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淺層軟土地基處理技術(shù)及應(yīng)用摘要：軟土是指在濱海、湖沼、谷地、河灘等區(qū)域近代沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土。軟土地基由于其低抗剪強(qiáng)度、高壓縮性和弱透水性，工程力學(xué)性質(zhì)很差，直接影響工程的穩(wěn)定性和耐久性。軟土地基若處理不當(dāng)，會(huì)嚴(yán)重影響工程質(zhì)量和使用功能，甚至造成工程事故。軟土地基是公路建設(shè)的重要組成部分，其工程設(shè)計(jì)、施工涉及到的技術(shù)難題十分廣泛，尤其是在地形復(fù)雜、地質(zhì)地貌特殊的地段。隨著現(xiàn)代工程技術(shù)的進(jìn)步和不斷發(fā)展，許多軟土地基處理方法應(yīng)運(yùn)而升。文章結(jié)合工程實(shí)例，就淺層軟土地基的設(shè)計(jì)與施工處理方法進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞：軟土 軟土地基 軟基處理方法1.前言各種性質(zhì)的土是建筑物最常遇見的地基，人們不僅要選擇地質(zhì)條件良好的地基，在許多的情況下，也不得不被迫在土質(zhì)不良的軟弱地基地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)。近二十年來，在公路建設(shè)中，對(duì)淺層軟土地基處理問題已成為影響工程造價(jià)和道路使用質(zhì)量的突出矛盾之一。解決這一問題的關(guān)鍵是在正確認(rèn)識(shí)軟土地基的性質(zhì)與危害性基礎(chǔ)上，借鑒已有成果和資料。結(jié)合工程現(xiàn)場實(shí)際，合理選擇一種或幾種組合的處理方法，使處理后的路基滿足建設(shè)工程各項(xiàng)要求，我國已建成或擬建的高等級(jí)公路中，有數(shù)十條高等級(jí)公路不同程度，長短不一的修建在軟土或軟土地基上。不同地區(qū)軟土性質(zhì)有較大差別，因而選用的處理方法也是因地而異。目前，有的方法簡單易行，便于操作且實(shí)用性強(qiáng)，能夠很快的滿足工程要求，這已在工程實(shí)踐中得到證實(shí)。2.軟土地基綜述2.1概念1.軟土軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長、靈敏度高、擾動(dòng)性大、透水性差、土層層狀分布復(fù)雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點(diǎn)。2.軟土地基我國公路行業(yè)規(guī)范對(duì)軟土地基未作定義。日本高等級(jí)公路設(shè)計(jì)規(guī)范將其定義為：主要由粘土和粉土等細(xì)微顆粒含量多的松軟土、孔隙大的有機(jī)質(zhì)土、泥炭以及松散砂等土層構(gòu)成。地下水位高,其上的填方及構(gòu)造物穩(wěn)定性差且發(fā)生沉降的地基。日本規(guī)范還對(duì)軟土地基做了分類，提出了類型概略判斷標(biāo)準(zhǔn)。在給出軟土地基定義時(shí)指出：軟土地基不能簡單地只按地基條件確定，因填方形狀及施工狀況而異，有必要在充分研究填方及構(gòu)造物的種類、形式、規(guī)模、地基特性的基礎(chǔ)上，判斷是否應(yīng)按軟土地基處理。2.2軟土的類型及特征1.分類我國沿海地區(qū)、內(nèi)陸平原以及山區(qū)溝谷等廣泛分布有各種成因的軟土，因此工程建設(shè)中按地域地質(zhì)特點(diǎn)將軟土分為五個(gè)類型，分別為濱海沉積、湖泊沉積、河灘沉積、谷地沉積和沼澤沉積五大類。2.特征、濱海沉積（沿海地區(qū)）濱海相：面積廣，厚度大，常夾有砂層，極疏松，透水性較強(qiáng)，易于壓縮固結(jié)。三角洲相：分選性差，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，粉沙薄層多，有交錯(cuò)層理，不規(guī)則尖滅層及透鏡體。