软土是指滨海.doc

软土是指滨海、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。软土是指滨海、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。具有天然含水量高、天 然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、 灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物 理力学性质相差较大等特点摘要：分析了山岭重丘区软土路段的分布及其特点，介绍了高速公路在山岭重丘区软土路段的施工方法和经验。关键词：高速公路；山岭重丘区；特点；软土路基；处理方案随着我国高速公路建设的发展，平原区高等级公路密度大为提高，目前正向地形复杂，地质病害多的山岭及丘陵区延伸。山岭重丘区软土的特点，使其上高速公路的软基处理设计和施工方法，成为高速公路建设的新问题。现根据几条山区高速公路的施工实践，将这方面的问题介绍如下。1山岭重丘区软土路段的分布及其特点山岭重丘区的软土路段多分布在一些山涧谷地、河流两侧的平缓地段以及沿海山区的滨海路堤。由分布范围可知这些软土大都属于间断性，范围较小，设计阶段不易发现，且有以下特点。（1）不均匀性，即软弱层厚度的不均匀性。往往在较小的范围，如20 m30m内软土厚度急剧变化；（2）和地下水的隐患同时存在，这些路段一般泉水较发育，地面有间断性流水；（3）软土底部往往有一倾斜面，且有时可能与路线平行，有时又可能与路线斜交，增加了处理的难度。由于软土分布在路线低洼处，高速公路通过时，多为高路堤或半填半挖路堤，而这些路段一般交通极不方便，大型机械很难进场，在选择处理方案时受到限制。2山岭重丘区的软土路段建设高速公路应注意的问题2.1加强勘探和地质调绘山区软土路段一般分布面积较小，地层变化大，有些软土设计阶段不容易发现。所以施工中对一些不良地质路段，要有针对性加密勘探点，可适当超出“公路软土地基路堤设计与施工技术规范”关于勘探点布置的限制，采取挖探、钎探等方式，详细了解软土和地下水分布特点，绘出地质断面图，作为设计变更的依据。2.2山区软基处理应和地表水、地下水处理的防护工程相结合山区软土多半与地下水、季节性流水、泉水等并存，处理软基首先应采用截水沟、排水沟或盲沟等措施消除水患。有些软土就是由于地下水的长期浸泡造成，所以软基处理要和防护工程结合进行。2.3山区高速公路软基处理应与滑坡调查与防治结合进行高速公路在一定程度上破坏了自然界的平衡，软土往往就是这平衡的薄弱环节，在山区软土层面往往是一个倾斜面，软土层或残留软土层可能就构成滑坡体的滑动面，所以山区软基处理应和滑坡防治结合进行。2.4采取桥梁方案是山区高速公路进行软基处理的比较方案之一经济比较往往是建设单位选取处理方案的重要依据。一般说，桥梁方案最贵，但从安全、美观角度桥梁方案又最好。低路堤一般是最合理，但对一些地质条件复杂、处理难度大的高路堤，如果处理费用接近于桥梁方案，也可以考虑采用桥梁方案。同时要指出，从环境保护的观点考虑，桥梁方案要比大填大挖更可取。3山岭重丘区软基处理实例3.1换填与压填片石方案3.1.1地质特点某高速公路k126k135段路线经过一山区，在山间谷地之中，间断分布着小块的软土地基，经过挖探和踏勘调查，发现软土具有以下特点。（1）软土层厚较薄，一般为1m2m，最大深度3m，为山谷流水淤积而成，地表多为稻田，软土多为淤泥质土，软塑状；（2）软土分布在山间谷地，底面多为一倾斜面，坡度一般为1535，有的与路线走向一致，有的与路线斜交；（3）软土路段地面水及地层中的毛细水较为发育。3.1.2处理方案由于本路段路堤填土高度一般为10m20m，均为高路堤，故其稳定性成为一个严重的工程问题。经过认真分析研究，决定采取以下处理措施。（1）设置排水沟或截水沟，排除地表水和毛细水的隐患；（2）挖淤，挖淤深度淤泥深度0.5m；（3）挖台阶，水平深度不小于2m，平缓路段根据实情，可以不挖；（4）压填片石，考虑到如全部换填弃方量太大，弃方的场地难以解决。可以采用部分换填，部分采取压填片石的方法。片石一般长度30cm40cm，用机械或人工压入淤泥中，外露约10cm20cm，利用挖台阶和压填片石措施提高地面摩擦力。