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【摘要】伴隨著珠海市橫琴島的開(kāi)發(fā)建設(shè)，越來(lái)越多的地質(zhì)勘察資料揭露了該地區(qū)軟土分布情況。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)和室內(nèi)土工試驗(yàn)得到軟土的物理力學(xué)指標(biāo)，通過(guò)分析橫琴島軟土的工程地質(zhì)特性并提出處理建議，為島內(nèi)工程建設(shè)提供參考。

【關(guān)鍵詞】軟土；地質(zhì)環(huán)境；物理力學(xué)指標(biāo)；工程改造

1現(xiàn)狀介紹

橫琴島是廣東省珠海市最大的海島，由原大橫琴島和小橫琴島組成。它位于珠江出?？诘奈鱾?cè)，東側(cè)與澳門(mén)一水之隔，西側(cè)為磨刀門(mén)水道。橫琴島原始地貌單元為海陸交互相沉積地層，現(xiàn)狀為魚(yú)塘、河道，地勢(shì)相對(duì)低洼。隨著橫琴新區(qū)的建設(shè)開(kāi)發(fā)，場(chǎng)區(qū)地形地貌景觀發(fā)生較大變化，填地形成陸地。

2形成原因

橫琴島表層軟土厚度變化較大，從5.00m至50.00m變化不等。其軟土的形成與沉積環(huán)境的演變，主要由于遠(yuǎn)古海面的升降變化，歷史上該地區(qū)曾發(fā)生過(guò)兩次大規(guī)模的海侵（分別距今30000-22000年、12000-6000年）和一次大規(guī)模的海退，形成了新、老兩套三角洲沉積地層。因沉積環(huán)境的演變，表層新近沉積軟土呈褐灰色，飽和，流塑狀，土質(zhì)均勻，具腥臭味。下層軟土為灰色～深灰色，飽和，流塑狀，局部夾薄層粉細(xì)砂、貝殼碎屑、蚌殼及黑色腐木，稍有腥臭味。

3工程地質(zhì)特性

3.1物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

工程選取了橫琴島東部、北部、西部以及中部4個(gè)區(qū)域的鉆孔資料，共統(tǒng)計(jì)軟土土樣4789件，得到相應(yīng)軟土層的物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果和軟土層綜壓縮性能見(jiàn)表1、表2和圖1。

3.2原位測(cè)試結(jié)果分

現(xiàn)場(chǎng)勘察作業(yè)期間，對(duì)橫琴島軟土地層進(jìn)行了大量的現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)，包括標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)等。現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)按照規(guī)范要求，采用φ42mm鉆桿及63.5kg穿心錘自由脫鉤下落(落距76cm)的方式，先擊入土層15cm預(yù)打，再記錄貫入器擊入土層中30cm(每10cm記一陣擊)的錘擊數(shù)，即為實(shí)測(cè)錘擊數(shù)N。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果可知，軟土層中標(biāo)貫試驗(yàn)，貫入器自沉明顯，多數(shù)實(shí)測(cè)錘擊數(shù)N＜1擊，土層個(gè)別深度處存在薄層粉細(xì)砂及貝殼碎屑夾層，實(shí)測(cè)錘擊數(shù)N偏大，介于1～4擊之間。現(xiàn)場(chǎng)十字板試驗(yàn)采用的是電測(cè)式十字板剪切儀，探頭規(guī)格是5cm×10cm，將十字板頭緩慢壓至試驗(yàn)點(diǎn)位，以10s轉(zhuǎn)動(dòng)1°的標(biāo)準(zhǔn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)電測(cè)設(shè)備測(cè)讀相應(yīng)的土體原位抗剪強(qiáng)度，測(cè)得原位抗剪強(qiáng)度后，按照順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)探桿6圈使土層擾動(dòng)，測(cè)定重塑土的不排水抗剪強(qiáng)度。待測(cè)試完成后，將十字板板頭向下壓進(jìn)1.0m后擰緊，進(jìn)行下一點(diǎn)位試驗(yàn)操作。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果可知，表層軟土的十字板原狀剪切強(qiáng)度Cu一般小于15.0kPa，隨著深度的增加，十字板原狀剪切強(qiáng)度Cu逐漸增大，下層軟土十字板原狀剪切強(qiáng)度Cu可達(dá)到35.0kPa。典型十字板剪切試驗(yàn)曲線(xiàn)見(jiàn)圖2。

