巖土輔導(dǎo)：公路軟基鑒別、處治及檢測(cè)方法(1)

　　本文介紹了高速公路軟基土質(zhì)的基本性質(zhì)及鑒別方法，對(duì)軟基處治的材料質(zhì)量提出了要求，同時(shí)還闡述了軟基處治及檢測(cè)方法。

　　關(guān)鍵詞：高速公路;軟基;鑒別;處治;檢測(cè)

　　一、概述

　　軟土主要是由天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質(zhì)所組成的土。對(duì)淤泥的解釋是，在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積并含有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒土，其天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.5;當(dāng)天然孔隙比小于1.5而大于1.0時(shí)稱為淤泥質(zhì)土。對(duì)于泥碳的解釋是，喜水植物遺體在缺氧條件下，經(jīng)緩慢分解而形成的泥沼覆蓋層。其特點(diǎn)是持水性大，密度較小。

　　二、軟土的組成和狀態(tài)特征

　　軟土泛指淤泥及淤泥質(zhì)土，是第四紀(jì)后期于沿海地區(qū)的濱海相、瀉湖相、三角洲相和溺谷相，內(nèi)陸平原或山區(qū)的湖相和沖擊洪積沼澤相等靜水或非常緩慢的流水環(huán)境中沉積，并經(jīng)生物化學(xué)作用形成的飽和軟粘性土。軟土的組成和狀態(tài)特征是由其生成環(huán)境決定的。由于它形成于上述水流不通暢、飽和缺氧的靜水盆地，這類(lèi)土主要由粘粒和粉粒等細(xì)小顆粒組成。淤泥的粘粒含量較高，一般達(dá)30%～60%。粘粒的粘土礦物成分以水云母和蒙德石為主，含大量的有機(jī)質(zhì)。有機(jī)質(zhì)含量一般達(dá)5%～15%，最大達(dá)17%～25%。這些粘土礦物和有機(jī)質(zhì)顆粒表面帶有大量負(fù)電荷，與水分子作用非常強(qiáng)烈，因而在其顆粒外圍形成很厚的結(jié)合水膜，且在沉積過(guò)程中由于粒間靜電荷引力和分子引力作用，形成絮狀和蜂窩狀結(jié)構(gòu)。所以，軟土含大量的結(jié)合水，并由于存在一定強(qiáng)度的粒間連結(jié)而具有顯著的結(jié)構(gòu)性。

　　由于軟土的生成環(huán)境及粒度、礦物組成和結(jié)構(gòu)特征，結(jié)構(gòu)性顯著且處于形成初期，呈飽和狀態(tài)，這都使軟土在其自重作用下難于壓密，而且來(lái)不及壓密。因此，不僅使之必然具有高孔隙性和高含水量，而且使淤泥一般呈欠壓密狀態(tài)，以致其孔隙比和天然含水量隨埋藏深度很小變化，因而土質(zhì)特別松軟。淤泥質(zhì)土一般則呈稍欠壓密或正常壓密狀態(tài)，其強(qiáng)度有所增大。

　　淤泥和淤泥質(zhì)土一般呈軟塑狀態(tài)，但當(dāng)其結(jié)構(gòu)一經(jīng)擾動(dòng)破壞，就會(huì)使其強(qiáng)度劇烈降低甚至呈流動(dòng)狀態(tài)。因此，淤泥和淤泥質(zhì)土的稠度實(shí)際上通常處于潛流狀態(tài)。

　　三、軟土的物理力學(xué)特性

　　1、高含水量和高孔隙性

　　軟土的天然含水量一般為50%～70%，最大甚至超過(guò)200%。液限一般為40%～60%，天然含水量隨液限的增大成正比增加。天然孔隙比在1～2之間，最大達(dá)3～4。其飽和度一般大于95%，因而天然含水量與其天然孔隙比呈直線變化關(guān)系。軟土的如此高含水量和高孔隙性特征是決定其壓縮性和抗剪強(qiáng)度的重要因素。

　　2、滲透性弱

　　軟土的滲透系數(shù)一般在i×10-4～i×10-8cm/s之間，而大部分濱海相和三角洲相軟土地區(qū)，由于該土層中夾有數(shù)量不等的薄層或極薄層粉、細(xì)砂、粉土等，故在水平方向的滲透性較垂直方向要大得多。

　　由于該類(lèi)土滲透系數(shù)小、含水量大且飽和狀態(tài)，這不但延緩其土體的固結(jié)過(guò)程，而且在加荷初期，常易出現(xiàn)較高的孔隙水壓力，對(duì)地基強(qiáng)度有顯著影響。

　　3、壓縮性高

　　軟土均屬高壓縮性土，其壓縮系數(shù)a0.1～0.2一般為0.7～1.5MPa-1,最大達(dá)4.5MPa-1(例如渤海海淤)，它隨著土的液限和天然含水量的增大而增高。由于土質(zhì)本身的因素而言，該類(lèi)土的建筑荷載作用下的變形有如下特征：

　　(1)變形大而不均勻

　　(2)變形穩(wěn)定歷時(shí)長(zhǎng)

　　4、抗剪強(qiáng)度低

　　軟土的抗剪強(qiáng)度小且與加荷速度及排水固結(jié)條件密切相關(guān)，不排水三軸快剪所得抗剪強(qiáng)度值很小，且與其側(cè)壓力大小無(wú)關(guān)。排水條件下的抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)程度的增加而增大。

