肇慶新區某工程軟土性質分析研究

何永勝

摘要;指出了肇慶新區位于西江北岸沖積平原，地貌類型為西江河流沖積平原區，軟土發育，具有高壓縮、低強度、易觸變等特性，工程性質差，自重固結或在上覆填土作用下出現不均勻沉降，屬不良地基土.對樁基礎、基坑工程、市政道路乃至地坪穩定有不利影響。以肇慶新區某工程為例，通過工程鉆探、土工實驗、原位測試等方法分析了軟土發育特征及其工程性質，研究了其固結沉降特征，提出了相應的工程處理建議措施。

關鍵詞：軟土;固結沉降;地基處理

中圖分類號：TU447文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）14-0251-05

1引言

肇慶新區位于廣東省肇慶市，地處鼎湖區中部，東鄰肇慶國家高新區和佛山市三水區，南靠高要區，西倚端州區，北接四會市，是肇慶市各功能區緊密連接的主要紐帶，是珠三角聯通大西南各省區的重要交通節點，是珠江西岸正在崛起的具有較大開發潛力和支撐引領作用的新興增長極。肇慶新區以建設“國家低碳綠色發展示范區、珠三角健康宜居理想城市、肇慶市行政文化中心”為戰略目標定位，從國家、珠三角、肇慶市域3個層面對肇慶新區賦予職能要求。在國家層面，低碳綠色已成為時代發展主流，肇慶新區以“低碳綠色”為主題，重點在低碳綠色發展領域進行探索和示范，建設國家低碳綠色發展示范區。在珠三角層面，肇慶獨特的生態環保優勢，為其建設宜居城市、理想城市奠定了堅實基礎，也可為珠三角提高城市化發展水平樹立示范。在肇慶新區位于西江北岸，為西江河流沖積平原區，軟土發育。肇慶新區位于珠江三角洲后邊緣，軟土工程特性不同于珠三角前沿地區，相關研究較少，對肇慶新區軟土工程特性與處理措施進行研究探討對肇慶新區建設發展具有重要意義。

1.1工程概況

某項目位于肇慶新區，長利大道西側，長利涌以北，新區環路以南，總占地面積約721畝（含水體面積），由綜合體育館、專業足球場（含足球博覽館）和足球公園三部分組成，其中綜合體育館和專業足球場（含足球博覽館）占地約226畝，足球公園占地187畝。各場館情況為：①綜合體育館建筑面積為31000m²，現眾席位為6000個固定座位和2000個活動座位;②專業足球場（含足球博覽館）：以專業足球為主的多功能綜合性體育場所，建筑面積27500m²，可容納20000名觀眾;③足球公園：以足球為主題，集體育運動、體育休閑、體育文化為一體，設置2個標準11人足球場。項目總投資規模人民幣99994.88萬元（圖1）。

本項目擬建場地由多個不同功能的建筑物和構筑物組合而成。建筑物和構筑物結構體系擬定為多層框架結構。}體育場單柱抗壓軸力約8000～10000kN;體育館和訓練館單柱抗壓軸力約6000～8000kN;大跨度體育場、體育館和訓練館單柱抗拔軸力約1000～2000kN;訓練場看臺單柱抗壓軸約3000～5000kN;其他景觀構筑物單柱抗壓軸力約1000～3000kN。根據現有建筑方案，場地局部需要回填土形成景觀廊道、訓練場地和小型地下室。

1.2軟土勘察目的與要求

軟土泛指淤泥、淤泥質圖以及天然含水量高、壓縮性高、透水性小的粘性土總稱。國內外對軟土的研究較早，在力學性質、組成成分、微觀結構做了大量的研究工作，統計分析軟土的試驗資料，總結出了軟土的判別標準，并形成比較系統的理論。國內對軟土的研究起步晚，改革開放后，經濟迅速發展，特別是珠三角、長三角等沿海地區不斷加快建設，在實踐中軟土理論水平發展迅速。

在工程建設中，特別是涉及到軟土地基的問題時，應充分認識到軟土的特性，并根據工程的特點采取措施確保工程的安全穩定。工程建設需查明場地內軟土層分布，軟土物理力學指標。提出軟土物理力學指標、承載力和變形計算參數（包括變形模量、壓縮模量），進行軟基分析，提出可行的處理建議，對基礎工程施工中應注意的問題提出建議。

1.3勘察工程量布置與勘察方法

勘探孔布置場區內布置勘探孔227個，其中控制性勘探孔84個，一般性勘探143個;鉆探取土試驗孑L 84個，大于勘探孔總數1/3;每個鉆孔均進行標準貫入試驗，原位測試孔44個，取土試驗和原位測試孔數量大于勘探孔總數1/2。符合《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）（2009年版）詳細勘察階段布孔要求。