本路段没有采用抛填片石，而是采用压填片石，是考虑软土不是流塑状，而是软塑状，片石抛填不下去，而采用人工措施压入；（5）换填砂砾反滤层50cm；（6）其余部分为换填土；（7）进行观测，本路段设置稳定观测设施，以保证路堤的稳定。3.2盲沟和预压方案3.2.1地质特点某高速公路k120630k120700段，该路段为半填半挖路堤，左半幅为挖方段，右半幅填土高度约6m.地质情况：左半幅有多处泉眼，右半幅直到坡脚处有2m3m软土，为深灰色淤泥质，流塑状，天然含水量约70，地基容许承载力约50kPa80kPa.3.2.2处治方案在坡脚处沿纵向设护脚盲沟，盲沟外边伸出坡脚线外侧1m，护脚盲沟深2m，宽3m，长60m（护脚盲沟引向线外低洼处）。盲沟材料采用片石（隧道弃渣），盲沟内不设管。横向设11m横向盲沟4道（从泉眼引出）。地面设50cm碎石垫层，进行预压，同时加铺2层土工格栅（均为半幅路基），土工格栅抗拉强度纵向8tm；横向4tm；延伸率10。3.3振冲碎石桩方案和其它软基加固桩类，如沉管桩、粉喷桩、CFG桩等相比，振冲碎石桩的最大特点是桩径较大，一般0.8m1.2m，承截力大。同时，其成桩设备相对比较简单，拆卸安装方便，很适用于交通条件差的山区高路堤地基工程。3.3.1地质特点某高速公路k138150k138710段，位于残丘区的山间谷地与海岸线潮汐带交界处，属于滨海路堤。本段路堤半幅座落在山坡上，半幅位于浅海潮汐带。勘探资料显示，该处地基存在7m10m厚软土层，含水量4060，孔隙比1.22.0，属于淤泥和淤泥质土。本段路堤填土高度14m16m，是典型的高路堤，并且地基半幅硬半幅软，所以存在着横向的不均匀沉降问题。由于软弱层与持力层（碎石土）的界面具有向海中倾斜的坡度（约10）地基自身存在着下滑因素，这就给本路段的软基处理带来相当的难度。根据设计计算，结合现场实际情况，从解决软土地基的沉降和稳定两方面的综合考虑，采取了振冲碎石桩方案，现就振冲碎石桩的设计、施工作简单介绍。3.3.2振冲碎石桩处理方案振冲碎石桩是利用振冲器借以高压水成孔，然后投以碎石使之密实，在土体中形成一个密实的桩体。碎石桩有两方面作用，其一是复合地基作用，桩体与桩间土共同构成复合地基，以提高地基的承载力；其二是排水固结作用，碎石桩的桩体为一良好的排水通道，在路堤荷载的预压作用下使桩间土固结，强度提高。根据稳定计算，振冲碎石桩设计桩径取1m，桩距取1.5m，平面按正三角形布置（置换率达到40）。桩长要求穿透软土层，并深入下卧持力层内50cm.为了加强路堤的稳定，处理范围包括坡脚外5m以内（见图1）。3.3.3振冲碎石桩的施工（1）施工机械振冲碎石桩的施工机械包括振冲器、机架、起吊设施、水泵、发电机等。技术参数见表1.图1振冲碎石桩设计示意（2）施工工艺将振冲器对准桩位，开水通电；启动卷扬机，使振冲器以1mmin2mmin的速度下沉，在下沉中不得超过振冲电流额定值，万一超过时，需减速下沉或暂停下沉一段时间，借以高压水冲松土层后继续下沉。在成孔过程中要记录电流值和时间；当振冲器达到设计深度以下30cm50cm时，开始将振冲器上提至孔口，提升速度可以加快；5清孔2次3次；往孔内侧填0.5m30.6m3碎石填料，将振冲器沉至填料上进行振密，这时振冲器不仅是使填料振密，且使填料挤入孔壁的土体，而使桩径扩大。由于填料不断挤入，孔壁约束力逐渐增大，一旦约束力与振冲器产生的振力相等，桩径不再扩大，这时振冲器的电流值迅速提高，当电流达到规定值（密实电流）时，认为该深度的桩体已经振密；如果电流达不到密实电流，则需提出振冲器，继续向孔内投一批碎石填料，再下降振冲器进行振密，如此重复操作，直至该深度的电流达到密实电流为止（每倒一批填料进行振密，密实电流按60A90A控制）；重复以上步骤，自下而上地制作桩体，直至孔口；关振冲器，关水，移位，进行下一孔作业。施工结束后进行处理效果检测，根据静载荷试验结果，单桩极限荷载均达到每根620kN以上，单桩承载力达到400kPa.复合地基单桩承载力也超过了200kPa.完全达到了设计要求。参考文献1地理处理手册。北京：中国建筑工业出版社，1989，42公路软土地基路堤设计与施工技术规范。北京：人民交通出版社，1998供稿： 张留俊 李刚 王福胜（中交第一公路勘察设计研究院西安 710068）我在上篇博文1中，谈到了地面沉降引起的地质灾害及环境、社会问题，这篇博文将着重谈地面沉降的防控措施。根据学者们2-7多年的研究，影响地面沉降的因素包括：构造运动、区域性海平面上升、地热开采、石油开采、工程沉降、地下水开采等。