（交通运输工程专业论文）水泥土搅拌桩处理滨海相软土应用研究.pdf

摘要 我国高速公路绝大部分建于东部沿海省份，这些地区大部分为淤泥质海岸，对软土地 基处理问题己成为影响高速公路建设的关键问题之一，本文通过对水泥土搅拌桩在连盐高 速公路软基处理上的试验、设计、施工、检测及应用效果分析的研究，可看出与国内其它 几条著名的高速公路海相软土特性比较来看，连云港海相软土的物理力学指标为最差。通 过对粉喷桩和浆喷桩对比试验分析，得出1 5 m 桩间距粉喷桩与浆喷桩复合地基承载力设 计基准值分别为1 4 5 5 k p a 、11 6 2 k p a ，说明了相同桩问距下粉喷桩复合地基承载力设计值 较高。粉喷桩与浆喷桩的选用除考虑桩长的适用范围外，考虑到浆喷桩加固高含水量软土 成桩效果不理想，对原设计浆喷桩桩长在1 4 m 以内的路段，如果含水量处于6 0 7 5 之 间变更为粉喷桩处理。施工质量控制措施包括桩位控制、成桩垂直度控制、桩长控制、 喷灰量和喷灰均匀程度的控制，除严格执行工艺控制外，水泥材料的用量控制和使用管理 是保证质量的关键。连盐高速公路连云港段k 0 + 0 0 0 k 1 2 + 1 0 0 共检测6 3 3 根粉喷桩，其 中优桩5 1 9 根，良桩1 0 5 根，合格桩9 根，优良率9 8 6 。k 2 6 + 5 0 0 k 3 2 + 7 6 0 段共检测 浆喷桩1 9 6 根，其中优桩9 5 根，良桩6 1 根，优良率为7 9 6 。从静载试验结果来看：连 云港地区粉喷桩复合地基承载力较浆喷桩高；搅拌桩随桩间距的增大，复合地基承载力降 低；硬壳层的厚度对复合地基承载力的影响较大。从同一施工单位检测的结果可见，浆喷 桩成桩质量明显低于粉喷桩。另外从静载荷试验结果看出，浆喷桩成桩承载力也明显低于 粉喷桩。因此，在此滨海相高含水量地区，除施工条件受限制外，应优先选用粉喷桩处理 软土地基。 关键词：高速公路；粉喷桩，浆喷桩，桩间距，复合地基，承载力，静载试验 a b s t i a c t o u rc o u n t r yh i g h w a vi sm o s t l yl o c a t e di nt h ep r o v i n c eo fe a s tc h i n aa n dt h ea r e am o s t l yi st h e m u c k vc o a s t t h e r e f o r e ，s o rc 1 a yf o u n d a t i o nt r e a t m e n ti so n eo ft h ek e yp r o b l e m st oa f k c t c o n s t n l c t i o no fh i g h w a y i nt h ep a p e r ，b a s e do nt h ea p p l i a n c ea n a l y s i so ft e s t i n g ，d e s i g n ， c o n s t r u c t i o n ，a n dm e a s u r e m e n td a t ao fc o n s t m c t e dl i a n - y a nh i 曲w a y ，t h r o u g ht h ec o m p a r i s o n o fg e o t e c h n i c a lp r o p e r t i e si nt h es e v e r a lk n o w nh i g h w a y sm a r i n ec l a y ，t h e r ea r es h o w nt h a tt h e s o i 】p h y s i c a la n dm e c h a i 】i c a lp r o p e r t i e so f “a n y u n g a n ga r e ai sb a d l yf o rt h ec o n s t r u c t j o no f h i 曲w a y b a s e do nt h ec o n 仃a s ta n a l y s i so fe x p e r i m e n to ft h ej e t t i n ga n dd e e pm i x i ”gc 0 1 u m n s ， t h e r ei st h ec o n c l u s i o nt h a tb e a r i n gc a p a c i t yd e s 唔nv a l u eo ft h ej e m n ga i 】dd e e pm i x i n gc o i u i n n s i nt h es a m ec o l 哪s p a c i n go f1 5 ma r er e s p e c t i v e l y1 4 5 5 k p a 、1 1 6 2 k p a i nt 1 1 es 啪ec o l u m n s p a c i n g ，t h eb e a r i n gc