.0kPa、100.0kPa、200.0kPa、300.0kPa、400.0kPa、600.0kPa、800.0kPa的荷載施加等級進行荷載施加,控制土體壓縮變形幅度小于0.01mm/h。同時,利用TSW-3土工試驗微機數據采集處理系統,自動采集參數,以規避因人工采集數據而引發的結果誤差。

4勘察結果分析

4.1鉆探滲透試驗結果

在鉆探取樣后,準備TST-70型滲透儀以及秒表、天平、木槌等附屬設備,裝好儀器并確定儀器不漏水后,放入濾紙并關閉止水夾,精確稱定原狀土樣(1.0g)分層裝入儀器內,每層裝填完畢后從調節管位置進水到土樣頂面,致使最后一層土樣高出上測壓管孔3.5cm±0.5cm。量測土樣頂面、筒頂剩余高度后,由供水管繼續向圓筒頂面供應水源,促使水面自始至終保持與滲透儀器頂面在同一水平線上,此時調低調節管高度,獲得自下向上的滲流。穩定后記錄測壓管水位并計算水位系數。通過對試驗結果進行統計,得出結果見表2。由表2可知,工程淺部原狀土層透水性能較差,需要選擇級配較好的砂石墊層進行淺層原狀土的換填處理。進而分層壓實,為后續樁基施工提供良好條件。

4.2靜力觸探結果

通過靜力觸探,得出各土層靜力觸探力學指標范圍見表3。如表3所示,結合工程土質特點以及擬建樁基礎形式,可以依據TBJ37—1993《靜力觸探技術規則》中提出的雙橋探頭的探頭錐尖阻力和側壁摩擦阻力估算方法,確定混凝土鉆孔樁單樁容許承載力P。P的計算公式為:P=(αPsA+UΣβifsihi)/k(1)式中,α為樁端阻力綜合修正系數,樁直徑小于650.0mm時,α=570.70Ps-0.93,樁直徑大于650.0mm時,α=20.46Ps-0.55;Ps為探頭錐尖阻力,N;A為樁徑,mm;U為樁周長,mm;βi為樁側阻力綜合修正系數,樁直徑小于650.0mm時,βi=21.22fsi-0.75,樁直徑大于650.0mm時,βi=3.49fsi-0.40;fsi為樁周分層土探頭側摩擦阻力;hi為分層土厚度;k為安全系數,若選擇樁承載力為主,k=2,若選擇摩擦阻力為主,k=2.5?;谝阎獏?,可以選擇長度為58.0m的樁,將其嵌入第三層粉細砂或第四層中粗礫砂中。

4.3室內試驗結果

通過室內試驗,得出結果見表4。通過對表4進行分析可知,軟土地區在天然狀態下孔隙較大、含水量較高、干密度較小,處于飽和狀態。結合其塑性指數可知,土樣處于流塑狀態,在壓力作用下體積變化較為顯著,沉降變形幅度較大。

5結語

綜上所述,工程埋深較大、荷載較小,應根據靜力觸探結果進行分段施工。并在室內試驗結果數值較高點位鋪設降水管路,設置支護措施,以規避基槽長時間雨水浸泡問題,保證土層穩定性。同時,根據鉆探結果,應選擇超過0.94的壓實系數進行分層換填壓實,進而澆筑鋼筋混凝土剛性墊層,再配合道路交叉口復雜基坑的深層水泥攪拌處理,以保證基層穩固性。

【參考文獻】

[1]任洪靖.淺談土地區某地鐵站巖土工程勘察應注意的問題[J].西部探礦工程,2019(10):26-28.

[2]曾超.軟土地區大型沉井、長距離曲線頂管巖土工程勘察案例研究:以上海為例[J].工程技術研究,2018(4):25-26.

作者:夏飛躍 單位:江西有色建設集團有限公司

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