某橋位區(qū)軟土工程地質(zhì)特征

孫文斌，馮永勝

吉林省水文地質(zhì)調(diào)查所，吉林 長(zhǎng)春市130012

1 工程概況

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，大量的工業(yè)民用建筑交通設(shè)施如道路、碼頭、機(jī)場(chǎng)、不斷的興建，尤其是高速公路的建設(shè)不能占用良田土地，通過的是灘涂、濱海軟土地區(qū)，這些地區(qū)的表層一般分布淤泥類軟土層。由于軟土工程性質(zhì)極差，在其上建筑施工時(shí)極易剪切滑動(dòng)和對(duì)橋梁樁基的負(fù)摩擦，從而危及工程建筑的安全。目前評(píng)價(jià)軟土地基穩(wěn)定性的方法很多，理論上多采用極限平衡理論，用穩(wěn)定系數(shù)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上，強(qiáng)度上參數(shù)很難準(zhǔn)確確定，故有此得出的結(jié)論往往與實(shí)際之間存在較大差別，隨著現(xiàn)場(chǎng)測(cè)設(shè)技術(shù)和取樣設(shè)備的發(fā)展，目前在軟土施工時(shí)多采用取樣試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)十字板、標(biāo)貫、靜力觸探等原位測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，以保證施工的順利進(jìn)行。

橋位區(qū)地處濱海地區(qū)，軟土較為發(fā)育，埋深較淺，為濱海相沉積，厚度較大，局部混有少量貝殼等。

2 軟土工程地質(zhì)特征

2.1 地形地貌

橋位區(qū)所處地貌為沖洪積平原地貌，地勢(shì)較為平坦開闊，地下水水位埋深較淺，一般在2 m 左右，地層分布自上而下分為四層，即人工素填土層、淤泥層、沖洪積層、軟土層、殘積層，淤泥層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、下部細(xì)砂等。

2.2 軟土物理性質(zhì)指標(biāo)

通過對(duì)橋位區(qū)的工程地質(zhì)勘察，以及對(duì)橋位區(qū)軟土取樣試驗(yàn)進(jìn)行分析，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，對(duì)各個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行繪制直方圖，并對(duì)十字板剪切試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸方程分析，得到了較好的效果。詳見圖1～8。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)及強(qiáng)度指標(biāo)的變化圖綜合分析，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的天然含水量的變異系數(shù)為0.17，變異性等級(jí)為低，主要分布在30%～40%范圍內(nèi)，天然孔隙比的變異系數(shù)為0.16，變異性等級(jí)為低，主要分布在0.9～1.2 范圍內(nèi)，壓縮系數(shù)變異系數(shù)為0.28，變異性等級(jí)為中等，主要分布在0.5～0.7 范圍內(nèi)，壓縮模量的變異系數(shù)為0.40，變異性等級(jí)為高，主要分布在2.0～4.0 MPa 范圍內(nèi)，直剪粘聚力的變異系數(shù)為0.38，變異性等級(jí)為高，數(shù)據(jù)比較離散，主要分布在9.0～14.0 范圍內(nèi)，內(nèi)摩擦角的變異系數(shù)為0.22，變異性等級(jí)為中等，主要分布在7.0～9.0 范圍內(nèi)，十字板剪切強(qiáng)度及殘余剪切強(qiáng)度隨深度由小變大，剪切強(qiáng)度回歸方程為Y=0.076x+0.5，R 2=0.9313，殘余剪切強(qiáng)度回歸方程為Y=0.224 7x+0.5，R 2=0.844 7。

圖1 含水量變化直方圖Fig.1 The change histogram of water content

圖2 天然孔隙比變化直方圖Fig.2 The change histogram of natural void ratio

圖3 壓縮系數(shù)變化直方圖Fig.3 The change histogram of coefficient of compressibility

圖4 壓縮模量變化直方圖Fig.4 The change histogram of modulus of compression

圖5 粘聚力變化直方圖Fig.5 The change histogram of cohesive strength

圖6 內(nèi)摩擦角變化直方圖Fig.6 The change histogram of internal friction angle

圖7 十字板剪切強(qiáng)度與深度變化關(guān)系曲線Fig.7 The change relationship curve of shear strength and depth of vane

