1、引言

　　廣東地處祖國南大門(mén)改革開(kāi)放的前沿，自1989年我省第一條廣佛高速公路通車(chē)以來(lái)，目前廣東省高速公路通車(chē)里程已逾700km，“九五”計劃通畫(huà)達1100km.而高速公路的建設不可避免地要涉及到對軟土基處理。對設計人員來(lái)說(shuō)，要做到恰當地選用軟土地基處理方法，則必須對所要處理的軟土地基的特征、物理力學(xué)性質(zhì)有全面、熟悉的掌握。筆者結合近幾年來(lái)參加高速公路軟土地基勘察和設計的體會(huì )，結合有關(guān)資料，淺談珠江三角洲高速公路軟土特征及常見(jiàn)處理方法。

　　2、軟土的概念

　　軟土一般是指天然含水量大、壓縮性高、承載力低的一種軟塑狀態(tài)的粘性土。它一般是在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)生物、化學(xué)作用形成的。但含水量多少才謂之高、承載力多少才謂之低，目前尚沒(méi)有一個(gè)統一標準。比如，日本采用標準貫入擊數、無(wú)側限抗壓強度、荷蘭式貫入指數等三項指標來(lái)劃分軟土。德國則用“很容易搓捏的土”來(lái)劃分軟土。在國內，鐵道部建議以天然含水量接近或大于液限、孔隙比大于1、壓縮模量小于4000kPa、標準貫入擊數小于2擊，靜力觸探結入阻力小于700kPa、不排水強度小于25kPa等6項指標來(lái)劃分軟土；建設部頒《軟土地區工程地質(zhì)勘察規范》（JGJ83-91）規定，凡符合外觀(guān)以灰色為主的細粘土、天然含水量大于等液限、天然孔隙比大于等于1等3項指標來(lái)劃分軟土；交通部《公路土載試驗規范》（JTJ051-85）則以天然含水量、孔隙比、壓縮系數、飽和度和內摩擦角等5項指標來(lái)劃分軟土。從上述部門(mén)的規定或規范可以看出建設部頒規范比較簡(jiǎn)單，使用起來(lái)不方便。為了有個(gè)統一簡(jiǎn)便的判別標準，交通部最近頒布《公路軟土地基路堤設計與施工技術(shù)規范》（JTJ017-96），在總結經(jīng)驗的基礎上，軟土的劃分標準采用天然含水量大于等于35%或液限、天然孔隙比大于等于1.0、十字板剪切強度小于35kPa等3項指標。凡符合以上3項指標的粘性土均為軟土。珠江三角洲地區軟土一般指淤泥、淤泥質(zhì)土。淤泥和淤泥質(zhì)土。淤泥和淤泥質(zhì)土的定量劃分指標為：當土的天然孔隙比大于1.5時(shí)，為淤泥；天然孔隙比1小于等于e小于等于1.5時(shí)為淤泥質(zhì)土。

　　3、軟土的成因和性質(zhì)

　　3.1、軟土的成因

　　珠江三角洲地區為典型的平原地貌，其間偶有個(gè)別殘丘點(diǎn)綴。它地勢平坦開(kāi)闊，區內河渠縱橫交錯，水網(wǎng)密布，大小河流蜿蜒曲折，河水受潮水頂托明顯。由于河流沖積和海潮的進(jìn)退作用，在該區廣泛沉積了厚層的海陸交互相軟土。該區軟土層一般惡化有薄層粉細砂層。砂層厚薄不一。層次有多有少，具有一定水平層理。軟土為淤泥和淤泥質(zhì)土，一般分布于地表硬殼層之下，大部分地區分布一層軟土，局部分布有兩層軟土，其下臥層多為砂層，少數為粘土層。軟土層平均厚度4-6m，局部厚逾15m，基底為第三系紅色巖系軟質(zhì)巖。軟土的主要礦物為粘土礦物的高嶺土和伊利石。由于粘土堆礦物具有較強的親水性和表面活動(dòng)性。同時(shí)高嶺土和伊利石礦物多為片狀，沉積時(shí)多呈片堆組構，形成土的絮狀結構。

　　3.1、軟土的性質(zhì)

　　珠江三角洲軟土一般具有下列性質(zhì)：

　�。�1）較高的含水量。根據佛開(kāi)高速公路軟土資料統計，淤泥質(zhì)土的天然含水量平均值48%，淤泥的天然含水量平均值76%，少數100%以上，因此土體一般均呈流塑狀。

　�。�2）天然孔隙比大。據佛開(kāi)高速公路軟土統計資料，淤泥質(zhì)土的天然孔隙比=1.25，淤泥的天然孔隙比=1.8，少數大于2.0

　�。�3）壓縮性高。軟土的天然孔隙比大決定了壓縮性必然高。據佛開(kāi)高速公路軟土統計資料，淤泥的壓縮系數=1.34MPa-1，淤泥質(zhì)土的壓縮系數=0.73MPa-1，均屬高壓縮性土。據有關(guān)資料，佛開(kāi)高速公路填土后，路基沉降量1m左右。

