第２２卷增刊 资源环境与工程 Ｖｏ１．２２．Ｓｕｐ． ２００８年１０月 Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ０ｅｔ．．２００８ 广州市番禺区砺江河水系地基软土工程特性及 工程地质问题 刘高峰，徐 鸣 （长江岩土Ｓ－程总公司，湖北武汉４３００１０） 摘要：对广州市番禺区砺江河水系地基淤泥、淤泥质粘土等软土的分布特征、工程特性进行了阐述和分 析，提出和论述了由软土引起的地基沉降变形、抗滑稳定等工程地质问题及其对水利３－．程建设的影响，在 软土地基加固处理措施及基础选型设计方面亦提出了相应的地质建议，对类似工程勘察具有一定的借鉴和 指导作用。 关键词：软土；工程特性；沉降变形；抗滑稳定；水利工程；地基处理 中图分类号：Ｐ６４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—１２１１（２００８）Ｓ３—００９３—０４ ０ 引言 要粒组同淤泥相似，为粘粒和粉粒，其中粘粒含量４７％ ～５７％，粉粒含量３９％～５０％，细一中粒含量３％一７％。 砺江河水系位于广州市番禺区东北部，为珠江三 角洲淤积、冲积平原水网区。水系内河涌两岸地基普 ２软土分布特征 遍分布第四系海陆交互相沉积淤泥及相问分布上更新 软土的空问分布受沉积环境及基底地形条件控制。 统冲积淤泥质粘土等软土，软土具高含水量、大孔隙 砺江河水系区为珠江三角洲淤积、冲积平原水网 比、高压缩性及强度低等特点。在区内进行水利工程 区的组成部分，地表广泛分布第四系海陆交互相沉积 建设，如河涌疏浚拓宽、堤防加高加固、水（涵）闸建设 （Ｑ ）淤泥，分布连续性好；区内地形整体较平缓，中 工程等，查明地基软土的分布特征、工程特性及主要工 部沿近东西向展布一系列低矮岗丘，地形起伏稍大，受 程地质『ｈｊ题，以及如何解决软土带来的诸多工程地质 其影响，淤泥分布厚度变化较大。一般水系内河涌下 问题，对 ｌＷ： 讣和建没具重要意义。 游河口一带分布厚度较大，如联围涌河口地基淤泥层 ｌ软土岩性特征 厚度为１３．８～２０．８ ｍ、砺江河河口处厚１５～１８ ｍ；靠 近岗丘坡脚淤泥分布厚度多较薄，如砺江河下游左岸及 受沉积环境的影响，区内软土据其成因和岩性的 化龙运河右岸部分河段，两岸地基揭露淤泥厚度＜３ ｍ； 不同，主要由淤泥和淤泥质粘土两层软土组成。 山（岗丘）前平原中部淤泥分布厚度则相对稳定，多为 淤泥主要为第四系海陆交互相沉积，呈灰一深灰 ６～１２ ｍ。淤泥层下伏多为细砂、中砂、砾砂、砂质粘土 色，夹灰黑色，流塑一软塑状，含有机质，层理不清晰， 及粉质粘土等。 上部土质一般较均匀，中下部均一性较差，多夹淤泥质 第四系上更新统冲积（Ｑ ）淤泥质粘土分布不连 粉质粘土、粉质壤土或单层厚小于１ Ｉｌｌ（局部为２～ 续，多分布于山（岗丘）前平原中部河涌两岸地基淤泥 ３ ｍ）的粉细砂，局部富含贝壳。主要粒组为粘粒和粉 层之下，厚度分布不均，多３～１２ ｍ，钻孔揭露最大厚 粒，其中粘粒含量４９％～６４％，粉粒含量３２％～４２％， 度１４．２ ｍ。除联围涌近河口处外，该层软土上部多为 细一粗粒含量４％～９％。 厚２～４ ｍ的粉质粘土或砂质粘土覆盖，下伏多为细 淤泥质粘土主要为第四系上更新统冲积，呈灰一青 砂、中砂和砾砂。 灰色、深灰色，软可塑一软塑状，多具近水平层理，除含 区内软土典型地质剖面见图１。 