广州市软土地面沉降成因分析及监测方法

2018-11-09石晓龙

科技视界 2018年18期

关键词：软土广州市土层

石晓龙

【摘要】软土引发的地面沉降是广州市城市规划和工程建设中面临的主要地质灾害问题之一，受到人们普遍关注。本文简述了广州市软土特性及软土引起的地面沉降成因类型，提出了软土地面沉降的监测方法。

【关键词】广州市；软土；地面沉降；成因类型；监测

中图分类号： P642.26 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）18-0162-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.18.073

【Abstract】The land subsidence caused by soft soil is one of the major Geological disasters in urban planning and engineering construction in Guangzhou，which has been paid attention to.This paper briefly describes the characteristics of soft soil in Guangzhou city and the cause of land subsidence caused by soft soil.

【Key words】Guangzhou；Soft soil；Land subsidence；Cause type；Monitor

珠江三角洲地区软土是由大量淤泥、淤泥质粘土等第四系海相、三角洲相河流冲积相沉积物堆积而成。广州市软土主要分布于广州南部三角洲相平原区，即珠江两岸-番禺-南沙一带。另外，广花盆地、增城南增江平原的局部地段也有分布。软土总分布面积近2000km2。受软土地基影响而产生的建筑场地、居民区、公路等地面不均匀沉降是广州市一个十分突出的问题，沉降致使局部房屋开裂、倾斜、地面出现裂缝等。据前人统计，已造成危害的软土地面沉降区面积超过60km2，直接经济损失超过5亿元[1]。

1 软土特性

广州软土厚度变化大，由西北向东南逐渐加厚，厚度在一般5～30m之间，局部可达55m，分布很不均匀（见图1）。具有埋深浅、含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、触变性中等、固结系数偏小、含蒙脱石和有机质等基本物理力学特性。

广州软土是典型的三角洲软土的性质，软土沉积时间较短，形成于晚更新世以来的两次海侵，构成了新、老两套三角洲沉积，自上而下依次为全新统软土层和更新统软土层。

2 软土地面沉降成因类型

软土地面沉降的诱因一般可归纳为两大类：一是自然因素，即欠固结软土自然压密产生的沉降；二是人为因素，包括抽采地下水和基坑降水、地面硬化、地下工程施工扰动以及地表各类荷载的施加等。

2.1 欠固结软土的压实引起的沉降

在广州局部分布着范围广、厚度大的淤泥类软土层，主要为松散状的粉细砂、粉沙质淤泥、淤泥、软可塑状的粘土及其混合土层，具有含水量大、孔隙比高，高压缩性、抗剪强度和透水性较低、易触变流动、承载力低的特性，是诱发地面沉降的内在因素。

欠固结软土沉积形成于第四系全新统，形成年代不长，在其地质年代过程中并未完成自身的固结作用，目前还处于缓慢的排水固结发展过程中，由于排水，体积收缩而形成地面下沉。借助饱和软土液氮真空冷冻制样技术、扫描电镜技术对广州软土进行微结构分析，显示饱和软土样品的微结构呈叠片体状（见图2），自然及受扰动情况下易发生压密效应。

地面沉降主要表现为缓慢的垂向沉降，沉降幅度是一个极为缓慢的累积过程，表现为区域性地面同步下沉。欠固结土的压实与沉降是一个自然的现象，表现为软土地面的标高损失。

2.2 人类工程活动引起的沉降

2.2.1 地下水位变化引起的沉降

地下水位下降，一方面，导致含水层的有效应力逐渐增加，含水土层土颗粒间隙发生压缩变形，进而引起了地面沉降的发生。另一发面，水位下降使得土層空隙中的静水压力减少，给地基土施加一个附加应力，导致土层压缩而引起地面沉降。

2.2.2 地表各类荷载的施加

软土地区搞建设，除了建筑物荷载，往往地面较低需要填方，还有新近填土荷载等。在这些外加荷载的影响下，软土受外力作用，破坏了原先的应力平衡状态，人为地加速了软土的排水固结、压缩沉降过程。这种地面沉降过程一般要经历初期大幅沉降～降幅减小～趋于稳定三个阶段。若地基处理不良，形成的灾害表现形式主要有建筑物“吊脚楼”、地面地板下陷、路面波状起伏、地面开裂、地裂缝，接触错位等现象，其形成破坏程度往往较严重，而且在深厚软土区持续时间长。

2.2.3 地下工程施工

城市地下工程（地铁、地下室或者地下商场等）的施工，往往也会造成地面沉降。地下工程施工期间导致的土层损失和地下水位降低，以及施工后运营期间持续性的抽排地下水[3]，均加速了软土地面发生沉降作用。

3 软土地面沉降监测方法

考虑到广州的软土发育特征、地面沉降特点及工作区范围大小，建议选用多种手段进行软土地面沉降监测。具体如下：

（1）传统水准监测。监测对象为地面变形监测、建（构）筑物变形监测，其特点是数据精准，但耗时耗力，适用于较小面积地块的沉降监测；

（2）PSInSAR遥感监测。监测数据不是直接测量指标，但可以分析面上沉降的变化趋势，以填补面上监测数据缺失的现状，适用于为大面积、较长时间尺度的沉降监测对象；

远程自动化监测方法。将单点沉降计固定在竖立于坚硬岩石的刚性杆上，通过测试智能沉降计的沉降量得知地面的沉降量，再利用GPRS或CDMA等无线网络接入Internet网进行数据传输，从而实现高精度远程自动化监测软土沉降的目的[4]。由各个单点沉降监测仪组网，可搭建区域的软土沉降监测平台（图3）。

4 结语

广州市软土具有厚度变化大、埋深浅、形成年代新、含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低等特性，是形成于晚更新世的典型的三角洲软土。

广州市软土地面沉降的类型可划分：欠固结软土自然压密产生的沉降，及人为因素（包括抽采地下水和工程施工扰动等）。软土分布范围广，由西北向东南逐渐加厚，广州珠江两岸和黄埔、南沙地区是地面沉降灾害防治的重点区段。

广州软土地基沉降发育程度高，规模大，这就对软土地面沉降监测提出了更高的时效性、高精度要求，而自动化监测是软土地面沉降监测的必由之路。

【参考文献】