3.3工程地質(zhì)性質(zhì)評(píng)價(jià)

1）高含水率、高液限據(jù)統(tǒng)計(jì)，軟土含水率在49.6%～88.6%之間，平均為67.55%，屬流塑狀態(tài)。液性指數(shù)0.99～2.54，為淤泥、淤泥質(zhì)土。高含水率、高液限不利于地基排水固結(jié)，使得基礎(chǔ)沉降延緩、時(shí)間變長(zhǎng)。除排水固結(jié)引起的土體變形以外，在剪應(yīng)力作用下土體還會(huì)發(fā)生緩慢而長(zhǎng)期的剪切變形，對(duì)地基沉降影響較大，不利于地基的穩(wěn)定。2）低密度、高孔隙比據(jù)統(tǒng)計(jì)，軟土濕密度在1.48g/cm3～1.87g/cm3之間，平均為1.59g/cm3；干密度在0.78g/cm3～1.16g/cm3之間，平均為0.95g/cm3?？紫侗仍?.369～2.492之間，平均為1.896?？芍?，軟土密度小，孔隙比大，后期工程建設(shè)中，需要對(duì)軟土地基進(jìn)行預(yù)處理，減小沉降對(duì)工程建設(shè)的影響。3）低強(qiáng)度據(jù)統(tǒng)計(jì)，標(biāo)貫擊數(shù)N<1擊（自沉），十字板原狀剪切強(qiáng)度平均值Cu=17.6kPa。直接快剪試驗(yàn)得到軟土粘聚力在3.0kPa～19.0kPa之間，平均為7.8kPa，內(nèi)摩擦角在0.0°～1.9°之間，平均為0.3°；固結(jié)快剪試驗(yàn)粘聚力在3.0kPa～13.0kPa之間，平均為6.6kPa，內(nèi)摩擦角在12.0°～19.0°之間，平均為15.5°。橫琴島地區(qū)軟土厚度大，分布不均勻，工程建設(shè)過(guò)程中結(jié)構(gòu)連接容易受到破壞，土體強(qiáng)度會(huì)迅速降低甚至變成稀釋狀，易產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)、沉降及基底形變。4）高壓縮性地質(zhì)歷史時(shí)期，土體所受的最大固結(jié)壓力pc與目前現(xiàn)有的固結(jié)應(yīng)力p0的比值稱(chēng)為超固結(jié)比，以O(shè)CR表示。根據(jù)OCR將土體分為正常固結(jié)土（OCR=1）、超固結(jié)土（OCR>1）和欠固結(jié)土（OCR<1）三種類(lèi)型。經(jīng)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，橫琴島軟土層超固結(jié)比OCR在0.34～0.96之間，屬欠固結(jié)狀態(tài)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，軟土壓縮系數(shù)av介于0.920/Mpa～3.414/Mpa，平均1.835/Mpa，屬于高壓縮性土。由于其體積的壓縮，容易引起地面和建（構(gòu)）筑物的沉降變形，導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降量過(guò)大。由此可知，橫琴島軟土層具有高含水率、高液限、低密度、低強(qiáng)度、高壓縮性、高靈敏度的特點(diǎn)，易產(chǎn)生震陷及地面沉降，不均勻沉降量大，沉降歷時(shí)長(zhǎng)。其工程性質(zhì)極差，若前期處理不當(dāng)將給工程建設(shè)帶來(lái)嚴(yán)重危害。

