安徽省軟土分布及其形成的地質環境研究

［摘要］基于安徽省自然資源廳下達的“安徽省致災特殊類土調查評價”基金項目，初步查明安徽省致災軟土的分布現狀，軟土形成的地質環境條件。對安徽省軟土的物理力學特征進行調查分析，初步查明其對工程建設的危害。提出軟土的防治措施，為安徽省城市發展和國民經濟建設服務。

［關鍵詞］軟土；安徽省；地質環境；災害

軟土是指在靜水或緩慢的流水環境中沉積，結構疏松，天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的軟塑至流塑狀的粘性土。如淤泥、淤泥質土。在充分收集以往資料的基礎上，通過遙感解譯、專項地面調查、鉆探、取樣測試等手段，初步查明安徽省軟土的分布規律、性質、對工程建設的危害性，并提出軟土防治措施。

1 軟土分布及形成的地質環境

1.1 軟土的判定和分類

軟土的外觀上為灰色至深灰色為主的細粒土，有機質含量較高，軟土的天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1。軟土進一步分為淤泥質土、淤泥、泥炭質土、泥炭（表1）。

1.2 軟土分布及形成的地質環境

1.2.1 淤泥質土、淤泥

安徽省淤泥質土[1，2]的巖性主要為深灰色淤泥質粉質粘土、淤泥質粉土或淤泥質粉質粘土夾粉土或粉砂。淤泥的巖性為淤泥質粘土。淤泥質土在長江兩岸的河漫灘廣泛分布，淮河、巢湖河湖漫灘也斷續分布。

（1）長江河湖漫灘

長江河湖漫灘淤泥質土、淤泥分布于全新統蕪湖組。全新世以來，長江沿岸新構造運動為振蕩式下降，地勢低洼，長江及其支流河床彎曲擺動頻繁，河漫灘相（濱河床砂壩堆積帶、河漫灘沿河堆積帶和河漫灘內部堆積帶）、牛軛湖相、濱河床相交替沉積，沉積的古地理變化頻繁。因此，長江河湖漫灘上部沉積一套淤泥質粉質粘土、淤泥質粉土、淤泥與粉質粘土、粉細砂層相互交替的沉積物，部分地段夾泥炭質土透鏡體。軟土厚度變化大，常為似層狀、透鏡狀、帶狀分布。

長江沿岸軟土在平面上分布于宿松縣復興鎮下游的廣大地區河湖漫灘。由西南向東北的擴展為“喇叭”形。在垂向上分布，從上游到下游軟土厚度逐漸增加，由上游的宿松、懷寧地區的2～5 m，向下游的無為、蕪湖地區[3，4]增加至20～30 m，其中位于蕪湖二壩的B111孔厚度最大，達31.8 m。淤泥質土、淤泥分布的層次也由一層增加到二層或多層（圖1）。

淤泥分布在無為市的雍南、灣址區保豐至趙橋及石臼湖沿岸等部分地區。

淤泥質土、淤泥層埋深一般在1～5 m，部分地段大于10 m，頂板巖性多為可塑狀的粉質粘土，局部地段為粉細砂，淤泥質土、淤泥的下臥層大多為粉細砂。

（2）淮河漫灘

淮河河湖漫灘淤泥質土[5]分布的地層為全新統大新組和懷遠組，成因類型主要為沖積。

淮河漫灘淤泥質土在沿程呈斷續分布，主要分布在蚌埠地區及以下的五河縣的淮河漫灘。

淤泥質土的巖性為灰色、深灰色的淤泥質粉質粘土、淤泥質粉土，局部夾淤泥透鏡體。軟土中含有機質，具嗅味，流塑、軟塑狀。軟土的埋深一般在2～7 m，厚度3～8 m。軟土的上部一般為可塑狀的粉質粘土或松散、稍密的粉土，軟土的下層大多為稍密、中密的粉土或粉細砂（圖2）。

