珠三角高速公路软土的特点及处理方法？
1，简介
广东地处祖国南大门改革开放的前沿。自1989年我省首条广佛高速公路通车以来，广东省高速公路通车里程突破700km，九五达到1100km。高速公路的建设不可避免地涉及软土地基的处理。对于设计人员来说，为了正确选择软土地基处理方法，必须对所要处理的软土地基的特性和物理力学性质有全面而熟悉的掌握。笔者根据近年来参与高速公路软土地基勘察设计的经验和相关资料，简要论述了珠江三角洲地区高速公路软土的特点和常用的处理方法。(参考建筑中文网)
2.软土的概念
软土一般指天然含水量大、压缩性高、承载力低的一种软塑粘性土。它一般沉积在静水或慢流水环境中，由生物和化学作用形成。但含水量多少算高，承载力多少算低，并没有统一的标准。例如，日本使用三个指标对软土进行分类:标准贯入击数、无侧限抗压强度和荷兰贯入指数。德国用“易揉土”来划分软土。在我国，铁道部建议用6个指标对软土进行分类，即天然含水量接近或大于液限，孔隙比大于1，压缩模量小于4000kPa，标准贯入击数小于2击，静力触探阻力小于700kPa，不排水强度小于25kPa。根据建设部颁布的《软土地区工程地质勘察规范》(JGJ83-91)，软土按外观呈灰色的细粘土、天然含水量大于等值线、天然孔隙比大于等于1三个指标进行分类。交通部《公路土工载荷试验规范》(JTJ051-85)通过天然含水量、孔隙比、压缩性、饱和度、内摩擦角五个指标对软土进行分类。从以上部门的规定或规范可以看出，建设部出台的规范比较简单，使用起来不方便。为了有一个统一简单的标准，交通部最近颁布了《软土地基上公路路堤设计与施工技术规范》(JTJ017-96)。在总结经验的基础上，软土的分类标准采用三个指标:天然含水量大于等于35%或液限，天然孔隙比大于等于1.0，十字板抗剪强度小于35kPa。满足以上三个指标的粘性土都是软土。珠江三角洲的软土一般指淤泥和淤泥质土。淤泥和淤泥质土壤。粉土和淤泥质土的定量划分指标如下:当土的天然孔隙比大于1.5时，为粉土；粉土是天然孔隙比小于等于1，E小于等于1.5时。
3.软土的成因和特性
3.1，软土的成因
珠江三角洲地区是典型的平原地貌，偶尔有丘陵残留。这里地势平坦开阔，河渠纵横交错，水网密布，河道蜿蜒，水面明显受潮汐支撑。由于河流冲积和潮汐波的进退，该地区广泛沉积了厚层海陆交互相软土。该地区的软土层普遍恶化，有薄的粉砂层。砂层厚度不一。有很多层次，有一定的层次性。软土是淤泥和淤泥质土，一般分布在地表的硬壳下面。大部分地区有一层软土，部分地区有两层软土，下卧层多为砂层和少量粘土层。软土层平均厚度4-6m，局部厚度超过15m，基底为第三系红色岩系软岩。软土的主要矿物是高岭土和伊利石。因为粘土堆矿有很强的亲水性和表面活性。同时，高岭土和伊利石矿物多呈片状，沉积时多呈板桩状组构，形成土壤的絮状结构。
3.1，软土的性质
珠江三角洲的软土一般具有以下特性:
(1)含水量较高。据佛开高速公路软土资料统计，淤泥质土平均天然含水量为48%，粉土平均天然含水量为76%，少数大于1，000%，故土一般呈流塑状。
(2)天然孔隙比大。根据佛开高速公路软土统计资料，淤泥质土天然孔隙比=1.25，粉土天然孔隙比=1.8，少数大于2.0。
(3)高压缩性。软土的高天然孔隙比决定了其高压缩性。根据佛开高速公路软土统计资料，粉土压缩性=1.34MPa-1，淤泥质土压缩性=0.73MPa-1，均属于高压缩性土。根据相关资料，佛开高速公路路基填筑后沉降量约为1m。
(4)凝聚力小。淤泥质土的快剪粘聚力平均值为12.4kPa，淤泥质土的快剪粘聚力平均值为9.1kPa，土抵抗剪切变形的能力较差。在施工中，经常会遇到路堤填土坍塌到一定高度，从而导致路堤失稳的情况。
(5)固结系数小。根据佛开高速公路软土统计数据，固结系数一般在4.0*1/1000 cm2 /s左右，这意味着土体完成固结沉降需要较长时间，对工期影响较大。
4、软土处理方法
软土地基的处理方法很多。目前，珠江三角洲地区高速公路软土地基常用的处理方法主要有以下几种。
4.1，堆载预压法
这种方法是在工程施工前，利用大于或等于设计荷载的填土荷载，提前促进地基的固结沉降，以提高地基的强度。当强度指标达到设计要求时，卸载缺陷，修筑公路路面。桩压预处理后，地基一般不会产生较大的固结沉降。一般来说，散装材料，如填料或沙砾用于堆放。在施工和填筑过程中，分层分级施加荷载，以控制加载速率，避免地基的破坏，达到逐步提高地基强度的效果。这种方法施工简单，不需要特殊的施工机械和材料，但软土排水固结时间长，所以工期一般较长。在公路工程中，路基往往采用堆载预压，然后到建桥的时候再慢慢固结。如果施工时间允许，可以由单位使用；如果工期紧，可以和其他方法一起使用。佛开高速公路软土厚度大于13m时，采用超载预压减少固结沉降，最高分0.3m和0.6m..