3.4不良地質(zhì)作用及影響

橫琴島在建設(shè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要開(kāi)挖大量基坑及運(yùn)用樁基施工，該地區(qū)的深厚軟土層對(duì)基坑開(kāi)挖及成樁可行性有較大影響。1）基坑開(kāi)挖軟土地區(qū)基坑的開(kāi)挖可能導(dǎo)致基坑周?chē)馏w較大的位移和變形，導(dǎo)致周?chē)ㄖ?、道路、地下管線(xiàn)等的不均勻沉降甚至開(kāi)裂破壞，影響其正常的使用功能。為了滿(mǎn)足工程建設(shè)的需要，場(chǎng)地填方、整平后需要對(duì)上部填土、軟土進(jìn)行加固處理。但因各場(chǎng)地軟土層成分不均勻性，厚度分布不均勻，平面分布不均勻，表現(xiàn)為力學(xué)性能差異大，工程地質(zhì)性質(zhì)仍很差。橫琴島四面環(huán)海，島上河道、魚(yú)塘眾多，地下水位水頭高，滲透補(bǔ)給距離近，水源豐富。影響基坑開(kāi)挖的地下水主要為上部地層的孔隙潛水以及深部地層的承壓水。其中，表層軟土、粘性土滲透系數(shù)小，為相對(duì)隔水層，下部地層承壓水穩(wěn)定測(cè)壓水位近地表，測(cè)壓水頭高。基坑開(kāi)挖后，可能頂裂或沖毀基坑底板造成隆起或突涌?；釉陂_(kāi)挖及支護(hù)過(guò)程中應(yīng)采取降水、止水措施。對(duì)上部潛水應(yīng)采取防滲帷幕止水，對(duì)下部承壓水應(yīng)驗(yàn)算產(chǎn)生隆起及突涌的可能性，必要時(shí)采取降低承壓水頭及加固坑底土層的措施?；娱_(kāi)挖支護(hù)可采用地連墻、咬合樁或鉆孔灌注樁擋土、高壓旋噴樁止水+內(nèi)支撐的支護(hù)方式。支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮基坑周邊圍堰等臨時(shí)建筑安全和基坑降水帶來(lái)的周邊地面沉降問(wèn)題。2）對(duì)成樁影響工程建設(shè)過(guò)程中，軟土地基一旦收到震動(dòng)荷載，容易產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)、沉降及基底面兩側(cè)擠出等，從而使建于其上的建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生附加下沉或側(cè)向滑移，容易引起地面沉降變形及樁孔縮頸等問(wèn)題，對(duì)樁基的穩(wěn)定性有一定影響。因此需進(jìn)一步采取有效措施進(jìn)行軟基加固處理后再進(jìn)行樁基施工或基坑支護(hù)。場(chǎng)區(qū)上部軟土層承載力低，沉降量大，側(cè)摩阻小，工程性質(zhì)較差，不能作為樁端持力層使用。應(yīng)注意的是，當(dāng)軟土層未能完成上部附加荷載作用下的固結(jié)沉降時(shí)，對(duì)樁基將產(chǎn)生負(fù)摩阻作用，對(duì)樁基產(chǎn)生下拉荷載，此時(shí)宜考慮軟土及以上地層負(fù)的側(cè)阻值。

4結(jié)語(yǔ)

本文分析了橫琴島地區(qū)表層軟土的物理力學(xué)指標(biāo)。橫琴島軟土具有高含水率、高液限、低密度、低強(qiáng)度、高壓縮性、高靈敏度的特點(diǎn)，在工程建設(shè)過(guò)程中對(duì)基坑開(kāi)挖及成樁可行性有較大影響，在工程建設(shè)中應(yīng)做好預(yù)處理，避免因處理不當(dāng)給工程建設(shè)帶來(lái)嚴(yán)重危害。

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作者：徐明明 單位：中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司