圖8 十字板殘余剪切強(qiáng)度與深度變化關(guān)系曲線Fig.8 The change relationship curve of shear strength and depth of vane residual

由于該場(chǎng)地存在軟弱地基，故鉆探時(shí)結(jié)合靜探試驗(yàn)及十字板剪切試驗(yàn)，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的平均標(biāo)貫擊數(shù)N=4.0 擊，天然含水量ω ＝36.50%，天然孔隙比e ＝1.02，壓縮系數(shù)α0.1～0.2 ＝0.56，壓縮模量Es 0.1～0.2 ＝3.63 MPa，直剪粘聚力Cq＝10.10 kPa，內(nèi)摩擦角φq ＝7.50，十字板剪切強(qiáng)度指標(biāo)Cu=21.6 kPa, Cu=6.55 kPa，錐探阻力qc ＝0.48 MPa，側(cè)阻力fs ＝14.42 MPa，通過各個(gè)成果對(duì)比，該地層基本相符，確定該地層存在2.4～4.6 m 厚的軟土，部分夾有少量粉質(zhì)粘土及混有少量粉土。具體物理指標(biāo)詳見上圖。

2.3 軟土路基處理

軟土地基處理可選用機(jī)械壓夯實(shí)、堆載預(yù)壓、塑料排水帶或砂井真空預(yù)壓、換填墊層或復(fù)合地基等方法。處理后的地基承載力應(yīng)通過試驗(yàn)確定。在我國(guó)高等級(jí)公路的軟土地基處理中，常用的方法主要有粉噴樁、砂墊層法、豎向排水法（袋裝砂并、塑料排水板）、加鋪土工織物（土工布、土工格柵）、碎石樁、砂樁、深層攪拌、強(qiáng)夯等。采用最多的是砂墊層+袋裝砂井（或塑料排水板）土工布的處理辦法，可以得到比較經(jīng)濟(jì)且效果較佳的結(jié)果。

在軟土地基上修筑公路和橋梁并不都會(huì)發(fā)生問題、只要設(shè)計(jì)和施工措施得當(dāng)，就可以保證路堤、橋梁的穩(wěn)定和使用效果。軟土地基上路堤的設(shè)計(jì)與施工方案，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ痰刭|(zhì)條件、材料供應(yīng)、投資環(huán)境、工期要求和環(huán)境保護(hù)等因素，按照因地制宜、就地取材、分期修建、綜合處治的原則進(jìn)行充分論證，使設(shè)計(jì)和施工方案達(dá)到技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理。

通過施工方案比較以及結(jié)合場(chǎng)地軟土的工程地質(zhì)特征，且構(gòu)造物為大橋，因此本次建議對(duì)橋頭軟土進(jìn)行噴粉樁處理。在粉噴樁施工時(shí)一定嚴(yán)格按著設(shè)計(jì)及粉噴樁施工技術(shù)要求操作，

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）軟土地基的性質(zhì)因地而異，因?qū)佣悾豢深A(yù)見性大。在設(shè)計(jì)、施工過程中，稍有疏忽就會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量事故。因此，對(duì)于軟土的工程地質(zhì)性質(zhì)的研究十分必要，只有得到軟土的物理性質(zhì)指標(biāo)，才能合理的對(duì)軟土進(jìn)行適當(dāng)處理。

（2）該橋位區(qū)的淤泥屬于高含水量，高壓縮性，低強(qiáng)度土層，必須對(duì)地基的穩(wěn)定性作出合理的評(píng)價(jià)。

（3）在綜合分析原位測(cè)試和試驗(yàn)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果時(shí)，不能單一的以一種數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)，要充分考慮各種因素的影響，即原位測(cè)試的準(zhǔn)確性和原樣擾動(dòng)的程度，以免影響數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確程度。

（4）由于各種評(píng)價(jià)結(jié)果僅在一定范圍內(nèi)一致，對(duì)于重要工程，建議采用多種方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。使得結(jié)論盡量與實(shí)際情況一致。

[1] 常士驃,等.工程地質(zhì)手冊(cè)（第四版）[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[2] 林在貫,等.巖土工程手冊(cè)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994.

[3] 張倬元,等.工程地質(zhì)分析原理[M].北京:地質(zhì)出版社，1994.