在巢湖、石臼湖、高郵湖、白湖及支流的漫灘也有軟土分布，軟土的厚度除巢湖、石臼湖岸帶較厚，局部可達9.8 m外，其余地區均小于3 m。

1.2.2 泥炭質土、泥炭

安徽省泥炭質土、泥炭的分布較少，一般呈透鏡體狀分布于淤泥質土的上部。主要分布于長江及其主要支流下游的樅陽縣、無為市、廬江縣、蕪湖市、灣址區、當涂縣等境內[6]。泥炭多呈褐色、黑褐色，具薄層狀層理，孔隙大，有機質含量在30.3%～68.4%。泥炭質土、泥炭多為1層，少數地段為2～4層，層間之距離一般為0.5～1.2 m，分層厚0.2～0.5 m，第一層頂板埋深0.5～3.0 m。底板巖性為淤泥質粉質粘土、粉土，頂板巖性粘土、粉質粘土及淤泥質土。

泥炭質土、泥炭分布范圍小，厚度薄，資料較少，下面著重介紹淤泥質土和淤泥。

1.3 軟土的分布面積

安徽省淤泥質土分布范圍最廣，淤泥分布于淤泥質土范圍之內。淤泥質土分布的面積就是軟土分布的總面積。安徽省軟土分布總面積6436.08 km2，其中的淤泥分布面積238.28 km2（表2）。

2 軟土工程地質特征

2.1 軟土粒度組成及結構、構造

安徽省軟土是在缺氧、飽水、水流緩慢、不暢或靜水的河湖漫灘洼地、牛軛湖環境中沉積的，軟土的顆粒組成均為細粒土，含有機質，軟土粒度上主要是粉粒和粘粒，軟土的結構常為蜂窩狀或棉絮狀，疏松多孔，顆粒定向排列明顯，層理發育，常有夾粉土或粉砂薄層。

2.2 軟土的工程地質特征

安徽省軟土的沉積時間短，固結系數0.32～0.86，為欠固結土，又有一些特定的物質組成和結構和構造，因而表現出一些特殊的工程地質特征（表3）。

（1）軟土的含水量大，孔隙比高，天然含水率大于液限。安徽省軟土天然含水率38.3～78.4，孔隙比0.98～2.24，液限32.9～63.4，飽和度90.3%～100%，液性指數為0.90～2.13，常處于流動狀態。

將安徽省淤泥、淤泥質土的一些物理指標進行比較，可以看出，軟土的天然含水率越大，其孔隙比、液限、塑性指數等亦越大。

（2）高壓縮性：軟土的壓縮性大，壓縮系數為0.37～1.15 MPa-1，最高達3.54 MPa-1，且壓縮性隨天然含水率的增大（也即孔隙比的增大）而增大，為高壓縮性土。

（3）抗剪強度很低：安徽省軟土的快剪粘聚力小于10 kPa，內摩擦角小于5°。靜力觸探試驗的比貫入阻力為0.5～0.8 MPa，標貫擊數1～3擊，其承載力的特征值一般小于60 kPa。

（4）透水性極弱，安徽省軟土多為河漫灘相沉積，層理發育，層理面常分布粉砂。因此，軟土的垂直方向滲透系數較水平方向要小些。水平滲透系數為0.98×10-4～0.28×10-6 m/s，垂直滲透系數為0.29×10-6～0.13×10-7 m/s，為弱透水性。軟土水平固結系數0.75×10-3～5.84×10-3 m/s，垂直固結系數0.22×10-3～4.08×10-3 m2/s，軟土的透水性弱、固結系數小，對地基排水固結不利，反映在建筑物沉降延續時間長。同時，在加載的初期，地基中常出現較高的孔隙水壓力，影響地基的強度。

（5）較顯著的觸變性和流變性，根據十字板剪切試驗，安徽省軟土的靈敏度St一般在2～5，最高達11.08，大多為中靈敏土，少數為高靈敏土（表4）。為此，軟土的觸變性和流變性均較大，當軟土地基受震動或擾動后，強度就會明顯降低，易產生側向滑動、沉降及基底面擠出現象。

