浅谈水沙软地基处理方法以及在工程中的应用

专注地信

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软土淤泥土质的定义、形成、特征及其分布
1.1
软土淤泥土质定义

有关文献规定了确定淤泥质软土的标准：凡天然含水量大于液限、孔隙比大于l 5的粘性土均称为淤泥；孔隙比大于1 0、小于1 5的粘性土称为淤泥质土。其具体名称依粘土颗粒组成确定,如淤泥质粘土、淤泥质亚粘土等。淤泥质软土物理力学性质的最大特点是含水量高、孔隙比大、渗透性差、强度低、变形大、固结时间长、压缩性高,并有触变性、流变性和很强的不均匀性。因此在淤泥质软土发育地区进行工程活动时,常发生严重的工程地质灾害,主要表现是建筑物容易发生强烈的不均匀下沉,有时还因滑动变形造成地基或边坡失稳。

软土淤泥土质，土力学性能差，主要力学特征为：①、天然含水量大于液限；②、孔隙比e＞1，且变化幅度很大；③、压缩性高，压缩性系数α1-2=0.7~1.5MPa；④、抗剪强度低，且变化幅度很大，为1.0~2.7；⑤、透水性差；⑥、具有显著的结构性，灵敏度达4~10。当施工中遇这类较差土质时，开挖深度较大，易出现槽壁失稳现象，引发塌方、滑坡等影响施工甚至威胁人身安全的事故，因此必须对沟槽两侧进行有效支护，加固两侧壁土的稳定性。

1.2
软土淤泥土质的形成

软土淤泥土质的成因类型有滨海沉积、湖沼沉积及河滩冲洪积几种。像我们国家沿海一带又以滨海沉积为主，其沉积时代主要为第四系更新统和全新统（即Q3、Q4）两个时代。根据某地区第四系标准剖面，沿海一带历史上有多次海侵活动，海侵时潮水带来淤泥，退潮后就地沉积下来，因此就有多层海相软土，分布范围广，厚度变化很大。

1.3
软土淤泥土质的特征

我国广泛分布的软土绝大部分在全新世中一晚期形成，软土一般具触变性、流变性、高压缩性、低强度、低透水性、不均匀性等特征，在工程应用上表现为：地基沉降量大，一般可达数十厘米甚至到数百厘米；地基沉降时间长，一般达数十年甚至到数百年，特别是沿海一带的软土地基，由于厚度大，固结速度较慢；地基沉降不均匀，由于上部结构的特点与荷载差异，常常引起地基不均匀沉降；地基抗剪强度低。由于软土地基具有上述特征，常常影响公路、铁路工程质量，引发地质灾害。其危害性主要表现为：软土地基的过大和不均匀沉降将严重影响路面的平整度，制约路面通行能力、行车安全度和舒适度；路基、路堤可能会随着软基一起产生滑移，引起公路、铁路路面的整体破坏。由于软土地基的危害性，高速公路及铁路对于软基的处理标准要求高，而这同时也对软基工程地质勘察的深度和广度提出了很高的要求。

软土淤泥土的水理特征：据研究成果，在强烈化学作用环境条件下，风化分解的水云母和水白云母矿物质点具有典型的双电离层结构特征，具有比较高的热力学电位。在海侵和海退环境中，充足的低价阳离子Na+和K+，被亲和性矿物大量吸附后，并和平衡配赋的极化水分子一起形成一个直径远比矿物质点大得多的胶体“水团”。这些胶体“水团”是以直径极小的水族矿物水云母和水白云母质点为核心组成的。所以，饱和的软土吸附大量水分子后，天然含水量高，液限也大，具有触变性和高灵敏度。软土中胶体“水团”在天然状态下不宜排出，较长时间滞存于软土中，成为工程建设中的工程地质问题[1]。

1.4
软土淤泥土的分布规律

我国软土主要分布在沿海一带的下列省市：辽宁的大连；山东烟台和青岛；天津市；江苏的无锡、苏州、南通；上海市；浙江的嘉兴、杭州、宁波、温州；福建的福州、泉州、漳州、莆田、厦门；广东的汕头、广州、深圳及香港、澳门等省市。福建的软土主要也分布在沿海地区。福建海岸线比较长，因此软土分布广泛。厦深高速铁路、福厦高速公路等部分路段修筑在软土地基上。

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软土淤泥土质工程勘察
2.1
软土淤泥土质工程勘察目的

通过岩土工程勘察，查明软土地基工程地质条件，提供设计与施工所需的地质依据。

2.2
勘察方法

软土地基的勘察必须采用综合勘察手段，即地面调查测绘、钻探和原位测试和室内试验相结合，以获取软土的物理、力学、水理和化学性质。

2.3
勘察要求以及注意事项

软土地基分布路段的地形、地貌及第四纪地层沉积的关系；软土的成因类型、分布范围、基底地层的性质；软土层内的砂夹层的厚度、颗粒组成及排水性能；软土层的埋深、厚度及上下层间的性质；地下水类型、埋深、补给与排波情况，以及地下水与地表水的水力联系；在软土地基上已建成建筑物在附加应力作用下，对地基强度及变形的影响程度，以及地基处治措施[2]。

钻探与取样。钻探是岩土工程中划分土层最重要、最关键的一环，能揭示软土的厚度、状态、颜色以及所处的层位，探明地下水的埋深、径流与排泄条件，确定岩土层的主要物理力学性质指标等。钻孔的质量与数量必须满足施工图设计的技术要求，钻孔深度应满足施工图设计对应力与变形设计计算的需要。钻探过程中各项深度数据均应丈量获取，累计量测允许误差控制在±5cm。在高速公路及铁路软土地基岩土工程勘察中，为保证软粘土不被扰动，地层性质不被破坏，一般以采用干钻法为宜，当需要采用泥浆护壁回转钻进时，必须采取措施，防止软土地基结构发生变化而改变土的原始物理力学性能。对软土取样采用薄壁取土器静压法，从取样至试验的全过程，必须采取有效的措施，保证样品不受扰动、变形、水分流失等其它外界因素的影响[3]。

原位测试。静力触探通过贯入阻力的变化情况，可查明软土在水平和垂直方向的变化，结合钻探资料，划分土层，确定土的类别、承载力和变形模量，以及其它物理力学指标。触探点间距可按场地环境类别确定。

十字板剪切测试应在每个具有代表性地段沿深度方向对地基稳定性有一定影响的软土层测定其在不排水状态下的抗剪强度、残余抗剪强度和灵敏度等指标。计算地基承载力，确定软土路基的临界高度，判定软土的固结历史。设置间距应满足每具有代表性的地质路段的各软土地层内均有两组以上的有效现场剪切指标。

剪切波速测试应在沿线取有代表性的地段进行，用于评价软土震陷，计算岩土动力学参数、地基刚度、阻尼比，划分建筑场地搞震类别，计算场地地基卓越周期[4]。

室内测试。对于软土地基样品的室内试验，应编制合理的试验方案。对力学试验过程中的应力和路径条件、加荷的级别与标准、试验的有关边界条件，必须以工程现场地环境为依据，结合施工工期、预压期与运营期的实际情况研究确定。试验项目应包括天然含水量、天然密度、土粒相对密度、粒径组成、液限、塑限、有机物含量、酸碱度、易溶盐含量、压缩系数、前期固结压力、无侧限抗压强度、天然快剪、固结快剪、三轴剪切试验等。

为评价地下水对建筑材料的腐蚀性，应采取地下水进行水质化学分析试验，试验项目为简分析。

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