a p a c i t yd e s i g nv a l u eo ft h ej e t t i n gc 0 1 u m n si sh i g h e rt h a nd e e pm i x i n g c o 】1 l m n s i nt h es e l e c t i o no f t h e e t t i n ga n dd e e pm i x i n gc o l u m n sw “ht h ee x c e p t i o no f t h ep i l e l e n g t h ，w es h o u l dc o n s i d e rt h a tt h ee f 诧c to fi m p m v e m e n to fd e e pm i x i n gc o j u m n si nh i 曲w a t e r c o n t e n ts o rs o 订i sb a d t h e r e f o r e ，i nt h es e c t i o no fw = 6 0 7 5 a 1 1 dt h em i x i n gp i l ei e n g t h l e s st h a j l1 4 m ，w eg i v et h ed e s i g nc h a n 譬et o 血ei e t t i n gc o l u m n st r e a t m e n t t h ec o n s t n l c t i o n q u a l i t yc o n t r o l i n c l u d e1 0 c a t i o no f _ p i l e ，u p r 培h t n e s s ，l e n 百h ，c e m e mc o m e ma 1 1 du n i f o h n i t yo f i c t t i n 2 ，w i t ht h ee x c e 口t i o no fc o n s t r u c t i o na nc o n t r o l ，t h ec e m e mm a t e “a 1c o n t e n ta n du s i n 窟 m a n a g e m e n ta r et h ek e yf o rt l l eg u 甜a 1 1 t e et h eq u a l i t vi nt h es e c + i o no fk o + 0 0 0 k 1 2 + 1 0 0o f l i a n y a nh i 曲w a yi nl i a n y u n g a n ga r e a ，w em e a s u r e da l t o g e m e rm ej e t t i n gc 0 1 u m n sn u m b e ro r 6 3 3 。m er e s u l t ss h o w 也a tt h e r ea r ee x c e l l e mn u m b e r5 1 9 ，g o o dn u m b e r1 0 5a n dr e 2 u l a rn u m b e r 9 ，c h o i c e n e s sr a t i o9 8 6 i nm es e c t i o no fk 2 6 + 5 0 0 k 3 2 + 7 6 0 ，w em e a s u r e da l t o g e t h e rt l l e i e m n gc 0 1 u m n sn 砌b e ro f1 9 6 ，t h er e s u l t ss h o wt h a tt h e r ea r ee x c e l l e n tn u m b e r9 5a n dg o o d n u m b e r6 1 c h o i c e n e s sr a t i o7 9 6 f r o mt h er e s u l t so ft 1 1 es 诅t i cl o a dt e s tw ef o u n dt h a tt 1 1 e b e a r i n gc 印a c i t yd e s i g nv a l u eo ft 1 1 ej e m n gc o l u l n n si sh i g h e rm a nd e e pm i x i n gc o l u m n si n l i a l l y u n g a l l ga r e a w i mt h ei n c r e a s eo fc o l u m ns p a c i n g ，t h e r ei sa 伽li nm eb e 撕n gc a p a c i t y v a l u eo ft h ec o m p o u n df o u l l d a t i o n t h et h i c k n e s so fc r u s th a sai n n u e n c et om eb e 撕n gc a 口a c i t v v a h j