3 軟土災害

安徽省在平原區進行了大規模的工程建設，在軟土地基上進行工程建設，如果處理不當或沒有處理，可能造成地基沉降、不均勻沉降、地基沖剪破壞、側向滑動等而危害地面房屋、道路、基坑等。

3.1 軟土對道路產生危害

軟土對道路的危害在軟土分布區較為普遍，較為嚴重的如皖贛鐵路位于長江和青弋江河漫灘段，這兩段軟土分布厚度大，埋藏淺，軟土的性質差，且路堤一般要墊3～8 m高，自運行以來，多段產生路軌下沉的災害，個別路段路堤發生失穩。

3.2 軟土對房屋損壞

軟土地基上房屋開裂現象安徽省也出現過多次，如蕪湖市少年宮（圖3），荊山河東岸、方村鎮以西一帶，房屋開裂現象較多，房屋裂縫一般寬0.5～3 cm，這是由于軟土地基的不均勻沉降而導致的。一般構筑物竣工后頭幾年沉降幅度大。以后沉降速度下降，趨于緩和，沉降變形持續時間多在三四年或更長時間才趨于穩定。

3.3 軟土地區基坑的危害

軟土地區的基坑易出現側向滑動或塑性擠出，如蕪宣高速公路清水橋基礎基坑開挖至4.4～4.9 m時，遇到灰黑色淤泥質粉質粘土，淤泥質粉質粘土向坑內流動，使工程無法繼續進行而被迫停止；又如蕪湖航運管理局的大樓基坑深6 m，底部有厚1～2 m的飽水淤泥質粉質粘土軟土層，采用了排樁支護，由于樁的嵌入深度不夠，基坑邊坡發生側向移動，致使基坑附近的三層樓房開裂。

3.4 軟土對防洪堤的危害

軟土地基上的防洪堤也有發生，特別是初期修筑的防洪堤更容易產生。

如同馬大堤K137+500～K143+500 段，大堤經過的是皖河入江處地形低洼地帶，地面標高10～11 m，堤基土為流塑至軟塑狀的深灰色淤泥質粉質粘土夾淤泥質粉土，軟土層厚3～5 m。該段防洪堤1957年春興建，當堤身填筑到17～18 m高時，堤身下沉，發生縱向開裂，裂口1～5 cm，并向兩側發生滑動，堤腳外地面出現隆起凸出。引起堤身下沉、滑動的原因，主要是堤基土質為灰黑色的淤泥質粉質粘土，流塑至軟塑狀，強度很低，粘聚力8～10 kPa，內摩擦角0～2°，壓縮性大。當在其填筑堤身時，就產生擠出滑動，而使堤身下沉、開裂，堤腳外地面發生地面隆起。

又如1986年1月16日，蕪湖市花津路與沿河路交叉處青弋江防洪堤，發生較大規模的滑坡（圖4），約200 m長河岸，2×104 m3的土體滑入青弋江中，滑坡體堵塞青弋江河道近五分之四，使航道中斷數天。此滑坡原因是：堤基表層為雜填土，雜填土之下為厚度較大的淤泥質粉土。滑坡的當時，青弋江水位（歷史低點）下降到淤泥質粉土之下，河岸暴露出較大的臨空面，此時沿河路挖溝改換自來水管，使地面大量的積水，地面積水沿地表的填土向下滲流，地表水滲流到淤泥質粉土層時，致使淤泥質粉土的強度進一步降低，而使沿岸土體沿淤泥質軟土發生滑動。