瀉湖相：顆粒極細(xì)，孔隙比大，強(qiáng)度低，常夾有薄層泥炭。溺谷相：顆粒極細(xì)，孔隙比大，結(jié)構(gòu)疏松，含水量高，分布范圍較窄。、湖泊沉積湖相：粉土顆粒占主要成分，層理均勻清晰，泥炭曾多是透鏡體狀，但分布不多，表層多有小于5m的硬殼。多分布于洞庭湖、太湖、鄱陽湖、洪澤湖周圍。、河灘沉積河床相：成層情況不均勻，以淤泥及軟粘土為主。廣泛分布于長江中下游、珠江下游及河口、淮河平原、松遼平原。、谷地沉積谷地相：呈片狀、帶狀分布，靠山淺、谷中心深，谷底有較大的橫向坡，顆粒由山前到谷中心逐漸變細(xì)。多分布于西南、南方山區(qū)或丘陵區(qū)。2.3工程性質(zhì)1.軟土的成因類型及結(jié)構(gòu)、類型 海相沉積 陸相沉積、結(jié)構(gòu) 細(xì)胞狀結(jié)構(gòu) 絮狀結(jié)構(gòu) 非勻質(zhì)細(xì)胞狀結(jié)構(gòu)2.物理力學(xué)特征由于軟土的生成環(huán)境及軟土力粒度、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，故具有以下物理力學(xué)特征： 高含水量和高孔隙性：軟土的天然含水量總是大于液限。據(jù)統(tǒng)計(jì)：軟土的的天然含水量一般為50%70%，山區(qū)軟土有時(shí)高達(dá)200%。天然含水量隨液限的增大成正比增加。天然孔隙比在12之間，最大達(dá)34。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。 滲透性：軟土的滲透系數(shù)一般在i10-4si10-8s之間，而大部分濱海相和三角洲相軟土地區(qū)，由于改土層中夾有數(shù)量不等的薄層或極薄層粉、細(xì)沙、粉土等，故在水平方向的滲透性較垂直方向要大的多。由于軟土滲透系數(shù)小，含水量大且呈飽和狀態(tài)，這不但延緩其土體的固結(jié)過程，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。 壓縮性高：軟土屬高壓縮性土，其壓縮系數(shù)一般為0.71.5 MPa-1，最高達(dá)4.5 MPa，它隨著土的液限和天然含水量的增大而增高。由于該類土具有上述高含水量、低滲透性及高壓縮性等特性，因此，就其土質(zhì)本身的因素還有上部結(jié)構(gòu)的荷重、基礎(chǔ)面積和形狀、加荷速度、施工條件等因素而言，軟土在建筑荷載作用下的變形有如下特征：a、變形大而不均勻。在相同建筑荷載及其分布面積于形成條件下，軟土地基的變形量比一般粘性土地基要大幾倍甚至十幾倍。因此，上部荷重的差異和復(fù)雜的體型都會(huì)引起嚴(yán)重的差異沉降和傾斜。b、變形穩(wěn)定時(shí)間長。因軟土的滲透性很弱，水分不易排出，故使建筑物沉降穩(wěn)定歷時(shí)較長。 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的抗剪強(qiáng)度很小，且與其側(cè)壓力大小無關(guān)，即其內(nèi)摩擦角為0，其內(nèi)聚力一般都小于20KPa；直剪快剪內(nèi)摩擦角一般為25，內(nèi)聚力一般為1015 KPa；排水條件下的抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)程度的增加而增大，固結(jié)快剪的內(nèi)摩擦角可達(dá)812，內(nèi)聚力為20KPa左右。這是因?yàn)橥馏w在受荷時(shí)，其中孔隙水在充分排出的條件下，使土體得到正常壓密，從而逐步提高其強(qiáng)度。因此，要提高軟土地基的強(qiáng)度，必須控制施工和使用時(shí)的加荷速度，特別是在開始階段加荷不能過大，以便每增加一級(jí)荷重與土體在新的受荷條件下強(qiáng)度的提高相適應(yīng)。如果相反，則土中水分將來不及排出，土體強(qiáng)度不但來不及得到提高，反而會(huì)由于土中孔隙水壓力的急劇增大，有效應(yīng)力降低，而產(chǎn)生土體的擠出破壞。 較顯著的觸變性和蠕變性：由于軟土的結(jié)構(gòu)性在其強(qiáng)度的形成中占據(jù)相當(dāng)重要的地位，則觸變性也是軟土的一個(gè)突出性質(zhì)。