　�。�4）凝聚力小。淤泥質(zhì)土快剪凝聚力平均值12.4kPa，淤泥快剪凝聚力平均值9.1kPa.因此土體抵抗剪切變形能力差。在施工中經(jīng)常遇到路堤填土到一定高度出現滑塌，從而造成路堤失穩。

　�。�5）固結系數小。據佛開(kāi)高速公路軟土統計資料，固結系數一般在4.0*1/1000平方厘米/s左右，這就意味著(zhù)土體完成固結沉降所需的時(shí)間較長(cháng)，這對施工工期影響較大。

　　4、軟土處理方法

　　軟土地基的處理方法較多，目前珠江三角洲高速公路軟土地基的常見(jiàn)處理方法主要有以下幾種。

　　4.1、堆載預壓法

　　該法是在工程建設之前用大于或等于設計荷載的填土荷載，促使地基提前固結沉降以提高地基的強度。當強度指標達到設計要求數值后，缺陷去荷載，修筑公路路面。經(jīng)過(guò)堆壓預處理后，地基一般不會(huì )再產(chǎn)生大的固結沉降。堆載物一般用填土或砂石等散粒材料。施工填筑時(shí)采用分層分級施加荷載，從而控制加荷速率、避免地基發(fā)生破壞，達到地基強度慢慢提高的效果。該法施工簡(jiǎn)單，不需要特殊的施工機械和材料，但軟土的排水固結時(shí)間較長(cháng)，因此工期一般較長(cháng)。公路工程上常先期對路基進(jìn)行堆載預壓，再利用修筑橋梁的時(shí)間使其慢慢固結。如施工時(shí)間允許，可單位使用；如工期緊，可結合其它方法一起使用。佛開(kāi)高速公路在軟土厚度大于13m時(shí)，均采用超載預壓，以減少固結沉降，超載預壓高分0.3m和0.6m兩級。

　　4.2、反壓護道法

　　該法是指在公路主路堤兩側，填筑一定寬度和高度的護道，以期達到路堤穩定的一種方法，它主要是起抗滑的平衡作用，使得抗滑彎矩能克服滑動(dòng)彎矩。其設計一般采用“費蘭紐斯法”找出最危險的圓弧，再用分條法進(jìn)行穩定驗算。反壓護道的寬度一般是滑動(dòng)弧終點(diǎn)達到哪里就壓到哪里。其高度一般為路堤填土高度的1/3-1/2.這種方法處理軟土地基，對解決路基穩定是有效的。該法不需控制填土速率，可以機械化快速完成路基填筑，但利用該法處理地基，土方量大、占用土地多，且沉降期長(cháng)。珠江三角洲地區土地資源有限，公路建設要盡量少占土地。因此，在公路工程中，該法一般不大面積使用，多數是在橋臺高填土寺段局部少量使用。如佛開(kāi)高速公路潭州大橋、張槎跨線(xiàn)橋等橋梁工程橋臺前幾十m小范圍內使用該法。采用音級形式，邊坡1：2，最寬為18m，高2.0-2.5m.

　　4.3、袋裝砂井排水法

　　袋裝砂井排水法是在普通砂井的基礎上發(fā)展起來(lái)的一種軟土地基處理方法，它是普通砂井的發(fā)展和提高。相對于普通砂井，此法用砂量少、施工方便、快捷。它的布置一般采用梅花形。理論和實(shí)踐表明，袋裝砂井的間距是影響固結速率最重要的因素之一。在附加荷載一定的條件下，井距愈小，固結愈快，井距愈大，固結愈慢。所以，在用袋裝砂井處理軟土地基時(shí)，原則上采用“細而密”的方案。由于施工機械的影響，井距也不宜太小。井距太小，易使砂井周?chē)�的土受到擾動(dòng)，地基土強度受到一定程度的削弱，并增加一定數量的沉降，而且還會(huì )使土固結系數降低，一般袋裝砂井的間距以1.0-1.5m為宜。當然具體工程要根據軟土的特征和施工期限的要求，計算確定。目前，袋裝砂井排水法在公路工程中應用得最廣泛的一種方法。這種方法一般不單獨使用，往往結合砂墊層、土工布、堆載預壓或其它方法一起使用，效果更好。廣佛高速公路大部分軟土地段采用袋裝砂井排水法結合超載預壓，砂井間距1.0-1.5m.通過(guò)3個(gè)斷面現場(chǎng)觀(guān)測，預壓4個(gè)月，主固結沉降量已基本完成，通車(chē)后的沉降量?jì)H0.8-2.6cm.這說(shuō)明用袋裝砂井排水處理軟土地基效果較好。對于砂源豐富的地區，使用袋裝砂井法處理軟土地基，易于保證質(zhì)量，費用也較低。