在我国最严重的沉降地区（长江三角洲、华北平原和汾渭盆地），前4项引起的沉降与后两项相比，前4项引起的沉降量很小，在研究地面沉降问题时基本不需考虑。地面沉降控制是一项系统工程，区域性沉降由含水层系统弹性和蠕变变形引起，可通过禁采与限采约束沉降量与沉降速率，可通过回灌加以部分恢复；工程沉降以浅层软土固结为主，是不可逆的。因此，沉降控制必须解决好地下水开发模式和软土固结控制两方面问题。工程沉降主要以高层建筑工程为代表，包括基础施工期间和建成后引起的沉降两部分。基础施工期间造成局部地面沉降，如基坑开挖、降排水、沉桩等，其沉降量与建筑荷载引起的沉降量相比，总量较小。在有关部门采取限制施工降水措施后，降排水施工引起的沉降已得到有效控制。城市建设造成的地面沉降与工程施工进度密切相关，沉降主要集中于浅部工程活动相对频繁和集中的地层中。建筑物施工后，建筑物荷重对其下部压缩性地层具有长期加载作用。所以局部沉降可以延续很长一段时间，而且难以恢复初始地面标高。刘毅等2-3认为，19921998年，上海市因工程建设导致的沉降量约占总沉降量的12左右，但各工程施工引起的局部地面沉降却十分惊人，累计沉降可达100mm之多。我们7对天津滨海新区的研究表明，集群式工程沉降约占总沉降量的10%，与上海地区的分析结果较为一致。根据以上分析，控制地面沉降应聚焦于“地下水开采”模式上，如禁采地下水、削减地下水开采量、人工回灌、优化开采层次等。有人说“禁采地下水不是可以一劳永逸地解决地面沉降问题吗？”这是一厢情愿的想法。人类要生存、城市要发展，都离不了“水”，水是生命之源，经济发展之本。我国的地表水（库水、河水、江水等）资源不够丰富，且水资源分布不均，大部分经济发达地区都依赖于地下水资源的开采。如华北平原以仅占全国1.7%的水资源量，维持了该区几十年的经济社会高速发展。目前华北平原地下水开采量为206亿m3/年，75%以上的用水需求靠地下水支撑（图1）。华北平原的地下水开采量占到整个供水量的75%80%，已经超采地下水1000多亿立方米。因此，除对个别地区外，禁采地下水方案不可行。图1 华北地区地下水与地表水的供水比例消减地下水开采量可以减少地面沉降量，但必须保证基本的工业、农业及生活用水。解决之道是大力发展调水工程，如引滦入津、南水北调、辽宁大伙房调水工程等都在一定程度上缓解了缺水地区的地下水开采量，起到了一定的控制沉降作用。一些地区采用削减地下水开采量、禁采地下水、人工回灌等措施后，水位逐步恢复，沉降速率趋缓可有所下降，但至今沉降范围仍在扩展。没有采取任何措施的地区，沉降会随着地下水开采量的增加而逐步加剧。地面沉降的发展过程在采取限制开采地下水措施前，一般大体上经历缓慢、显著、急剧沉降等几个阶段，并与同期地下水的少量、大量、超量开采等几个阶段相对应。采取限制开采措施后，随着水位下降速度的减缓、恢复，沉降速率会相应趋缓，如果进行人工回灌，有可能一段时间内出现地面回弹，如上海在19661971年，中心城区曾平均累计回弹18.1mm。调整开采层次作为一种辅助措施，在一定阶段有助于控制地面沉降。我们7对天津滨海新区的研究表明：同时开采第二、五含水层引起的地面沉降量最大，一年最大沉降量达到94.2mm，同时开采第三、五含水层引起的地面沉降量最小，一年最大沉降量仅为53.1mm。防治地面沉降的工作任重而道远，建议采取以下有效措施控制沉降：（1）建立地面沉降监测体系，以利于政府决策时可有的放矢。（2）通过健全法制、规范管理来加强地面沉降的综合防治。在这方面，可参考上海等城市的做法。上海等城市已制定了相应的如“深井管理办法”、“取水许可制度实施细则”、“地面沉降监测设施管理办法”、“地面沉降防治管理办法”、“地面沉降灾害经济损失评估方法”等行政法规。（3）大力发展跨区域调水工程，大大减少（甚至不采）地下水资源的开采量，这是“治本”的做法。（4）探索一套以减少地下水开采、人工回灌、调整地下水主要开采层次等为主的综合防治措施来控制地面沉降。在天津、上海地区的初步实践证明行之有效，宜在完善的基础上在全国各地逐步推广。（5）建立大尺度的三维非线性沉降计算数学模型，进行数值模拟和预报，以达到防患于未然的作用。参考1秦四清，“温水煮青蛙”式的地面沉降（1）：地质灾害及环境、社会问题/home.php?mod=space&uid=575926&do=blog&id=5404792侯艳声，郑铣鑫，应玉飞，中国沿海地区可持续