如果將某一經(jīng)過擾動(dòng)的軟粘土，在不改變含水量的條件下，制成多個(gè)試樣，靜置一段時(shí)間后在逐個(gè)進(jìn)行無側(cè)限壓力試驗(yàn)，將發(fā)現(xiàn)土樣靜置的時(shí)間愈長，抗壓強(qiáng)度增加愈多。軟土這種因受擾動(dòng)而強(qiáng)度削弱，因靜置而又強(qiáng)度增長的特性，是它觸變性的另一種表現(xiàn)。軟土的蠕變性是比較明顯的，表現(xiàn)在長期恒定應(yīng)力作用下，軟土將產(chǎn)生緩慢的剪切變形，并導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度衰減；在固結(jié)沉降完成后，軟土還可能產(chǎn)生可觀的次固結(jié)沉降。2.1我國主要分布地區(qū)軟土地基的工程特性、沿海地區(qū)軟土地基的工程特性：我國沿海地區(qū)軟土的成因，基本上相似湛江地區(qū)的 淤泥質(zhì)粘土除外，經(jīng)研究可將其分為淤泥、淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)亞粘土和淤泥混沙四類。、珠江三角洲地區(qū)軟土地基的工程特性珠江三角洲地區(qū)為典型的平原地貌，其間偶有個(gè)別殘丘。地勢(shì)平坦開闊 ，河渠縱橫交錯(cuò)，水網(wǎng)密布，大小河流蜿蜒曲折，河水受潮水頂托明顯。在河流沖積和海潮進(jìn)退的共同作用下，該區(qū)廣泛沉積了厚層的海陸交互相軟土。該區(qū)軟土層一般夾有薄層粉細(xì)砂層，砂層厚薄不一樣，層次有多有少，具有一定的水平層理。該區(qū)一般分布于地表硬殼層之下的多為淤泥和淤泥質(zhì)土。大部分地區(qū)分布一層軟土，局部地區(qū)有分布兩層軟土，其下臥層多為砂層，少數(shù)為粘土層。軟土層平均厚度46m，局部厚達(dá)15m，基底為第三系紅色巖系軟巖質(zhì)。軟土的主要礦物為高嶺土和伊利石，高嶺土和伊利石礦物多呈片狀，具有較強(qiáng)的親水性和表面活動(dòng)性，沉積時(shí)多為片堆組，因而沉積為絮狀結(jié)構(gòu)。珠江三角洲軟土一般具有下列工程特性（各項(xiàng)指標(biāo)均取自佛開高速公路軟土資料統(tǒng)計(jì)）： 較高的含水量。淤泥質(zhì)土的天然含水量平均值為48，淤泥的天然含水量平均值為76，少數(shù)在100以上。因此其土體一般均為流塑狀。天然孔隙比大。淤泥質(zhì)土的天然孔隙比為1.25，淤泥天然孔隙比為1.80，少數(shù)大于2.0。壓縮性高。軟土的天然孔隙比與其壓縮性成正比，天然孔隙比大，其壓縮性必然就高。凝聚力小。淤泥快剪凝聚力平均值為9.1MPa，淤泥質(zhì)土快剪凝聚力平均值為12.4 MPa，因此土體剪切應(yīng)變能力差。施工中經(jīng)常遇到路迪填到一定高度出現(xiàn)滑塌，造成路堤失溫。固結(jié)系數(shù)小。固結(jié)系數(shù)一般在4.010-32s左右，這樣土體完成固結(jié)沉降所需時(shí)間必然較長，對(duì)施工工期影響較大。、韓江三角洲地區(qū)軟土地基的工程特性：韓江是我國東南沿海一條重要河流，全長470km，流域面積30112km2。自梅江源頭至東溪口，落差達(dá)920m，年平均含砂0.229Kg/m3，是一條水量充足、含砂多的河流。韓江三角洲是韓江攜帶泥砂在其下游沉積而成，總面積899.6 km2，約占廣東省平原面積的2.1%。韓江三角洲平原地勢(shì)平坦，零星分布有大小不一的島丘。從上游到下游的地勢(shì)變化是上、下游平原高程較大。韓江三角洲是我國六大三角洲之一，也是我國一個(gè)重要經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，著名的經(jīng)濟(jì)特區(qū)汕頭即位于其中。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，韓江三角洲地區(qū)的公路，尤其是高速公路建設(shè)發(fā)展迅猛，目前已建、在建的高等級(jí)公路有河灣大橋及其引道汕汾高速公路、汕汾高速公路及汕梅高速公路和汕頭外環(huán)高速公路，這幾條高等級(jí)公路都不同程度地穿越韓江三角洲地區(qū)。