eo ft h ec o m 口o u n df b u n d a d o n f r o mt h er e s u i t so fm e a s u r e m e n to ft h es m l ec o n s t m c t i o n c o m p a l l y ，w ef o u n d 血a tp i l eq u a l i t yo ft h ed e e pm i x i n gc o l u m n si s1 0 w e rt h a 工1 t 1 1 ej e t t i n g c o l u m n s i nt 1 1 es t a t i cl o a dt e s t ，w ed r a wa l s ot h es a m ec o n c l u s i o n c o n s e q u e n t l v ，i nm eh i g h w a t e rc o n t e n tm a r i n ec l a ya r e aw es h o u l ds e l e c tf i r s t l ym ei e t t i n gc o l u m n st oi m p r o v et 1 1 es o f t g r o u n de x c e p tt h ec o n s t r u c t i o nc i r c 岫m a n c e i nt h es e l e c t i o no ft 1 1 ei e m n ga n dd e e pm i x i n g c o l u n l n sw i t ht 1 1 ee x c e 口t i o no f t h ep i l el e n g t h ，w es h o u l dc o n s i d e rt 1 1 a tt h ee f 亿c to fi m p r o v e m e n t o fd e e pm i x i n gc 0 1 u m n si nh i 曲w a t e rc o m e n ts o f ts o i li sb a d t h e r e f o r e ，i nt h es e c t i o no f w = 6 0 7 5 a n dt h em i x i n gp i l el e n g t hl e s st h a l l1 4 m ，w eg i v e 血ed e s i g nc h a n g et ot h ej e t t i n g c o l u f n n st r e a t m e m t h ec o n s 仇l c t i o nq u a l i t yc o n t r o l i n c l u d el o c a “o no fp i l e ，u p r i g h t n e s s ，l e n g t h ， c e m e n tc o m e n ta 1 1 du n i f b n n i t vo fi e 砸n g ，w i t ht h ee x c e p t i o no fc o n s t r u c t i o na nc o r l t r o l ，t h e c e m e mm a t e “a lc o m e n ta n du s i n gm a i l a g e m e n ta r et h ek e yf o rt h eg u a r a n t e et h eq u a l i t y k e y w o r d s ：h i g h w a y ，j e t t i n gc o l u m s ，d e e pm i x i n gc o l u m n ( d m c ) ，c o l u m ns p a c i n g ， c o m p o u n df o u n d a t j o n ，b e a r i n gc a p a c j t y ，s t a t i cl o a dt e s t 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了 ， 谢意。 研究二躲。丝日期：型 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复 印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和 纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办 理。 研究生签名：砬翩签堡垒日期： 第一章绪论 第一章绪论 我国白1 9 8 4 年开始兴建高速公路，1 9 8 8 年上海至嘉定高速公路建成通车，到2 0 0 4 年底，中国高 速公路通车里程已超过3 4 万公里，位居世界第二位。除西藏外，各省、自治区和直辖市都拥有了高 速公路，有1 6 个省区的高速公路里程超过1 0 0 0 公里。