某桥位区软土工程地质特征

孙文斌，冯永胜

吉林省水文地质调查所，吉林 长春市130012

1 工程概况

随着我国经济建设的高速发展，大量的工业民用建筑交通设施如道路、码头、机场、不断的兴建，尤其是高速公路的建设不能占用良田土地，通过的是滩涂、滨海软土地区，这些地区的表层一般分布淤泥类软土层。由于软土工程性质极差，在其上建筑施工时极易剪切滑动和对桥梁桩基的负摩擦，从而危及工程建筑的安全。目前评价软土地基稳定性的方法很多，理论上多采用极限平衡理论，用稳定系数作为评价标准。实际上，强度上参数很难准确确定，故有此得出的结论往往与实际之间存在较大差别，随着现场测设技术和取样设备的发展，目前在软土施工时多采用取样试验和现场十字板、标贯、静力触探等原位测试数据进行分析评价，以保证施工的顺利进行。

桥位区地处滨海地区，软土较为发育，埋深较浅，为滨海相沉积，厚度较大，局部混有少量贝壳等。

2 软土工程地质特征

2.1 地形地貌

桥位区所处地貌为冲洪积平原地貌，地势较为平坦开阔，地下水水位埋深较浅，一般在2 m 左右，地层分布自上而下分为四层，即人工素填土层、淤泥层、冲洪积层、软土层、残积层，淤泥层为淤泥质粉质粘土、下部细砂等。

2.2 软土物理性质指标

通过对桥位区的工程地质勘察，以及对桥位区软土取样试验进行分析，并对试验数据进行回归分析，对各个物理性质指标进行绘制直方图，并对十字板剪切试验数据进行回归方程分析，得到了较好的效果。详见图1～8。

根据统计指标及强度指标的变化图综合分析，淤泥质粉质粘土的天然含水量的变异系数为0.17，变异性等级为低，主要分布在30%～40%范围内，天然孔隙比的变异系数为0.16，变异性等级为低，主要分布在0.9～1.2 范围内，压缩系数变异系数为0.28，变异性等级为中等，主要分布在0.5～0.7 范围内，压缩模量的变异系数为0.40，变异性等级为高，主要分布在2.0～4.0 MPa 范围内，直剪粘聚力的变异系数为0.38，变异性等级为高，数据比较离散，主要分布在9.0～14.0 范围内，内摩擦角的变异系数为0.22，变异性等级为中等，主要分布在7.0～9.0 范围内，十字板剪切强度及残余剪切强度随深度由小变大，剪切强度回归方程为Y=0.076x+0.5，R 2=0.9313，残余剪切强度回归方程为Y=0.224 7x+0.5，R 2=0.844 7。

图1 含水量变化直方图Fig.1 The change histogram of water content

图2 天然孔隙比变化直方图Fig.2 The change histogram of natural void ratio

图3 压缩系数变化直方图Fig.3 The change histogram of coefficient of compressibility

图4 压缩模量变化直方图Fig.4 The change histogram of modulus of compression

图5 粘聚力变化直方图Fig.5 The change histogram of cohesive strength

图6 内摩擦角变化直方图Fig.6 The change histogram of internal friction angle

图7 十字板剪切强度与深度变化关系曲线Fig.7 The change relationship curve of shear strength and depth of vane

图8 十字板残余剪切强度与深度变化关系曲线Fig.8 The change relationship curve of shear strength and depth of vane residual

由于该场地存在软弱地基，故钻探时结合静探试验及十字板剪切试验，淤泥质粉质粘土的平均标贯击数N=4.0 击，天然含水量ω ＝36.50%，天然孔隙比e ＝1.02，压缩系数α0.1～0.2 ＝0.56，压缩模量Es 0.1～0.2 ＝3.63 MPa，直剪粘聚力Cq＝10.10 kPa，内摩擦角φq ＝7.50，十字板剪切强度指标Cu=21.6 kPa, Cu=6.55 kPa，锥探阻力qc ＝0.48 MPa，侧阻力fs ＝14.42 MPa，通过各个成果对比，该地层基本相符，确定该地层存在2.4～4.6 m 厚的软土，部分夹有少量粉质粘土及混有少量粉土。具体物理指标详见上图。

2.3 软土路基处理

软土地基处理可选用机械压夯实、堆载预压、塑料排水带或砂井真空预压、换填垫层或复合地基等方法。处理后的地基承载力应通过试验确定。在我国高等级公路的软土地基处理中，常用的方法主要有粉喷桩、砂垫层法、竖向排水法（袋装砂并、塑料排水板）、加铺土工织物（土工布、土工格栅）、碎石桩、砂桩、深层搅拌、强夯等。采用最多的是砂垫层+袋装砂井（或塑料排水板）土工布的处理办法，可以得到比较经济且效果较佳的结果。

在软土地基上修筑公路和桥梁并不都会发生问题、只要设计和施工措施得当，就可以保证路堤、桥梁的稳定和使用效果。软土地基上路堤的设计与施工方案，应结合当地工程地质条件、材料供应、投资环境、工期要求和环境保护等因素，按照因地制宜、就地取材、分期修建、综合处治的原则进行充分论证，使设计和施工方案达到技术上先进、经济上合理。

通过施工方案比较以及结合场地软土的工程地质特征，且构造物为大桥，因此本次建议对桥头软土进行喷粉桩处理。在粉喷桩施工时一定严格按着设计及粉喷桩施工技术要求操作，

3 结束语

（1）软土地基的性质因地而异，因层而异，不可预见性大。在设计、施工过程中，稍有疏忽就会出现质量事故。因此，对于软土的工程地质性质的研究十分必要，只有得到软土的物理性质指标，才能合理的对软土进行适当处理。

（2）该桥位区的淤泥属于高含水量，高压缩性，低强度土层，必须对地基的稳定性作出合理的评价。

（3）在综合分析原位测试和试验数据评价结果时，不能单一的以一种数据为标准，要充分考虑各种因素的影响，即原位测试的准确性和原样扰动的程度，以免影响数据分析的准确程度。

（4）由于各种评价结果仅在一定范围内一致，对于重要工程，建议采用多种方法进行综合评价。使得结论尽量与实际情况一致。

[1] 常士骠,等.工程地质手册（第四版）[M].中国建筑工业出版社，2007.

[2] 林在贯,等.岩土工程手册[M].中国建筑工业出版社，1994.

[3] 张倬元,等.工程地质分析原理[M].北京:地质出版社，1994.