軟弱層的劃分在巖土工程勘察工作中的應用及處理分析

周豪

【摘要】巖土工程勘察主要是查明場地的地層結構、空間變化和物理學性質(zhì)，為巖土工程提供巖土參數(shù)，特別是對軟弱層的勘察，只有對其劃分準確，才能科學有效的進行處理，保證巖土工程的質(zhì)量。本文主要介紹了軟弱層的劃分方法和常用的軟弱層處理方式，并通過工程實例對軟弱土層的處理進行了進一步的討論和分析。

【關鍵詞】巖土工程勘察；軟弱層；劃分；處理

對巖層進行合理的劃分，才能夠使勘察的結果得到有效的應用，若劃分存在錯誤或者不合理都有可能對工程造成影響，甚至引發(fā)事故。如對軟土層的勘察遺漏或者劃分不當就會造成工程的安全性和穩(wěn)定性的降低。

一、軟弱層的劃分方法

通常情況下，隨著土層的加深，基地的附加應力就會減小而承載力則相應的增大，但是軟弱下臥層的下層承載力卻小于上層的承載力。對軟弱層的勘察和劃分主要有兩種方法，一是進行野外勘察編錄，二是進行室內(nèi)分析整理。

1、野外勘察編錄

巖土勘察的野外記錄工作十分重要，進行野外勘察編錄時，首先根據(jù)探井顯示的地層順序由上而下進行地層的描述。對于地層厚度>50cm的，需要進行單獨的描述；出露厚度為10-50cm的薄層，需要對其位置、厚度以及狀態(tài)進行描述，尤其應避免孔位厚度較小而不對其進行描述的情況發(fā)生；對于厚度<10cm的軟弱層位、標志層位也應該進行描述。

2、室內(nèi)分析整理

室內(nèi)的分析整理應對探井的記錄進行檢查和整理，并通過地質(zhì)測繪、資料的調(diào)查、原位測試與室內(nèi)試驗進行巖土的分層。通常根據(jù)兩級單元對巖土進行分層，將不同地質(zhì)時期和地質(zhì)成因的巖土劃分為一級，再對一級單元內(nèi)的巖土依據(jù)其巖性、空間分布和狀態(tài)進行二級的劃分。

二、常用的軟弱層處理方法

（一）夯實法

夯實法主要利用夯錘進行夯擊，通過對土層產(chǎn)生巨大的沖擊力和應力使得土中的孔隙被壓縮，并實現(xiàn)局部的液化。夯擊點的周圍由于產(chǎn)生了縫隙，從而形成了良好的排水通道，使得土中的水和氣體得以排出，這樣土體就容易固結，降低了范圍內(nèi)的壓縮性，提高承載力。夯實法相對來說比較簡單，適用性廣，容易操作，效果也比較明顯，但是夯擊時發(fā)出的噪音較大對周圍的建筑施工存在影響。此外，夯實法的使用還容易受到如地道施工以及通信、給排水管道等因素的影響。

（二）換填墊層法

換填墊層法使用比較廣泛，該方法使用時對土層有一定的要求，即軟弱層的厚度應<3.0m，并根據(jù)場地的實際情況選擇墊層的材料，墊層材料主要有砂石、繪圖、粉質(zhì)粘土和礦渣等。墊層的厚度根據(jù)置換的軟弱層厚度與下臥層的承載力來決定（其中承載力通過現(xiàn)場靜載試驗來確定）；墊層底面的附加壓力通過有關計算來確定，寬度應滿足應力擴散的要求，底面的兩側向上，并按照要求放坡；墊層頂面應超出基礎底邊30cm以上。同時應根據(jù)壓實系數(shù)來確定墊層的壓實標準。該方法直觀簡單、容易操作，對設備和技術沒有專門的要求，并且施工質(zhì)量容易控制。

