肇庆新区某工程软土性质分析研究

何永胜

摘要;指出了肇庆新区位于西江北岸冲积平原，地貌类型为西江河流冲积平原区，软土发育，具有高压缩、低强度、易触变等特性，工程性质差，自重固结或在上覆填土作用下出现不均匀沉降，属不良地基土.对桩基础、基坑工程、市政道路乃至地坪稳定有不利影响。以肇庆新区某工程为例，通过工程钻探、土工实验、原位测试等方法分析了软土发育特征及其工程性质，研究了其固结沉降特征，提出了相应的工程处理建议措施。

关键词：软土;固结沉降;地基处理

中图分类号：TU447文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）14-0251-05

1引言

肇庆新区位于广东省肇庆市，地处鼎湖区中部，东邻肇庆国家高新区和佛山市三水区，南靠高要区，西倚端州区，北接四会市，是肇庆市各功能区紧密连接的主要纽带，是珠三角联通大西南各省区的重要交通节点，是珠江西岸正在崛起的具有较大开发潜力和支撑引领作用的新兴增长极。肇庆新区以建设“国家低碳绿色发展示范区、珠三角健康宜居理想城市、肇庆市行政文化中心”为战略目标定位，从国家、珠三角、肇庆市域3个层面对肇庆新区赋予职能要求。在国家层面，低碳绿色已成为时代发展主流，肇庆新区以“低碳绿色”为主题，重点在低碳绿色发展领域进行探索和示范，建设国家低碳绿色发展示范区。在珠三角层面，肇庆独特的生态环保优势，为其建设宜居城市、理想城市奠定了坚实基础，也可为珠三角提高城市化发展水平树立示范。在肇庆新区位于西江北岸，为西江河流冲积平原区，软土发育。肇庆新区位于珠江三角洲后边缘，软土工程特性不同于珠三角前沿地区，相关研究较少，对肇庆新区软土工程特性与处理措施进行研究探讨对肇庆新区建设发展具有重要意义。

1.1工程概况

某项目位于肇庆新区，长利大道西侧，长利涌以北，新区环路以南，总占地面积约721亩（含水体面积），由综合体育馆、专业足球场（含足球博览馆）和足球公园三部分组成，其中综合体育馆和专业足球场（含足球博览馆）占地约226亩，足球公园占地187亩。各场馆情况为：①综合体育馆建筑面积为31000m²，现众席位为6000个固定座位和2000个活动座位;②专业足球场（含足球博览馆）：以专业足球为主的多功能综合性体育场所，建筑面积27500m²，可容纳20000名观众;③足球公园：以足球为主题，集体育运动、体育休闲、体育文化为一体，设置2个标准11人足球场。项目总投资规模人民币99994.88万元（图1）。

本项目拟建场地由多个不同功能的建筑物和构筑物组合而成。建筑物和构筑物结构体系拟定为多层框架结构。}体育场单柱抗压轴力约8000～10000kN;体育馆和训练馆单柱抗压轴力约6000～8000kN;大跨度体育场、体育馆和训练馆单柱抗拔轴力约1000～2000kN;训练场看台单柱抗压轴约3000～5000kN;其他景观构筑物单柱抗压轴力约1000～3000kN。根据现有建筑方案，场地局部需要回填土形成景观廊道、训练场地和小型地下室。

1.2软土勘察目的与要求

软土泛指淤泥、淤泥质图以及天然含水量高、压缩性高、透水性小的粘性土总称。国内外对软土的研究较早，在力学性质、组成成分、微观结构做了大量的研究工作，统计分析软土的试验资料，总结出了软土的判别标准，并形成比较系统的理论。国内对软土的研究起步晚，改革开放后，经济迅速发展，特别是珠三角、长三角等沿海地区不断加快建设，在实践中软土理论水平发展迅速。

在工程建设中，特别是涉及到软土地基的问题时，应充分认识到软土的特性，并根据工程的特点采取措施确保工程的安全稳定。工程建设需查明场地内软土层分布，软土物理力学指标。提出软土物理力学指标、承载力和变形计算参数（包括变形模量、压缩模量），进行软基分析，提出可行的处理建议，对基础工程施工中应注意的问题提出建议。

1.3勘察工程量布置与勘察方法

勘探孔布置场区内布置勘探孔227个，其中控制性勘探孔84个，一般性勘探143个;钻探取土试验孑L 84个，大于勘探孔总数1/3;每个钻孔均进行标准贯入试验，原位测试孔44个，取土试验和原位测试孔数量大于勘探孔总数1/2。符合《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）详细勘察阶段布孔要求。