高速公路的发展，极大提高了中国公路网的整体 技术水平，优化了交通运输结构，对缓解交通运输对国民经济的”瓶颈”制约发挥了重要作用，有力地促 进了中国经济发展和社会进步。 国务院2 0 0 4 年底审议通过了国家高速公路网规划。根据规划，未来3 0 年中【虱将掀起建设高速 公路的高潮：投资两万多亿元人民币、建成8 5 万公里的国家高速公路网。新路网简称为”7 9 1 8 ”网， 将采用放身j 线和纵横网格相结合的形式，由7 条北京放射线、9 条纵向路线和坞条横向路线编成。2 0 0 7 年底前贯通”五纵七横”国道主干线，在2 0 1 0 年前，国家高速公路基本保持每年建成3 0 0 0 公里4 0 0 0 公里的速度。到2 0 1 0 年，国家高速公路网将建成5 万5 5 万公里，东部地区基本形成高速公路网， 中部地区实现承东启西、连南接北，西部地区基本建成西部开发8 条省际公路通道。实现内引外联、通 江达海。 我国幅员辽阔，地质情况复杂多变，其中软土在我国分布广泛，给公路工程建设带来较大的影响和隐 患。高速公路绝大部分建于东部沿海省份，这些地区大部分为淤泥质海岸，对软士地基处理问题己成为 影响高速公路建设的关键问题之一。 1 1 公路软基处理方法概论 软士加固的主要任务就是根据软土地基工程特性，通过选择合理的加固方法改善土的性质，提高地 基十的抗剪强度，减少沉降和不均匀沉降，使其在上部结构荷载作用下不致发生破坏或出现过大的变形， 并防止地震时地基土的液化，以保证建筑物的正常使用。常用的加固措施有以下几种： ( 1 ) 换填法。将地基表面以下定厚度的软土挖除，换填以水稳定性好、强度较高、压缩性较小的 土。如：砂、石屑、砂砾、碎石、素土、灰土等，并分层夯实至规定密度的方法。该方法无需特殊机械 设备，操作简单，施工方便，质量有保证。但仅适用于软土厚度不大于3 m 的情况，否则费用就会过高。 ( 2 ) 砂垫层法。分排水砂垫层和换填砂垫层。就施工方法而言，换土砂垫层属于换填法，以用粗砂 或砂砾替换表层软土，它既可起到排水作用又可起到扩散上部荷载的作用。排水砂垫层则是在软基表面 铺一层粗砂或砂砾( 厚度一般为5 0 c m ) ，或另加一层土工布，仅起排水作用。排水砂垫层法的处理费用低， 施工简单易行，但仅适用于工期不紧，软土厚度小于5 m ，且渗透性较大的情况。 ( 3 ) 排水固结法。这种方法是应用最广的一种方法。它是在软士层中设置竖向排水体，如：袋装砂井、 塑料排水板等。软基表面铺排水砂垫层( 或砂垫层十土工布) ，再施加预压荷载，使地基咀较快的速度吲 结。根据不同情况，预压荷载可以选择等载预压、超载预压、真空预压、堆载和真空联合预压、动、静 结合预压等多种方法。排水固结法适用于软土层厚度5 m 以上，软十的渗透性小，路堤高度较大，工期适 中的情况，其处理费用较低。 ( 4 ) 振冲置换法。在软粘土地基中先用振冲器的振动和振冲器射出的高压水成孔并清孔，再分层填 入砂、碎石等粗粒料，分层振密，形成砂桩或碎石桩，并与桩间土构成复合地基。日前我国已成功应用 i 含水量8 0 ，深度达2 l m 的软十地基处理。这一方法适用于砂石料丰富，软_ | = 的抗剪强度大于2 0 k p a 的情 东南大学顿= l 学位论文 况。 ( 5 ) 深层搅拌法。用深层搅拌机械将水泥( 或石灰) 等同化剂与地基土拌和固化形成水泥( 或石灰) 士 桩，构成复合地基的地基加固方法。施工方法有干喷和湿喷两类。采用干喷的称为粉喷桩，采用湿喷的 称为浆喷桩，我国多用水泥作为固化剂。这种方法几乎适用于各种类别的软土地基处理，为目前广泛应 用的软基加固方法。但因施工机械的限制，一般处理深度在1 5 m 以内。水泥粉体喷搅法( 简称粉喷桩) 是 置换拌入法的一种，是加固软土地基的一种新技术，以水泥( 或生石灰粉) 粉体作加固料，通过专用的施 l 。机械，用压缩空气将水泥喷人地基中，依靠钻头叶片的旋转，使水泥与原位软土搅拌并得到充分混合， 通过闻化剂和软土之间所产生的一系列物理一一化学作用，形成抗压强度比天然土强度高得多，并具有 整体性、水稳性的水泥土桩，与桩问土一起承受上部荷载，形成水泥粉喷搅拌桩复合地基，从而提高原 位软土地基的承载力。粉喷桩在国际国内上已广泛采用。它具有很多特性，如设备简单，用工省，见效 快成本低，旋工过程中无振动，无污染，对周围环境和建筑物无不良影响等。其处理效果好，但费用 高。一般仅在高等级公路中的特殊路段采用。近年来在我国的许多高速公路建设中都采用了粉喷桩处理 技术。如：佛开高速公路、广佛高速公路、深汕高速公路、京珠高速公路广珠段、连徐高速公路、沈大 高速公路扩宽二 程中都有成功应用。 ( 6 ) 强夯法。将重锤( 一般为1 0 0 一4 0 0 i ( n ) 提升到一定高度( 一般为64 0 m ) ，使其自由下落至地基表面， 利用冲击荷载的作用，使地基密实度提高的方法。用于软粘土地基时，软土的渗透性越大效果越好。这 一方法特别适用于砂性士、松填素土、杂填土等情况。它施工简单，费用不高，效果较好，但噪声污染 较大，对周围建筑影响大。 