本次勘察采用綜合勘察方法，資料收集、現場鉆探、取巖土水試樣、室內試驗、原位測試（標準貫入試驗、波速測試）等相結合。

對流、軟塑狀土采用薄壁取土器，以靜力壓人法取樣，取樣質量等級I～Ⅲ級。所取土、巖試樣均妥善密封并及時送至委托單位CMA單位完成。

2場地環境與工程地質條件

2.1場地軟土分布特征及其物理力學性質

據鉆孔揭露深度，場地按成因類型自上而下發育地層有：①人工填土層、②第四系沖洪積相沉積層、③第四系殘積層、④石炭系基巖。其中根據軟土分布及其特征，劃分2層軟土：第四系沖積流塑淤泥層;第四系沖積相流塑淤泥質土層。

淤泥：共162個鉆孔有揭露，該層在可塑圖粉質黏土的下部正常產出，基本連續分布。層厚0.40～15.80m，平均5.29m，層頂埋深0.0～12.50m（標高一4.95～7.59m）。土性：黑色、灰黑色，土質軟弱，含腐殖質，有腐臭味，飽和，流塑狀。其物理力學性質詳見表1。從表1可看出，淤泥含水率的范圍在41.2%～110.0%，平均值為76.25%，高于液限61.9%，淤泥處于飽和狀態，稠度呈流塑狀;孔隙比1.114～2.945，平均2.096，孔隙比較高;壓縮系數2.060MPa-1，壓縮模量1.92MPa，屬于高壓縮性土;抗剪強度指標直剪黏聚力⁶0kPa，內摩擦角為3。60，強度低。

做原位標準貫人試驗89次，參與統計79次，實測擊數范圍值N=1.0～⁴0擊，平均值2.5擊;經桿長修正后擊數范圍值0.8～3.6擊，平均值2.2擊，標準值²0擊。詳見表2。

按：1=32試驗指標，查廣東省標準《建筑地基基礎設計規范》（DBJ 15-31-2003）中的表分別得地基承載力特征值fak為35kPa。結合地區經驗推薦地基承載力特征值fak為35kPa。

淤泥質土：共122個鉆孔有揭露，厚度0.60～16.00m，平均厚度6.7m，層頂埋深6.20～19.10m（標高-14.53～-0.64m）。土性：深灰、灰黑色，土質較細膩光滑，含有機質，局部見有腐木塊、泥炭質、粉細砂，有腥臭味，流塑狀。其物理力學性質詳見表3。從表3看出，淤泥質土含水率的范圍在35.4%～92.6%，平均值為51.0%，高于液限45.1%，淤泥質土處于飽和狀態，稠度呈流塑狀;孔隙比1.016～2.556，平均1.406，孔隙比較高;壓縮系數2.289MPa-1，壓縮模量1.46MPa，屬于高壓縮性土;抗剪強度指標直剪黏聚力8.6kPa，內摩擦角為3.80，強度低。

做原位標準貫人試驗87次，參與統計74次，實測擊數范圍值N=1.0～⁴0擊，平均值2.9擊;經桿長修正后擊數范圍值0.7～3.3擊，平均值2.2擊，標準值1.6擊。詳見表4。

按土工試驗指標，查廣東省標準《建筑地基基礎設計規范》（DBJ 15-31-2003）中的表分別得地基承載力特征值fak為60kPa。結合地區經驗推薦地基承載力特征值fak為60kPa。

淤泥質土較淤泥，含水率低一些，均高于液限，均為流塑狀，強度差別不大，均為高壓縮性圖，工程性質基本相當：含水量高，具壓縮性高，易觸變，抗剪強度、承載力低的特點。

3軟土地基問題及處理方法建議

3.1軟土不良地質作用

淤泥（淤泥質土）含水量高，具壓縮性高，易觸變，抗剪強度、承載力低的特點;其固結時間長，加載后變形量大;具高流變性，易產生滑移破壞，地震時易出現震陷，易產生地面不均勻沉降，對場地的穩定性有較大的影響，對樁有負摩阻力作用。

場地普遍有軟土分布，共162個鉆孔有揭露，呈層狀斷續分布，局部厚度較大，如ZK58、ZK60、ZKl04揭露軟土厚度分別為15.10m、15.8m、16.00m。

場地平整后估計平均填土厚度約2m，在填土附加荷載后，場地軟土會加快固結沉降，對ZK9、ZK74、ZK89、ZKl09等4個孑L估算固結沉降量約17.6～93.6cm，其中ZK9計算深度范圍在淤泥，取樣深度⁵0O～5.40m;ZK74計算深度范圍在淤泥、淤泥質土，取樣深度8.30～8.50m;ZK89計算深度范圍在淤泥，取樣深度5.80～6.00m;ZK89計算深度范圍在淤泥，取樣深度5.80～6.00m;ZK109計算深度范圍在淤泥、淤泥質土，取樣深度4.4～4.80m、15.20～15.40m;附加應力系數按條形基礎形式查得。填土本身如不壓實會有10%～15%沉降量（即約20～30cm），這樣地坪會估計有約40～120cm沉降，影響訓練場地及道路的正常使用（見表5）。按經驗，固結時間較長，一般要5～20年或以上。建議對訓練場地地段進行軟土加固處理，可以采用水泥攪拌樁，CFG樁等加固措施。