本次勘察采用综合勘察方法，资料收集、现场钻探、取岩土水试样、室内试验、原位测试（标准贯入试验、波速测试）等相结合。

对流、软塑状土采用薄壁取土器，以静力压人法取样，取样质量等级I～Ⅲ级。所取土、岩试样均妥善密封并及时送至委托单位CMA单位完成。

2场地环境与工程地质条件

2.1场地软土分布特征及其物理力学性质

据钻孔揭露深度，场地按成因类型自上而下发育地层有：①人工填土层、②第四系冲洪积相沉积层、③第四系残积层、④石炭系基岩。其中根据软土分布及其特征，划分2层软土：第四系冲积流塑淤泥层;第四系冲积相流塑淤泥质土层。

淤泥：共162个钻孔有揭露，该层在可塑图粉质黏土的下部正常产出，基本连续分布。层厚0.40～15.80m，平均5.29m，層顶埋深0.0～12.50m（标高一4.95～7.59m）。土性：黑色、灰黑色，土质软弱，含腐殖质，有腐臭味，饱和，流塑状。其物理力学性质详见表1。从表1可看出，淤泥含水率的范围在41.2%～110.0%，平均值为76.25%，高于液限61.9%，淤泥处于饱和状态，稠度呈流塑状;孔隙比1.114～2.945，平均2.096，孔隙比较高;压缩系数2.060MPa-1，压缩模量1.92MPa，属于高压缩性土;抗剪强度指标直剪黏聚力⁶0kPa，内摩擦角为3。60，强度低。

做原位标准贯人试验89次，参与统计79次，实测击数范围值N=1.0～⁴0击，平均值2.5击;经杆长修正后击数范围值0.8～3.6击，平均值2.2击，标准值²0击。详见表2。

按：1=32试验指标，查广东省标准《建筑地基基础设计规范》（DBJ 15-31-2003）中的表分别得地基承载力特征值fak为35kPa。结合地区经验推荐地基承载力特征值fak为35kPa。

淤泥质土：共122个钻孔有揭露，厚度0.60～16.00m，平均厚度6.7m，层顶埋深6.20～19.10m（标高-14.53～-0.64m）。土性：深灰、灰黑色，土质较细腻光滑，含有机质，局部见有腐木块、泥炭质、粉细砂，有腥臭味，流塑状。其物理力学性质详见表3。从表3看出，淤泥质土含水率的范围在35.4%～92.6%，平均值为51.0%，高于液限45.1%，淤泥质土处于饱和状态，稠度呈流塑状;孔隙比1.016～2.556，平均1.406，孔隙比较高;压缩系数2.289MPa-1，压缩模量1.46MPa，属于高压缩性土;抗剪强度指标直剪黏聚力8.6kPa，内摩擦角为3.80，强度低。

做原位标准贯人试验87次，参与统计74次，实测击数范围值N=1.0～⁴0击，平均值2.9击;经杆长修正后击数范围值0.7～3.3击，平均值2.2击，标准值1.6击。详见表4。

按土工试验指标，查广东省标准《建筑地基基础设计规范》（DBJ 15-31-2003）中的表分别得地基承载力特征值fak为60kPa。结合地区经验推荐地基承载力特征值fak为60kPa。

淤泥质土较淤泥，含水率低一些，均高于液限，均为流塑状，强度差别不大，均为高压缩性图，工程性质基本相当：含水量高，具压缩性高，易触变，抗剪强度、承载力低的特点。

3软土地基问题及处理方法建议

3.1软土不良地质作用

淤泥（淤泥质土）含水量高，具压缩性高，易触变，抗剪强度、承载力低的特点;其固结时间长，加载后变形量大;具高流变性，易产生滑移破坏，地震时易出现震陷，易产生地面不均匀沉降，对场地的稳定性有较大的影响，对桩有负摩阻力作用。

场地普遍有软土分布，共162个钻孔有揭露，呈层状断续分布，局部厚度较大，如ZK58、ZK60、ZKl04揭露软土厚度分别为15.10m、15.8m、16.00m。

场地平整后估计平均填土厚度约2m，在填土附加荷载后，场地软土会加快固结沉降，对ZK9、ZK74、ZK89、ZKl09等4个孑L估算固结沉降量约17.6～93.6cm，其中ZK9计算深度范围在淤泥，取样深度⁵0O～5.40m;ZK74计算深度范围在淤泥、淤泥质土，取样深度8.30～8.50m;ZK89计算深度范围在淤泥，取样深度5.80～6.00m;ZK89计算深度范围在淤泥，取样深度5.80～6.00m;ZK109计算深度范围在淤泥、淤泥质土，取样深度4.4～4.80m、15.20～15.40m;附加应力系数按条形基础形式查得。填土本身如不压实会有10%～15%沉降量（即约20～30cm），这样地坪会估计有约40～120cm沉降，影响训练场地及道路的正常使用（见表5）。按经验，固结时间较长，一般要5～20年或以上。建议对训练场地地段进行软土加固处理，可以采用水泥搅拌桩，CFG桩等加固措施。