1 2 滨海相软土的基本特点 江苏沿海地区软土大多为滨海相软土，以连云港、响水、大丰为典型代表地区，地层主耍由第四系 松软地层与中元古界变质岩构成，第四系地层由全新统( q 4 ) 与上更新统( q 3 ) 构成。全新世q 4 地质时期， 受多次海侵、海退的影响，形成以滨海相沉积为主的淤泥、淤泥质软土地层。软十层厚度变化范围大， 天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、渗透性低、强度低，并具有触变性、流变性。 随着国民经济快速发展，苏北地区高速公路的建设越趋增多，这些地区的许多道路工程常常不得不 建在这些不良软土地基上。根据资料显示，多年来，连云港地区修建的高速公路频繁出现问题。如：江 苏宁连一级路由于软基沉降引发路面开裂、桥头错台等问题，通车几年来一直小修不断；连徐高速公路 连云港a 4 a 5 软土段部分路基在施工中相继出现路基开裂、路基滑移、沉降过大等问题。a 4 标段 k 1 4 + 6 7 1 6 k 1 4 + 7 1 3 在路基施工碾压过程中路基左侧出现裂缝，后发生塌陷、滑移，整个滑移总长约 4 0 m ，最大裂缝发展到07 0 8 m 。造成这些事故很大一方面原因就是对连云港滨海相软士缺乏深入 了解。 1 2 1 连徐高速公路连云港段 连徐高速公路连云港段为海积、冲海积平原及山前坡残积斜地地貌，地势平缓低洼，南高北低，西 高东低，海拔标高一般2 5 4 m 。本路段内地层主要由第四系松软地层与中元古界变质岩构成。第四 系厚度变化在2 0 5 0 m 之间。临近黄海地段，全新世q 。地质时期，受多次海侵、海退的影响，形成以 海相为主的软土地层，厚8 1 2 m ，最大层厚1 6 m 。上覆表壳层为低液限粘土，易溶盐含量除盐田内较高 外，其它为弱盐渍士，厚度为0 5 2 0 m 。连徐高速公路连云港段的主要不良地基为软土地基，沿线 第章绪论 路段中均不同程度地发育有软土。软土的厚度变化也较大，软土层厚度的变化范罔大约为1 12 m 。 表卜l 连徐高速公路连云港段沿线软弱土层的物理力学指标表 倭 成压缩 压缩锥尖侧摩 因土含水量孔隙比 塑性指液限液性指系数模量阻力阻力 类 性 u e 数i r u l 数i 。 a 。b q c f ， 型 m p a lm p am p ak p a 卜 海 积 淤 4 65 13 0 1 2 9 0 4 1 1 0 一一10 2 0 9 2 o 6 0 o1 5 00 0 0 4 8 泥 9 2026 0 4 15 2 6 76 7 3 2 l41 026 60 6 5o0 6 l 相 1 2 2 汾灌高速公路连云港段 沿线基本上均被第四系松散沉积物所覆盖，根据区域地质资料，表层第四系地层均为全新统冲海积 相粘性土，中部多为灰黄色粘性土和砂。沿线的不良地质现象主要有三种类型：中等偏高高压缩性软 弱士；弱中等膨胀性土；以及轻微中等液化土。其中软弱土广泛分布，厚度变化大，尤其软土，近 地表地层土质结构一般较疏松，为主要的不良地质条件。不良软土层淤泥质粘土或淤泥，灰色，流塑状， 高压缩性，埋深o o 35 m 厚度o o 8 5 m ，天然含水量2 6 2 6 53 ，个别地段的天然含水量 达到8 5 ，孔隙比o 8 2 1 2 ，压缩系数介于o 3 2 3 m p a 一。汾灌线由于中部存在有一层砂层， 对加速土层的排水固结极为有利。 表卜2汾灌高速公路连云港段沿线软弱土层的物理力学指标表 地成压缩压缩锥尖 侧摩 序层因 士性 吉水量孔隙比液限 液性指 系数模量 阻力阻力 号代 类e ul 数i 。a ”e sq 。 号 型m p a 。m p am p ak p a 湖 2 94 09 3 4 5 3 03 2 o 2 0 2 4 6 04 7 29 l 一2 屯积淤泥 相 4 4 61 1 66 9 307 lo 8 36 5 407 55 9 1 湖淤泥、 3 1 、o 1 0 7 9 4 0 8 0 8 9 06 2 1 0 6 0 2 0 62 2吼积淤泥质 8 6l2 1 4 46 7 ，91 2 42 9 63 3 105 42 0 4 相 粘土 泻 3 0 2 o 8 1 4 3 84 0 3 7 0 3 2 2 9 9 0 5 2 1 9 8 2 2 屯湖粘土 4 081 1 8 95 7 805 10 9 45 8 81 2 56 77 相 1 2 3 连盐高速公路 连云港盐城沿线地区基本是属于苏北滨海平原地区。根据中国工程地质图、中国地质图以及中国 第四纪地质图可以清晰看到苏北地区全部为第四纪覆盖，第四纪沉积物主要以海积物为主。根据苏北 中部滨海平原成陆机制中对苏北地区的区域地质的划分，苏北可分成三部分：苏北北部滨海平原苏 北南部滨海平原，苏北中部滨海平原。北部滨海平原大致为射阳河口以北的废黄河三角洲地区。研究表 明，该段滨海平原的形成与演变主要受黄河最近一次从苏北夺淮入海、后又北归这一供沙状况的盲接影 响。南部滨海平原地区其大致为江都扬州泰州海安拼茶一线以南至镇江以下长江北岸以北地 区，该段滨海平原主要是全新世受大海侵后古长江河口湾被长江来沙不断充填、且在科氏力作用f 长江 河口不断东进南偏而形成。