3.2軟土的震陷

場地軟土層為沖積的淤泥、淤泥質土層。主要分布在場地絕大多數地段，一般埋深較淺，厚度為4.40～16.10m，平均厚度9.49m。根據現場波速測試的結果（表6），該層實測平均等效剪切波速Vse大于90m/s，根據《軟土地區巖土工程勘察規程》（JGJ83-2011）第6.3.4條的規定，本場地的軟土為非震陷軟土，可不考慮震陷影響。

但如按抗震烈度7度設防，場地范圍內軟土平均厚度超過3m，根據《軟土地區工程地質勘察規范》（JGJ083-91）第8.0.6條，對場區地震基本烈度為7度或大于7度時，對擬采用天然地基的建筑物，應對地震震陷進行分析計算。根據規范，結合本區間范圍軟土層的厚度、場區地震烈度，估計軟土的最大地震震陷量≤30mm。

3.3軟土地基處理建議

場地內普遍發育軟土，針對軟土固結沉降性質，專業足球場、地面停車場和小區道路建議采用人工復合地基（可考慮換填+攪拌樁綜合法）。

場區地表有厚度較大的松軟土層——人工填土、淤泥、粉質粘土、粉土、淤泥質土，其中淤泥、淤泥質土可產生震陷，并造成地面不均勻沉降，未經處理，不能作為擬建建筑物的基礎持力層，也不宜直接作為場地內道路、周邊道路的路基不宜直接作為專業足球場地面停車場的地基，考慮工期緊，建議采用振沖砂（碎石）樁或深層攪拌樁對淺層軟弱地基土加固處理。

（1）深層攪拌樁法處理方案。深層攪拌樁法是利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機械，在地基深下就地將軟土和固化劑強制攪和，利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理一化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩性和一定強度的水泥土硬結體，從而提高地基土復合地基承載力的方法。本場地建議采用水泥為固化劑主劑，樁長建議10～12m，施工工藝可采用噴漿工藝。

（2）振沖碎石樁加固方案。碎石樁是指用振動或錘擊法在軟弱地基中成孔之后，再將碎石擠入孔中，通過振動或沖擊的方式，形成由碎石所構成的密實樁體，碎石樁處理土層可起到擠密、排水、置換的作用，最終起到提高地基土地基承載力，減少沉降的目的。本場地建議采用水泥為固化劑主劑，樁長建議8～10m，施工工藝可采用振動水沖法施工工藝。根據土的物理力學性質指標及野外鑒別，軟土層層的設計參數如表7。

對于預制樁，根據土層埋深，將qsa乘以表8中的修正系數。

由于本場地存在較厚的軟土層，當樁端位于巖層或堅硬土層時，應考慮軟土固結的負摩阻力對樁基礎產生下拉荷載的影響。各土層負摩阻力系數建議值見表9。

振沖樁及水泥攪拌樁。對區內道路、居住區周邊道路及地面停車場位置，建議采用振沖碎石樁（砂樁）或水泥土攪拌樁加固，結合《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2002、DBJ15-38-2005），振沖樁、深層攪拌樁設計巖土參數如表10。

該工程項目已完成建設，軟土地基處理采用了采用了深層攪拌樁、局部換填等處理，目前已交付業主使用1年多，舉辦多場全國性活動，地坪未出現沉降、開裂等情況，經有關部門檢測合格，說明本工程對軟土的工程性質研究，是滿足項目建設需求的。

4結論

本項目為主西江北岸，地貌屬于沖洪積平原，普遍分布軟土，厚度大。根據軟土物理力學指標的統計分析，本項目軟土具有含水量高，具壓縮性高，易觸變，抗剪強度、承載力低的特點。通過～32試驗數據估算出軟土地基估計沉降，考慮填土本身如不壓實會有10%～15%沉降量（即約20～30cm），地坪會估計有約40～120cm沉降，不做處理將影響足球、訓練場地及道路的使用。針對本項目工程特點及工期要求，場地內地坪、道路建議采用復合地基，可采用振沖樁或深層攪拌樁對地基進行處理，并根據軟土的性質提供了相關設計參數。本工程對軟土的工程性質研究，可為了解肇慶新區軟土性質及采取處理措施，也為本地區工程建設提供了可靠的經驗參考。