　　5、較顯著的觸變性和蠕變形。

　　四、軟土的鑒別

　　1、建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)《軟土地區(qū)工程地質(zhì)勘查規(guī)范》(JGJ83-91)規(guī)定凡符合以下三項(xiàng)特征即為軟土：

　　(1)外觀以灰色為主的細(xì)粒土;

　　(2)天然含水量大于或等于液限;

　　(3)天然孔隙比大于或等于1.01。

　　2、交通部標(biāo)準(zhǔn)《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ017-96)中規(guī)定軟土鑒別見(jiàn)表

　　(1)天然含水量的測(cè)定

　　天然含水量是土的基本物理性指標(biāo)之一，它反映的土的狀態(tài)，含水量的變化將使得土的稠度、飽和程度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度隨之而變化，其測(cè)定可采用公路土工試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定試驗(yàn)方法測(cè)定，并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與35%、液限進(jìn)行比較。

　　(2)天然孔隙比

　　孔隙比，是土中孔隙體積與土粒體積之比，天然狀態(tài)下土的孔隙比稱之為天然孔隙比，是一個(gè)重要的物理性指標(biāo)，可用來(lái)評(píng)價(jià)天然土層的密實(shí)程度。其測(cè)定方法可測(cè)定土粒比重、土的干密度、土的天然密度、土的含水量等指標(biāo)通過(guò)計(jì)算而得。

　　(3)十字板剪切強(qiáng)度[3]

　　十字板剪切試驗(yàn)是原位測(cè)試技術(shù)中一種發(fā)展較早、技術(shù)比較成熟得方法。試驗(yàn)時(shí)將十字板頭插入土中，以規(guī)定的旋轉(zhuǎn)速率對(duì)側(cè)頭施加扭力，直到將土剪損，測(cè)出十字板旋轉(zhuǎn)時(shí)所形成的圓柱體表面處土的抵抗扭矩，從而可算出土對(duì)十字板的不排水抗剪強(qiáng)度。

　　五、軟基處理的常用材料質(zhì)量要求

　　1、砂礫料

　　用作墊層的砂礫料應(yīng)具有良好的透水性，不含有機(jī)質(zhì)、粘土塊和其它有害物質(zhì)。砂礫的最大粒徑不得大于53mm，含泥量不得大于5%。

　　2、砂及砂袋

　　袋裝砂井所用砂，應(yīng)采用滲水率較高的中、粗砂、大于0.5mm的砂料含量應(yīng)占總重量的50%以上，含泥量應(yīng)小于3%，滲透系數(shù)應(yīng)大于5×10-2mm/s，砂袋采用聚丙烯、聚乙烯、聚酯等編制布制作，應(yīng)具有足夠的抗拉強(qiáng)度，使能夠承受袋內(nèi)砂自重及彎曲所產(chǎn)生的拉力，具有較好的抗老化性能和耐環(huán)境水腐蝕性能，其抗?jié)B系數(shù)應(yīng)不小于所用砂的滲透系數(shù)。

　　3、碎石

　　碎石由巖石和礫石軋制而成，應(yīng)潔凈、干燥，并具有足夠的強(qiáng)度和耐磨耗性，其顆粒形狀應(yīng)具有棱角，不得摻有軟質(zhì)石和其它雜質(zhì)，粒徑宜為20～50mm，含泥量不應(yīng)大于10%。

　　4、土工合成材料

　　土工合成材料的選用應(yīng)符合《公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定。應(yīng)具有足夠的抗拉強(qiáng)度，對(duì)土工織物，還應(yīng)具有較高的刺破強(qiáng)度和握持強(qiáng)度等。土工合成材料試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)方法應(yīng)符合《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》和《公路土工合成試驗(yàn)規(guī)程》的規(guī)定。

　　5、塑料排水板

　　塑料排水板是由芯體和包圍芯體的合成纖維透水膜構(gòu)成的復(fù)合體，應(yīng)具有較好的耐腐蝕性和足夠的柔度，其性能指標(biāo)應(yīng)符合《塑料排水板施工規(guī)程》的規(guī)定。

　　6、片石

　　拋石擠淤應(yīng)采用不易風(fēng)化的片石，其尺寸應(yīng)小于300mm。

　　7、水泥

　　水泥各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)符合圖紙要求，嚴(yán)禁使用過(guò)期、受潮、結(jié)塊、變質(zhì)的劣質(zhì)水泥。所用水泥指標(biāo)還應(yīng)符合水泥相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

　　8、石灰

　　石灰應(yīng)符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》表4.2.2所規(guī)定的Ⅲ級(jí)以上的要求。按《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)。

　　9、粉煤灰

　　粉煤灰應(yīng)符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定。

　　10、材料的采購(gòu)和保管

　　用于軟土地基處理的塑料排水板、土工合成材料、砂袋及石灰、水泥、砂等材料，都必須按施工圖紙和規(guī)范的要求的質(zhì)量指標(biāo)采購(gòu)進(jìn)購(gòu)、堆放，嚴(yán)禁材料被污染或混合堆放，過(guò)期產(chǎn)品嚴(yán)禁使用。塑料排水板、土工合成材料和砂袋等材料應(yīng)貯存在不被日光直接照射和被雨水淋泡處，應(yīng)根據(jù)工程進(jìn)度和日用量按日取用。

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