少量硬可塑状浅灰绿色粉质粘土团块外，土质一般较均 匀，局部夹粉细砂薄层或团块，偶含灰黑色有机质。主 ３软土工程特性 收稿日期：２００８—０９—２０；改回日期：２００８—０９—２３ 作者简介：刘高峰（１９７３一），男，工程师。Ｅ—ｍａｉｌ：ａｎｇｉ０２１１＠１６３．ｅｏｍ 增刊 刘高峰等：广州市番禺区砺江河水系地基软土工程特性及工程地质问题 ９５ Ｑ 层淤泥质粘土：天然含水率５１．８％～７０．０％， 天然密度１．５５～１．７２ ｇ／ｅｍ ，液性指数０．７９～１．７３，孔 隙比１．４４５～１．９８３，压缩系数１．０３～２．９４ ＭＰａ～，具 高压缩性，灵敏度３．２０，～４．９０，主要属高灵敏度；天然 准贯入试验平均击数（实测）３．２击。 区内软土受土质均匀程度、不同深度、软土的颗粒 组成、脱水作用及上部荷载作用的影响，其物理力学性 质存在一定的差异性。如Ｑ 层淤泥中下部夹薄层砂 快剪平均凝聚力３．９ ｋＰａ、摩擦角３．７。，固结快剪平均 凝聚力６．２ ｋＰａ、摩擦角６．０。，天然快剪与固结快剪指 性土，其物理力学指标差异性较大，尤其是淤泥强度， 据区内不同河涌两岸４个现场十字板剪切试验，其不 排水抗剪强度随深度变化情况见图２，随深度增加，淤 泥抗剪强度有增大趋势，中下部淤泥夹粉细砂则抗剪 强度明显增大。 标相应的比值为０．６２，现场十字板剪切不排水抗剪强 度９．５～１３．４ ｋＰａ；室内渗透性试验渗透系数１．４６ Ｘ １０～ｅｍ／ｓ～５．９８ Ｘ １０～ｃｒｎ／ｓ，具极微一微透水性；标 图２十字板剪切试验强度随深度变化曲线图 ．软土在不同加荷条件、排水条件、不同固结阶段所‘ 得到的强度指标差异很大，因而强度指标的选取应根 据土的实际受力情况和排水条件加以具体分析。灵敏 度较高的十字板剪切和静力触探等原位测试手段，是 确定软土强度的可靠方法¨．２ Ｊ。 结沉降，持续时问长，沉降量大；瞬时沉降和次固结沉 降仅出现在加载初期和大荷载条件下，因此，地基沉降 计算应包括软土最终沉降量和某时间的沉降量。 目前区内主要河涌两岸河堤均为经过历年加高培 厚而成，已运行多年，堤基软土已受到了一定程度的排 水固结，强度亦在逐渐增高，堤防基本上处于稳定状 态，没有明显的变形破坏。当大堤继续加高培厚或堤 顶上有其它附加荷载时，将会产生进一步的沉降变形。 在区内河涌建闸，构筑物均布置在软土层上，在上 部荷载的作用下，易导致闸基沉降变形，影响建（构） 筑物的正常使用。 ４．２・抗滑稳定 区内软土室内试验天然快剪凝聚力ｃ＝Ｑ ９～９．６ ｋＰａ， 内摩擦角＝１．０。一１０．６。，现场十字板剪切试验不排水 ４软土工程地质问题 根据区内软土的分布特征、工程特性，以及水利工 程（主要是堤防和水（涵）闸工程）建筑物结构特点，在 水系区进行水利工程建设过程中，如堤防加高加固、水 （涵）闸建设等工程，改变了地基尤其是软土的原始应 力状态，且水利工程不同于其它建筑工程，建筑物往往 具挡水功能，同时应考虑水流及水压力对建筑物地基 的影响，软土主要引起地基沉降变形和抗滑稳定等工 程地质问题。 ４．１沉降变形 抗剪强度（Ｃｕ）一般６．６～１４．７ ｋＰａ，灵敏度３．２０～ ５．８９，强度低，灵敏度高。灵敏度高说明软土具有明显 的结构性，软土一旦受到扰动，强度将显著降低。 由于软土强度低，且普遍分布于区内河涌两岸堤 基，大部分堤段堤外无滩，部分堤段堤外水下地形较 陡，在一定外部条件下可能会产生抗滑稳定问题。