因此。了解韓江三角洲的軟土特征有其重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)作用。根據(jù)汕汾高速公路勘察設(shè)計(jì)資料分析，簡要介紹汕汾高速公路路線走向中的軟土性質(zhì)。（路線區(qū)內(nèi)普遍分布有一至兩層軟土，詳細(xì)勘察后分析，其性質(zhì)有如下幾點(diǎn)）孔隙比大，含水量高。軟土含水量在62.666.2之間，孔隙比在1.7021.812之間，含水量和孔隙比離散性小。該軟土結(jié)構(gòu)呈需絮狀，這就決定了軟土含水量大，同時(shí)也決定了該軟土有較大的沉降量。該軟土壓縮性大。其壓縮系數(shù)在1.862.01Mpa-1之間，因此該軟土為高壓縮性土。滲透系數(shù)小。該軟土的滲透系數(shù)為（1.582.34）10-7，如此小的滲透系數(shù)，土中的水必然排除困難。因此路基加載初期，由于軟土中水不易排除，必將使地基的孔隙水壓力增大，造成地基強(qiáng)度降低。凝聚力小。該軟土天然快剪凝聚力在10.613.2kpa之間，在加載后，很容易破壞土的凝聚力。因此在路基施工時(shí)要嚴(yán)格控制填土高度和填筑速度。承載力低。根據(jù)軟土的物理性指標(biāo)，查的該軟土的承載力僅在3050Kpa之間，因此地基的承載力較低。 3、合理選用地基土的物理力學(xué)指標(biāo)在工程設(shè)計(jì)中，合理選用地基土的物理力學(xué)指標(biāo)和探討滿意的計(jì)算方法比較重要，室內(nèi)試驗(yàn)和原位測試求得的指標(biāo)往往有一定的離散性，總結(jié)地區(qū)性經(jīng)驗(yàn)，是解決實(shí)際問題的有效途徑，即通常說的“工程師的經(jīng)驗(yàn)不可取代”。此外，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法處理的土工指標(biāo)的離散性，求取能代表土層性質(zhì)的物理力學(xué)指標(biāo)的方法也應(yīng)用日廣，為土木工程向可靠性設(shè)計(jì)方向發(fā)展奠定基礎(chǔ)。為使提供計(jì)算的指標(biāo)能反映工程實(shí)際，首先要研究指標(biāo)的離散性，造成離散性的主要原因是： 土質(zhì)不均勻：各種成因類型的粘土，在地質(zhì)歷史上有不同的生成環(huán)境，生成后又經(jīng)受自然營利的再造作用，使土層在水平和垂直方向都有復(fù)雜的構(gòu)造，如成層或厚或薄，土?；虼只蚣?xì)，存在交錯(cuò)層、尖滅層甚至包裹體，因而土質(zhì)不均勻。于是，如何劃分地層單元成為十分重要的因素，必須掌握準(zhǔn)確充分的勘測資料并采用點(diǎn)、面結(jié)合的方法對(duì)資料作全面分析，方能對(duì)建筑場地和地基土質(zhì)有所了解，以利劃分地層并進(jìn)一步采取處理措施。 試樣受不同程度的擾動(dòng)：在鉆探、取樣、運(yùn)輸、保存各環(huán)節(jié)，土樣都會(huì)受不同程度的擾動(dòng)，引起原始結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)變化，技術(shù)和設(shè)備對(duì)這種變化程度起著控制作用。 試驗(yàn)誤差：測試儀器、環(huán)境、技術(shù)、習(xí)慣都會(huì)造成誤差，如能嚴(yán)格按試 驗(yàn)操作規(guī)程操作，可以減少這類誤差，把這類誤差分為系統(tǒng)誤差、偶然誤差和過失誤差，以利于我們對(duì)指標(biāo)離散性作分析、判斷。根據(jù)上述原因分析，過去常用的平均值法或考慮各層土厚度的加權(quán)平均值法，把地基視為具有平均性質(zhì)的平均材料，即一種“確定性”的方法，是不能滿足設(shè)計(jì)要求的。此外，還有一些無法消除的、尚不為人知的隨機(jī)因素，使土的物理力學(xué)指標(biāo)的離散性進(jìn)一步作數(shù)學(xué)處理，如變異系數(shù)作為表示指標(biāo)離散性的特征數(shù)據(jù)，是土的指標(biāo)為離散和自然