4 安徽省軟土危害程度分區

根據安徽省軟土類型、分級、組合，并結合地區的人類工程活動性質、強度及特殊土危害性。安徽省共劃分出軟土危害大區1個、危害中等區2個、危害小區1個（圖5）。

4.1 軟土危害大區

運漕（含山）—烏溪（宣州）軟土危害大區（Ⅰ1）

分布于無為、和縣以南，順安（銅陵）、新港（繁昌）、青草湖（宣州）、東夏（郎溪）以北，面積4693.89 km2。

本區分布于沿江平原的長江及支流―青弋江、水陽江河漫灘，海拔在6～10 m，地勢低洼，平坦開闊，水網密布，其上廢棄河道、濕地發育。除江邊一些磯頭、殘丘海拔相對較高分布第四系更新統土體及前第四系基巖外，其余絕大部分布第四系全新統蕪湖組，區內蕪湖組軟土發育。軟土的類型主要為淤泥質土，巖性為淤泥質粉質粘土和淤泥質粉土，淤泥的巖性為淤泥質粘土。軟土的頂板埋深一般為0.5～2 m，厚度一般大于10 m，最厚達31.8 m。該區地處安徽省長江沿岸經濟較發達地區，城鎮建設、道路及水利工程密集。區內分布的軟土對工程建設危害大，為軟土危害大區。

4.2 軟土危害中等區

4.2.1 鳳臺—五河軟土危害中等區（Ⅱ1）

分布于鳳臺、懷遠、蚌埠、五河等沿淮地區，面積2292.44 km2。

本區分布于沿淮河漫灘，海拔在16～13 m，地勢低洼，平坦開闊，水網密布，其上沼澤、濕地較發育。區內河漫灘第四系全新統大墩組、懷遠組發育軟土。區內軟土大多覆于粉土之下，埋深0.6～7.5 m，厚度1.9～6.8 m，軟土巖性為淤泥質粉質粘土、淤泥質粉土，局部夾淤泥透鏡體。該區分布軟土厚度較大，地處安徽省淮河沿岸經濟較發達地區，城鎮建設、道路及水利工程密集，液化土、軟土對工程建設的危害較大，為軟土危害中等區。

4.2.2 華陽（望江）—劉渡（無為）軟土危害中等區（Ⅱ2）

分布于華陽（望江）、梅龍（貴池）、老洲（樅陽）、劉渡（無為）一線的沿江地區，面積2767.38 km2。

本區分布于長江河漫灘，海拔在8～12 m，地勢低洼，平坦開闊，水網密布，其上廢棄河道、濕地發育。該區河漫灘中分布的第四系全新統蕪湖組中軟土發育，軟土的巖性為淤泥質粉質粘土和淤泥粉土，軟土厚度一般在5.6～8.5 m，在銅陵市對岸的普濟圩局部軟土厚度大于10，最厚達26.4 m。該區地處安徽省沿江經濟較發達地區，城鎮、道路及水利工程密集，人類工程活動較強烈。軟土和液化土對工程建設危害較大，為軟土、液化土危害中等區。

4.3 軟土危害小區

廬江—全椒軟土危害小區（Ⅲ1）

分布于張母橋（舒城）、柯田（桐城）、金拱（懷寧）以西，浮山（樅陽）、土橋（無為）、西梁山（和縣）、和縣以北，雙河（舒城）、豐樂（肥西）、橋頭集（肥東）、大墅（全椒）、半塔（來安）、安樂（天長）以南面積14057.86 km2。

本區分布于長江以北沿江丘陵平原的河湖漫灘，海拔在9～15 m。河湖漫灘地勢平坦，沿湖、沿河地段分布淤泥質粉質粘土、淤泥質粉土，軟土厚度大多＜5 m，在巢湖沿岸局部達5～10 m。該區地處沿江丘陵的山前波狀平原，道路、村鎮較密集，軟土對工程建設產生一定的危害，為軟土危害小區。

5 軟土地基處理措施

樁基礎是最常用的軟土地基的處理方法，除樁基礎之外，軟土地基的處理方法還有很多。下面介紹除樁基礎之外的常見軟土地基的處理方法。按照軟土地基處理方法加固原理進行分類，軟土地基的處理方法有置換法，排水固結法，灌入固化法，加筋法等。