3.2软土的震陷

场地软土层为冲积的淤泥、淤泥质土层。主要分布在场地绝大多数地段，一般埋深较浅，厚度为4.40～16.10m，平均厚度9.49m。根据现场波速测试的结果（表6），该层实测平均等效剪切波速Vse大于90m/s，根据《软土地区岩土工程勘察规程》（JGJ83-2011）第6.3.4条的规定，本场地的软土为非震陷软土，可不考虑震陷影响。

但如按抗震烈度7度设防，场地范围内软土平均厚度超过3m，根据《软土地区工程地质勘察规范》（JGJ083-91）第8.0.6条，对场区地震基本烈度为7度或大于7度时，对拟采用天然地基的建筑物，应对地震震陷进行分析计算。根据规范，结合本区间范围软土层的厚度、场区地震烈度，估计软土的最大地震震陷量≤30mm。

3.3软土地基处理建议

场地内普遍发育软土，针对软土固结沉降性质，专业足球场、地面停车场和小区道路建议采用人工复合地基（可考虑换填+搅拌桩综合法）。

场区地表有厚度较大的松软土层——人工填土、淤泥、粉质粘土、粉土、淤泥质土，其中淤泥、淤泥质土可产生震陷，并造成地面不均匀沉降，未经处理，不能作为拟建建筑物的基础持力层，也不宜直接作为场地内道路、周边道路的路基不宜直接作为专业足球场地面停车场的地基，考虑工期紧，建议采用振冲砂（碎石）桩或深层搅拌桩对浅层软弱地基土加固处理。

（1）深层搅拌桩法处理方案。深层搅拌桩法是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深下就地将软土和固化剂强制搅和，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥土硬结体，从而提高地基土复合地基承载力的方法。本场地建议采用水泥为固化剂主剂，桩长建议10～12m，施工工艺可采用喷浆工艺。

（2）振冲碎石桩加固方案。碎石桩是指用振动或锤击法在软弱地基中成孔之后，再将碎石挤入孔中，通过振动或冲击的方式，形成由碎石所构成的密实桩体，碎石桩处理土层可起到挤密、排水、置换的作用，最终起到提高地基土地基承载力，减少沉降的目的。本场地建议采用水泥为固化剂主剂，桩长建议8～10m，施工工艺可采用振动水冲法施工工艺。根据土的物理力学性质指标及野外鉴别，软土层层的设计参数如表7。

对于预制桩，根据土层埋深，将qsa乘以表8中的修正系数。

由于本场地存在较厚的软土层，当桩端位于岩层或坚硬土层时，应考虑软土固结的负摩阻力对桩基础产生下拉荷载的影响。各土层负摩阻力系数建议值见表9。

振冲桩及水泥搅拌桩。对区内道路、居住区周边道路及地面停车场位置，建议采用振冲碎石桩（砂桩）或水泥土搅拌桩加固，结合《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002、DBJ15-38-2005），振冲桩、深层搅拌桩设计岩土参数如表10。

該工程项目已完成建设，软土地基处理采用了采用了深层搅拌桩、局部换填等处理，目前已交付业主使用1年多，举办多场全国性活动，地坪未出现沉降、开裂等情况，经有关部门检测合格，说明本工程对软土的工程性质研究，是满足项目建设需求的。

4结论

本项目为主西江北岸，地貌属于冲洪积平原，普遍分布软土，厚度大。根据软土物理力学指标的统计分析，本项目软土具有含水量高，具压缩性高，易触变，抗剪强度、承载力低的特点。通过～32试验数据估算出软土地基估计沉降，考虑填土本身如不压实会有10%～15%沉降量（即约20～30cm），地坪会估计有约40～120cm沉降，不做处理将影响足球、训练场地及道路的使用。针对本项目工程特点及工期要求，场地内地坪、道路建议采用复合地基，可采用振冲桩或深层搅拌桩对地基进行处理，并根据软土的性质提供了相关设计参数。本工程对软土的工程性质研究，可为了解肇庆新区软土性质及采取处理措施，也为本地区工程建设提供了可靠的经验参考。