苏北中部滨海平原大致为6 0 0 0 a b 口葛岸线以东、射阳河口以南、海安拼茶 东南大学硕士学位论文 一线以北地区，该段滨海平原的形成既受北部古黄河来沙的影响，也受南部长江来沙的影响。 连盐线分布于苏北北部滨海平原和苏北中部滨海平原。根据苏北地区第四系以来的海陆变迁以及黄 河在第四系以来的改道，工程地质勘察报告将沿线划分为：灌云一响水海积平原r 程地质区、滨海废黄 河冲海积平原工程地质区、盐城东台平原工程地质区三个工程地质区。 表l 一3 为连云港一盐城高速公路( 连云港段) 、不同成因软土的物理力学性质表。 表1 3连云港一盐城高速公路连云港段不同成因软土的物理力学性质表 类 淤 含水量 饱和压缩 锥尖侧摩 孔隙比度 液限塑限塑性 液性指 指数 模量阻力阻力 u l。 数i e 5 q c f 。 型 ( ) e s ( )( ) ( ) ( m p a )( m p a ) ( m p a ) 5 50 1 5 8 4 9 4 3 64 5 2 1 1 8 l4 5 1 52 7 o8 5 o1 6 o 0 0 4 8 范围值 8 7 4 23 0 5 1 0 0 6 23 4 4 4 025 53 5 92 1 2o 3 9 00 0 8 2 吖 平均值 6 6 3 618 7 19 8 24 5 5 32 60 119 32 28l4 4 7 02 900 0 6 4 ( f m ) 海标准差 62 7o1 6 82 0 29 6 9 965 2 60 5 6 385 7 30 4 5 50 0 500 0 0 8 ( o f ) 积 变异系 数( 6 ) 0 0 9 40 0 8 9 900 2 0o 2 1 3o2 5 102 9 20 3 7 9o 3 1 501 7 1o1 2 7 统计个 数( n ) 2 5 2 52 52 52 4 2 4 2 4 2 21 51 5 0 4 1 范围值 4 58 1 5 l o 9 5 3 5 5 1 1 9 9 11 2 1 29 6 09 6 o1 9 0 0 0 4 5 8 5 82 3 9 81 0 05 5 63 4 6 824 93 2 7l8 4o 2 3 00 0 7 3 0 4 “平均值 6 1 4 61 7 3 29 6 94 3 7 3 2 5 9 4 l6 8 92 2 2 21 3 6 6o 2 000 0 6 3 ( f m ) 冲标准差 ( of ) 87 7 3 02 5 028 288 7 46 6 8 0 o4 3 46 2 9 5o 3 3 0o1 10 0 0 1 5 海 变异系 数( 6 ) 0 1 4 3 01 4 4 4o 0 3 00 2 0 302 5 8o2 5 702 8 3o2 4 l01 8 00 2 4 5 积 统计个 数( n ) 1 81 81 81 61 61 61 61 61 21 2 0 。范围值 5 42 1 5 1 0 9 7 3 2 3 2 20 11 0 1 4 0 7 9 0 1 8 00 0 5 5 7 7 5 22 6 01 0 0 6 5 1 4 7923 0 3 9 5 l9 3 03 4 0 0 0 7 4 0 4 “1平均值 6 7 9 19 0 09 9 14 883 2 11 5 02 4 7 01 2 90 2 800 0 6 6 ( f m ) 河标准差 96 9 2o2 5 41 1 4 01 00 995 1 6o 3 6 284 6 903 7 300 5 0 0 o 0 0 6 ( of ) 海 变异系 0 1 4 3o 1 3 7o 0 1 002 0 702 9 7o 2 3 6o3 4 20 2 8 8 4o 1 8 00 0 8 5 5 数( 6 ) 积 统计个 数( n ) 2 l 2 l 2 l2 1 2 l2 12 l z 11 01 0 1 2 4 盐通、通启高速公路 ( 1 ) 盐通高速公路 盐通高速公路沿线所经区域的地形地貌属丁二氏江三角洲冲积平原区，地势由西向东微倾，地势平坦。 区内基底构造单元及断裂展布关系控制了区内松散沉积( n + q ) 。大约在新第三纪末期，南部宁通隆起区 上升以剥蚀作削为主，上第三系缺失，第四系沉积相相对较薄，北部坳陷区持续下降，从此睦江三角洲 第一章绪论 与滨岸在坳陷区孕育发展，沉积岩性为粘土与砂砾层，尤其长江泓道及其两侧砂砾层特别发育直到第四 纪晚更新世，长江河道明显南迁，致使三角洲相的古砂砾层沉积中出现松散沉积( n 十0 ) 。随着时间的 延续，海陆变迁频繁，晚更新世以来的数次海侵，使滨岸平原扩大至现今范围，其沉积以江三角洲、 河口砂坝相为主，伴有滨海、河漫潍相。盐通高速公路沿线主要的软弱l 层的物理力学指标见袁1 4 。 