（三）深層攪加固法

攪拌攪拌加固法是通過水泥和石灰等材料的使用，將其作為固化劑在深層攪拌機械的攪拌下將固化劑與軟土進行拌合，使固化劑與軟土之間發(fā)生的一系列物力化學反應，從而讓軟土變硬成為整體性和穩(wěn)定性良好并且具有一定強度的地基。該方法速度快、效果好，后期無明顯的沉降，同時噪音小、無振動，對周圍的建筑影響較小，但該方法開挖深度較大，費用較高。

這幾種方法對于軟土層的處理都是有效的，在實際施工中應根據(jù)實際需要進行方法的選擇，充分利用方法的優(yōu)勢，確保工程的質(zhì)量。

三、工程實例

（一）換填墊層法

某研究所科研大樓基坑工程，場地位于濱海淺灘，通過巖土勘察發(fā)現(xiàn)地層至上而下分別為素填土，淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土，強風化巖。場地內(nèi)素填土中含有松散巖石上層滯水帶，地下水位埋深0.1-3.0m，水位標高2.65-4.37m。由于土質(zhì)軟弱，機械就無法行走，同時軟弱土層較淺僅為5m，以下部分為高強度的強風化巖，而基坑的開挖深度為10m，這都為開挖和支護施工造成了困難。

1、基坑換填墊層

由于場地內(nèi)的軟弱土層較淺，因此主要采用建筑垃圾等廢料，沿著基坑周邊的一定寬度置換掉所有的淤泥質(zhì)軟土（圖1），換填墊層后進行放坡開挖，而下部的巖體則仍然采用土釘進行支護。為了得出最小的換填量，確定換填的寬度，因此需要對上部的換填土進行穩(wěn)定性分析，參數(shù)取值為自然重度26kN/m3，黏聚力2.7kPa，內(nèi)摩擦角30°，得出不同坡度下的邊坡安全系數(shù)。

2、換填施工

第一步，進行換填試驗。在換填區(qū)的東側利用挖掘機挖出倒梯形換填區(qū)用作換填試驗，該換填區(qū)的長度、下底和上口的寬度分別為15.0m、4.0m和12.0m，深度為5.0m。將換填料（風化砂和石渣）分層填入并壓實。第二天對換填部位開挖，按照1：0.8進行放坡并觀察。邊坡成型質(zhì)量達到設定目標。

第二步，進行分段換填。在換填試驗成功以后，對整個的換填區(qū)域進行換填，換填按照分段換填的方式進行，根據(jù)指定的方案，由兩組機械從基坑東側中部分別向兩側換填并壓實，每段的換填長度應控制在15.0m以內(nèi)。

（二）深層攪拌加固法

某立交橋工程施工，施工開挖深度為4.8-7.5m，經(jīng)巖土勘察發(fā)現(xiàn)該處具有淺部存在一層4.2-11.3m的淤泥層，處于飽和流塑狀態(tài)，呈高壓縮性，孔隙比很大，承載力極低，因此采用深層攪拌加固法進行軟弱層的處理。

1、承載力特征值計算

根據(jù)巖土勘察提供的參數(shù)和詳細的資料，對土層的厚度、埋深、含水量和有機質(zhì)等進行了分析，結合工程的設計要求，對加固處理的范圍和要求進行了確認，并通過試驗確定了固化劑與其摻入的比例。由于深沉攪拌加固法形成的樁體具有一定的半剛性，因此地基承載力特征值可以通過 來確定。其中m為面積置換率，Ap為樁的面積，fsk為樁間土承載力特征值；β為樁間土承載力折減系數(shù)，Ra為單樁豎向承載力特征值。通常采用正方形與等邊三角形進行布樁，樁數(shù)應滿足 ，其中n為攪拌樁數(shù)，A為基礎底面積。

結束語

軟弱層的劃分存在錯誤或者疏漏會對建筑施工產(chǎn)生較大的影響，如引起建筑為的傾斜、開裂或者坍塌等，因此對軟弱層進行處理就變得尤其重要。通過選擇合適的方法對軟弱層進行處理，才能夠有效的保證建筑物的安全和穩(wěn)定。

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