主 要表现两个方面：一是大堤主要为土堤，均直接挡水， 堤基及岸坡主要为软土，堤外多无防护措施，大堤目前 区内地基普遍分布淤泥、淤泥质粘土等软土，其厚 度较大，为３～２０．８ ｍ不等，且分布不均，软土天然含 水率５１．８～１００％，孔隙比１．４２６～２．８３１，压缩系数 １．０３～４．４２ ＭＰａ～，渗透系数３．４８×１０～ｅｍ／ｓ～８．０４ Ｘ １０一ｃｍ／ｓ，具有高含水量、大孔隙比、高压缩性以及 渗透性差等特点。在上部荷载的作用下，易导致堤 （闸）基软土的沉降变形。 软土沉降包括瞬时沉降、主固结沉降和由软土流 变性引起的次固结沉降；引起长期沉降为软土的主固 处于基本稳定状态，未发现明显的变形迹象，但当堤顶 有大面积堆载或载重车辆通行时，由于荷载增长过快， 堤基土体易沿某一滑动面产生滑动变形，导致土体剪 资源环境与工程 ２００８正 切破坏，或将堤基软土层侧向挤出，从而导致河堤及局 部堤外支挡建筑物的滑移失稳；二是区内河涌河道弯 曲，堤外河流河势变化较大，水流复杂，部分堤段堤外 无滩，水下岸坡多由软土组成，在河道整治如拓宽、疏 浚的情况下，水流对岸坡冲刷、浪蚀作用将增大，特别 是当台风及高潮产生的巨大浪袭冲击作用下，易于在 堤外坡脚处形成冲刷坑，产生临空面，而导致堤外侧布 置的支挡建筑物的侧滑破坏，从而进一步产生对大堤 的破坏。 水（涵）闸的永久性建筑物和上、下游围堰等临时 构筑物均具挡水功能，在水压力作用和本身自重的作 用下，建筑物可能沿基础底部软土某一界面产生滑移 破坏，或将地基软土层侧向挤出、从而导致上部建筑物 滑移失稳 。 ５软土地基处理及基础选型 区内软土具有高含水量、大孔隙比、高压缩性、渗 透性差、高灵敏度和强度低等特性，软土地基上建筑物 沉降量大，沉降稳定时间长，沉降差过大可导致建筑物 开裂破坏，甚至产生地基局部以至整体的滑移破坏。 因此，当软土沉降计算结果不能满足要求时，需对软土 地基进行加固处理。 对于堤防应避免出现沿堤大面积超重荷载，加荷 速度不宜过快，作好堤外坡的防护或外侧挡墙及抛石 护脚的抗冲加固处理。建议必要时对堤基软土采用水 泥土搅拌法进行加固，当有机质含量较高或ｐＨ值较 低时，也可采用预压法针对下部的软土层进行处理。 对于水（涵）闸，建议采用桩基础，这也是软土分 布地区高层或多层建筑主导的基础型式。考虑到地区 经验和抗震、防渗的需要，桩基应以摩擦桩（混凝土预 制桩、钻孔灌注桩）为主。在桩基参数计算时，应注意 淤泥的负摩阻力。桩端持力层应选择软土下伏岩土 层。 ６结语 软土在珠江三角洲地区分布广泛，查明软土的分 布特征、工程特性及主要工程地质问题，对区内以及类 似地区水利工程建设，如河道拓宽疏浚、堤防加高加 固、水（涵）闸建设等工程设计具有重要的指导作用， 为类似的工程勘察要点。 为获取详实可靠的地质资料，为工程最优设计提 供准确的地质参数，除采用常规的勘探和试验手段进 行工作外，应采用灵敏度高的原位测试手段以确定软 土的强度指标，及通过不同的试验方法测定软土在不 同受力情况和排水条件下的强度指标。 参考文献： ［１］ 长江勘测规划设计研究院．广州市番禺区砺江河水系综合整治 工程初步设计阶段工程地质勘察报告［Ｒ］．２００８． ［２］ＧＢ５０２８７－－－９９，水利水电工程地质勘察规范［ｓ］．１９９９． ［３］ 陈晓平，陈书申．土力学与地基基础［Ｍ］．武汉：武汉工业大学出 版社．１９９７．