表l 一4盐通高速公路沿线软弱土层的物理力学指标表 地 成 孔隙液性 压缩压缩锥尖侧摩 地层层 因土 含水量液限系数模量阻力阻力 编号代类性 ( 1 ) 比 指数 c i ) l a 7b m f s 号型 c i l m p a “m p a m p a k p a 2 】l0 6 6 20 2 7 2 90 01 8 52 l 酣”冲海积亚粘土 3 3 003 51 0 9 3 4 1o 9 3 6o9 0 2 5 o 0 7 0 208 6 2 6l 01 0 9 9 | h “1 。“冲海积 亚砂土 3 08 o2 9 1 34 3 4 90 9 1 01 3 2 3 1809 5 00 9 704 2 卜 “。冲湖积 淤泥质 3 03 0 4 3 3 1 l78 亚粘土 4 4g09 55 02 9 o 4 82l _ 3 0 81 9 006 4 3 380 9 8 1o9 60 9 7 2 7 5 0 4 1 45 1 5 8 2l a咄”“”“冲海积亚粘土 3 250 5 37 52 1 3 3 6 1 1 0 1 512 915 0 2 8 109 0 1o 9 0 2 7 ，5 0 3 7 6 5 2 一l b 瓯。“h冲海积亚粘土 3 23o 4 88 7 3 591 1 2 513 5 淤泥质 3 4 3o9 4 61 0 8 3 2 8 2 2 “。冲海积 0 5 138 3 亚粘十 3 3 3 3 4 40 9 2 71 1 2 ( 2 ) 通启高速公路 通启高速公路沿线地貌属长江三角洲河口段前缘冲积平原地貌，地势平坦开阔，地表河网较为发达， 大多为人工开挖。沿线地层为第四系全新统( 岛) 和上更新统( 0 3 ) 海陆交互沉积地层，根据所处的特殊地 理位置、沉积环境和独特的沉积韵律及沉积机理，可认为沿线地层为迭复式二角洲相沉积。根据迭复式 三角洲相沉积机理和土的物理力学性质可将沿线地层分为三个较大的层次。第层，亚粘土、淤泥质亚 粘二l 二、亚砂土和粉土，地层代号为i ，均为新近沉积土，且构成迭复式三角洲的顶积层。第二层，淤泥 质亚粘土、亚粘土，地层代号i i ，也系新近沉积土地层，构成迭复式三角洲相上部三角洲的前积层。 第三层，亚粘士、粉砂，地层代号为i 儿，系海陆交互相沉积为主的地层，构成了迭复式三角洲相f 部 三角洲的项积层。沿线不良地质主要是欠压密的新近沉积土和软土层，主要为iz 层淤泥及淤泥质弧粘 士、第l i ：层淤泥质粘土及亚粘士以及第1 ，层粉砂、亚砂土项部的部分软夹层均为软士，具有高孔隙 比和中高压缩性的特征。 总体来看，江苏海相软土的工程力学特性以连云港地区的海相软土最为典型，物理力学指标也是最著， 软士单层厚度也最大，厚度最大值为儿5 m ，局部淤泥二l 直接裸露，这给高速公路的建设带来很大的 困难。 东南大学顶二学位论文 表卜5 通启高速公路沿线软弱土层的物理力学指标表 地地成 压缩压缩锥尖侧摩 层层 因 土性 含水量孔隙比液限液性指 系数 模量 阻力阻力 编代类 u e u i j 数il u a ，m p a le s m p ao ，m p af 。m p a 、j号型 三 淤泥 角 及淤 2 97 o 8 0 2 85 l0 2 o2 0 2 9 0 o5 6 1 0l i ：0 。”泥质 洲 亚粘 3 6 4i 1 43 671 8 70 7 29 、9 508 01 26 相 土 = 粉砂、 ij吖 角 亚砂 19 4 2 4 1 洲8 儿 7 1 4 相 土 = 淤泥 质亚 i i ： 0 。舯 角 2 36 o7 8 2 73 一1 1 6 o1 8 24 4 12 9 3 21 洲 粘土 4 2212 8 4 5 o1 5 3o 5 79 1 350 36 25 及亚 相 粘土 1 2 5 国内外几种典型的海相软土的工程特性比较 表卜6已建高速公路典型软土的主要物理力学性质指标 地点土层 w ( ) y e s m p aw 。( )i p c 。“0 。 ( k n m 3 ) c l n2 s ) c ( k p a )中( 。) o 8 515 沪宁高 硬壳层2 7 1 9 o 3 5l 1 4 4 速公路 l _ 0 4 0 3 昆山段 淤泥4 0 6 0 1 7 1 9 3 5 4 3 1 2 1 9 l60 6 质土 硬壳层 2 6 5 0 9 1 5 5 1 8o3 9 4 51 5 1 91 4 5 沪嘉高 3 8l0 6 1 7 34 0 4 61 8 2 7 3 9 8 3 7 85 速公路淤泥 4 0 6 01 1 4 54l1 0 3 质土 1 6 2 04 杭甬高淤泥 4 0 6 513 1 73 6 4 61 2 2 41 6 1 89 1 5 速公路质土 1 854 7 连云港淤泥 4 5 7 51 5 5 0 lo 2 o4 3 5 52 0 3 01 1 1 6 6 1 2 城区质土 1 7 5 0 硬壳层3 48 1 8l3l5 02 01 81 l3 连徐高 03 速公路淤泥 4 6 5 1 5 4 0 06 2 4 0 1 1 6o 7 1 257 0 3 7 质土 9 20】75 0l6 06 5l3 7 ，8】24 第一章绪论 我国有漫长的海岸线，沿海的省份与自治区包括辽宁、河北、天津、山东、江苏、浙江、福建、广 东、广西等，而这其中又以天津、江苏、浙江、j 一东、香港等地的软土更具有特点和区域代表性。