　　4.4、塑料排水板法

　　該法與袋裝砂井的作用原理相同，設計方法也基本相同，只是所用材料不一樣而已。目前國內廠(chǎng)家生產(chǎn)的多為寬10mm，厚4mm的帶狀有橫槽的塑料板，其外包有土工布。塑料排水板的施工文教袋裝砂井基本相同。與袋裝砂井比較，塑料排水板具有施工速度較快，效率高，施工機械輕便，對軟土地基的擾動(dòng)較小，可工廠(chǎng)化生產(chǎn)，抗折能力較強等優(yōu)點(diǎn)。根據沈大高速公路軟土地基處理資料，塑料排水板相對于袋裝砂井可節約16%的費用。因此近年來(lái)在軟土地基中得到廣泛應用。但由于國內廠(chǎng)家一哄而上，造成塑料排水板產(chǎn)品供過(guò)于求，產(chǎn)品質(zhì)量不能保證，影響了其對軟土地基處理的效果，使其發(fā)展受到了一定限制。該法可單獨使用，但一般是結合砂墊層或其它方法一起使用。佛開(kāi)高速公路大部分軟土地段采用塑料排板法進(jìn)行處理，其平面布置呈正三角形，間距1.0-1.5m，長(cháng)度根據軟土厚度具體確定，一般以打穿軟土層為原則，樁長(cháng)5-17m.

　　4.5、噴粉樁法

　　噴粉樁法的正式名稱(chēng)為粉體深層噴粉攪拌法，是膠結法處理軟土地基的一種。它利用水泥或石灰等材料作為固化劑的主劑，通過(guò)特制的深層攪拌機械，就地在軟土中利用壓縮空氣噴射石灰或水泥干粉，與軟土強行攪拌，利用固化劑與軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)反應，使軟土固結成具有整體性、水穩定性和一定強度的地基，以達到提高地基承載力、減少地基沉降量的目的。其地基應視為復合地基，樁土共同承擔應力。它具有施工速度快，設備輕便，便于移動(dòng)，方法容易掌握，處理深度較大等優(yōu)點(diǎn)，具工后沉降較小，排水固結時(shí)間短，尤其可較好地解決橋頭跳車(chē)現象。八十年代末該法在廣州經(jīng)濟開(kāi)發(fā)區試用，取得了較好效果。之后在高速公路軟土地基處理中推廣應用。佛開(kāi)高速公路部分路段采用了這種方法。噴粉樁徑一般用60cm，樁間距1.5-2.5m，深度一般穿透軟土地基，當軟土厚度大時(shí)，樁長(cháng)控制在15m以?xún)�。用該法處理軟土地基，大大縮短了軟土地基處理時(shí)間，為佛開(kāi)高速公路的早日通車(chē)創(chuàng )造了條件。通過(guò)對噴粉樁進(jìn)行抽芯、抗壓及靜載試驗，表明噴粉樁復合地基設計、施工質(zhì)量是令人滿(mǎn)意的。

　　5、結語(yǔ)

　　各種地基處理方法都有它的適用范圍、局限性和優(yōu)缺點(diǎn)。加之具體工程情況復雜、工程地質(zhì)條件千變萬(wàn)化、各個(gè)工程間地基條件差別很大，具體工程對地基的要求也不同。而且機具材料等條件也會(huì )因工作部門(mén)不同、地區不同而有較大的差別。因此，對每一個(gè)工程都要進(jìn)行具體細致分析，應從地基條件、處理要求、工程費用以及材料、機具來(lái)源等各方面進(jìn)行綜合考慮，以確定合適的地基處理方法。在確定地基處理方法時(shí)，可根據工程具體情況，對幾種地基處理方法進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟以及施工進(jìn)度等比較。通過(guò)比較分析可以采用一種地基處理方法時(shí)，還要由兩種或兩種以上的地基處理方法組成的綜合處理方案。同時(shí)在確定地基處理方法時(shí)，還要注意節約能源。注意環(huán)境保護，避免因為地基處理對地面水和地下水產(chǎn)生污染，振動(dòng)噪音對周?chē)�環(huán)境產(chǎn)生不良影響等。

　　要做好軟土地基的處理，首先要搞好前期勘察設計工作。根據軟土特征和物理力學(xué)指標，通過(guò)比較分析，選取合適的軟土地基處理方法。筆者在此想強調的是在做好前期地質(zhì)工作的同時(shí)，要注意做好施工地質(zhì)工作。在前期地質(zhì)工作中，由于種勘察技術(shù)水平及其局限性，期望在勘察階段完全查明軟土的地質(zhì)特征是十分困難的，加之經(jīng)濟、時(shí)間的因素，勘察階段是不可能布置太大的工作量。公路有關(guān)規范規定軟土路基路段每km一般布置2-4個(gè)勘探點(diǎn)，這只能保證基本上查明軟土特征，而要完全查明軟土特征，就應相應地做好施工地質(zhì)工作。國內部分高速公路在規模施工前先期修筑試驗段，也正是體現這種思想。另外，軟土地基處理在施工過(guò)程中和施工后需做好監測工作。因為軟土地基處理方法和加固效果并不是施工結合后就能全部發(fā)揮。一般來(lái)說(shuō)，施工完成后還需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能逐步體現和加固地基的要求。另一方面，地基處理大都是隱蔽工程，很難直接檢驗其加固效果。通過(guò)監測既可檢查地基的處理效果，又可總結經(jīng)驗，供以后的工作借鑒使用。