5.1 置換法

5.1.1換土墊層法

將軟土開挖至一定深度，回填抗剪強度較大、壓縮性小的土，如砂、礫、石渣等，并分層壓實，形成雙層地基。墊層能有效擴散基底壓力，提高地基承載力、減少沉降。

換土墊層法的處理軟土的深度通常控制在3 m以內，也不宜小于0.5 m，因為墊層太薄，則換土墊層的作用也不顯著。

5.1.2拋石擠淤法

拋石擠淤法是借助換填材料的自重或利用其他外力，如壓載、振動、爆炸、強夯等，使軟弱層遭受破壞后被強制擠出而進行的換填處理。

這種方法施工簡單，一般用于厚度小于3 m的軟土，且軟土層位于水下，表層無硬殼層，軟土呈流動狀態。

5.1.3砂石樁法

砂石樁是指采用振動、沖擊或水沖等方法在軟土地基成孔后，再將砂或碎石擠壓入已成孔中，形成大直徑的砂石所構成的密實樁體。

砂石樁處理軟土地基時，對變形要求嚴格的建筑物應慎重應用。

5.1.4石灰樁法

石灰樁是以生石灰為主要固化劑與粉煤灰、爐渣、礦渣、粘性土等摻合料按一定比例均勻混合后，在樁孔中經機械或人工分層振壓或夯實所形成的密實樁體。

由于生石灰的吸水膨脹作用，吸水后還可使淤泥產生自重固結，特別適用于淤泥的加固。

5.1.5強夯置換法

強夯置換法是采用在夯坑內回填塊石、碎石等粗顆粒材料，用夯錘夯擊形成連續的強夯置換墩。

強夯置換法處理軟土地基的深度不大于7 m，并且對地基變形要求不高的工程。

5.2 排水固結法

5.2.1堆載預壓法

在建造建筑物以前，軟土地基在預壓荷載作用下排水固結、壓密，軟土地基強度提高，卸去預壓荷載后再建造建筑物。當軟土滲透性較小時，厚度較大，為縮短土體排水距離，加速軟土固結，在軟土中設置豎向的砂井、袋裝砂井、塑料排水帶等。

5.2.2真空預壓法

在飽和軟土地基中設置豎向排水通道和砂墊層，在其上覆蓋不透氣密封膜。通過埋設于砂墊層的抽水管進行長時間不斷抽氣和水，而使軟土排水固結。

堆載預壓法和真空預壓法是較常見的軟土地基的處理方法，特別適合于層理發育夾粉砂薄層的軟土地基。

5.3 灌入固化法

5.3.1水泥土攪拌法

以水泥作為固化劑，通過特制的深層攪拌機械，將固化劑與軟土強制攪拌，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的樁體的地基處理方法。水泥土攪拌法分噴漿攪拌法和噴粉攪拌法兩種。

水泥土攪拌法處理天然含水率不大于70%的軟土。

5.3.2高壓噴射注漿法

用高壓水泥漿通過鉆桿由水平方向的噴嘴噴出，形成噴射流，以此切割土體并與軟土拌和形成水泥土加固體。高壓噴射注漿法有單管法、二重管法、三重管法。高壓噴射注漿法近年來在公路軟土地基工程中運用較多。

5.4 加筋法

在土體中埋置土工合成材料（土工織物、土工格柵等）、金屬板條等形成加筋土墊層，增大壓力擴散角，提高軟土地基承載力。加筋法特別適合于堤壩的軟土地基處理。

6 結語

安徽省軟土廣泛地分布于長江平原的河湖漫灘，淮河漫灘及巢湖沿岸等地。軟土分布的地層為全新統蕪湖組、大墩組、懷遠組。軟土的類型主要為淤泥質土、淤泥，長江的河湖漫灘零星地分布泥炭質土和泥炭。安徽省淤泥質軟土分布面積6436.08 km2（淤泥質土），淤泥分布于淤泥質土之中，分布面積238.280 km2。對各類工程建設的危害，主要表現在房屋開裂、道路路面開裂及邊坡滑塌、渠道邊坡滑塌及防洪堤堤基失穩及其他工程建設基礎的不均勻沉降和邊坡失穩。

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