表 卜6 、表卜7 给出了这几个典型地区软二i 一的物理力学指标。国外对软土的研究主要是对一些区域性软士 进行研究，如挪威、日本的有名粘土、加拿大、南朝鲜、南朝鲜、新加坡软土、墨商哥软土和英国的 b o t h k e n a r 粘士等，表l 一8 给出了儿种软土的物理力学指标。 表卜7我国几个典型地区软土层的物理力学指标表 成因含水量孔隙比液限液性指 压缩压缩锥尖侧摩 地区一土性系数模量阻力阻力 类型 “) e 】数i t a 。m p a “e s m p a 口。m p af ，m p a 淤泥 4 4 6 o9 7 o 9 1 、 o4 6 l2 0 天津 海相 淤泥质 5 761 6 9 13 6 0 9 636 9 粘土 广东 海相 淤泥 8 31 2 3 4 9 20 1 1 2 9 0 7 0 ( 新会) 9 9025 3 65 1 25 0 81 1 2 浙江 海相淤泥 5 04 1 4 3 3 4 2 6 12 7 0 6 3 1 5 7 ( 温州) 8 3 9 23 3 9 5 762 1 41 6 436 4 4 0 0 1 7 9 5 61 l5 香港海相淤泥 1 2 0040 81 4 0 o24 江苏 海相 淤泥 4 6 5 1 3 0 4 1 1 0 1 0 2 09 2 o 6 0 0 1 5 0 o 0 0 4 8 ( 连云港) 9 20 26 0 6 7 6 7 3 2 1 4 1 02 6 6o6 5o0 6 l 表卜8国外几个典型海相软土的特征指标表 土性特征 地区 日本 英国 指标挪威加拿大南朝鲜印度新加坡 ( a r i a k e )( b o t h k e n n a r ) 液限，2 1 5 7 5 3 5 一1 6 9 5 3 2 6 0 3 1 1 3 08 2 一1 7 56 3 8 2 4 0 8 5 塑限， 1 6 3 02 55 9 o2 2 3 0 1 7 3 0 3 3 6 0 2 2 2 4 2 5 4 0 天然含水量， 3 2 4 45 0 9 2 0 0 4 0 9 02 7 一l l o7 64 一1 2 884 5 7 52 2 3 2 塑性指数i 。， 5 3 389 6】o 一3 0n9 54 9 一4 粘粒含量， 3 5 6 51 1 47 8o5 0 8 61 04 53 6 4 8 灵敏度，s ， 3 5 0 0 1 95 0 0 1 0 一 1 0 0 0 1 一1 32 43 65 1 3 含盐度g l 02 2 60 卜3 47l 一3 52 1 06 1 2 p h7 8379 09 3 9 6 74 8o7 6 8 2 有机质 11 一1 853 7 0398 含炭量， e 10 ) 、泥炭( 有机质含量w ) 6 0 ) 、泥炭土( 1 0 w 6 0 ) 等，其压缩系数大于o5 旧，不排水抗剪强度小于3 0 k p a 。t e r z a g h i 和p e c k ( 1 9 6 7 年) 将无侧限抗压强度q t 小于2 5 k p a 的粘土称为“很软的土”，而q u 在2 5 5 d k p a 的粘土称为“软的土”，一般国外将不排水抗剪 强度s u ( s u = q u 2 ) 小于4 0 k p a 称为“软粘土”。 上述诸多定义多与其工程类型及解决的工程问题有关。无论怎样，软土的软硬都是相对的，都是相 对于士质和= 程而言的，因此软土应是与土质、工程性质有关的高孔隙比、大含水量、低强度、高压缩 性及低渗透性的以粘性土为主的软弱土层的通称。 国内外各行业对软土的鉴别是依软士的若干特征指标划分的，采用的具体指标各不相同。 我国铁路部门建议以f 列指标作为区分软土的界限：天然含水量接近或大于液限；孔隙比大于1 ；压 缩模量小于4 0 0 0 k p a ：标准贯入击数小于2 ；静力触探贯入阻力小于7 0 0 k p a ；不排水强度小于2 5 k p a 。建 设部软土地区：l 程地质勘察规范( j g j 8 3 9 1 ) 规定，凡符台以下三项特征即为软土： ( 1 ) 外观以灰色为主的细粘土； ( 2 ) 天然含水量大于或等于液限； ( 3 ) 天然孔隙比大于或等于io 。 我国交通部规范将软土定义为：“滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、 压缩性高、抗剪强度低的细粒土”。主要选择了能说明强度低、压缩性高的三项特征指标，即天然含水 量3 5 或液限、天然孔隙比1 0 、十字板剪切强度3 5k p a 作为鉴别软士的特征指标。 2 12 软土的成因类型及特征 软十在我国分布十分广泛，滨海平原、河口三角洲、湖盆地周同、山问谷地均有分布。我国软土的 主要分布区，按工程性质结合自然地质环境，可划分为三个地区，即沿秦岭走向向东至连云港以北的海 边一线，作为i 、i i 地区的界线：沿苗岭、南岭走向向东至莆田的海边一线，作为i 、i i i 地区的