4.2、背压保护方法
该方法是指在公路主路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道，以达到路堤稳定的一种方法。主要起到平衡抗滑的作用，使抗滑力矩克服滑动力矩。在其设计中，一般采用“费拉纽斯法”找出最危险圆弧，然后用条分法进行稳定性验算。一般来说，背压护道的宽度在滑动弧的终点到达的任何地方都是受压的。其高度一般为路堤填土高度的1/3-1/2。这种方法在处理软土地基和解决路基稳定性方面是有效的。该方法不需要控制填筑速率，可以机械化快速完成路基填筑。但用这种方法处理地基，需要大量土方，占用大量土地，沉降周期长。珠三角土地资源有限，公路建设尽量少占土地。因此，在公路工程中，这种方法一般不会大面积使用，大多在桥台高填方寺段少量使用。如佛开高速公路坦洲大桥、张槎跨线桥等桥梁工程前几十米的小区域就采用了这种方法。坡度1: 2，最宽18m，高度2.0-2.5m。
4.3、袋装人孔排水方法
袋装沙井排水法是在普通沙井基础上发展起来的一种软土地基处理方法，是普通沙井的发展和完善。与普通砂井相比，该方法用砂量少，施工方便快捷。其布局一般采用梅花形。理论和实践表明，袋装砂井的间距是影响固结速率的最重要因素之一。在一定的附加荷载下，井距越小，固结越快，井距越大，固结越慢。因此，用袋装砂井处理软土地基时，原则上采用“薄而密”的方案。由于施工机械的影响，井距不宜过小。如果井距过小，容易扰动砂井周围的土体，在一定程度上削弱地基土的强度，增加一定的沉降量，降低土体固结系数。袋装砂井的间距一般为1.0-1.5m..当然，具体工程要根据软土的特性和工期的要求来计算确定。目前，袋装砂井法是公路工程中应用最广泛的方法之一。这种方法一般不单独使用，常与砂垫层、土工布、堆载预压或其他方法结合使用，达到更好的效果。广佛高速公路大部分软土路段采用袋装砂井结合超载预压的方法，砂井间距为1.0-1.5m，通过对三个路段的现场观测，预压4个月后主固结沉降已基本完成，通车后沉降仅0.8-2.6cm，说明采用袋装砂井处理软土地基效果较好。对于砂源丰富的地区，用袋装砂井法处理软土地基，容易保证质量，成本低。
4.4、塑料排水板法
这种方法的原理和袋装砂井一样，设计方法基本相同，只是使用的材料不同。目前国内生产厂家生产的塑料板多为带横向凹槽的条形塑料板，宽度为10mm，厚度为4mm，用土工布包裹。塑料排水板的施工与文教袋装砂井基本相同。与袋装砂井相比，塑料排水板具有施工速度快、效率高、施工机械轻、对软土地基扰动小、可工业化生产、抗弯能力强等优点。根据沈大高速公路软土地基处理资料，塑料排水板比袋装砂井可节约16%。因此，近年来在软土地基中得到了广泛应用。但由于国内厂家的急于求成，塑料排水板产品供大于求，产品质量得不到保证，影响了其在软土地基处理上的效果，在一定程度上限制了其发展。这种方法可以单独使用，但通常与砂垫层或其他方法结合使用。佛开高速公路软土路段大多采用塑料板法处理。平面布置为正三角形，间距1.0-1.5m，长度根据软土厚度确定。一般原则是钻透软土，桩长5-17m。
4.5、粉喷桩法
粉喷桩法的正式名称是深层喷粉搅拌法，是一种处理软土地基的胶结法。它以水泥或石灰等材料作为固化剂的主剂，通过专用的深层搅拌机械，在现场用压缩空气将石灰或水泥干粉喷洒在软土中，与软土强制混合，利用固化剂与软土之间的一系列物理化学反应，将软土固化成具有整体性、水稳性和一定强度的地基，从而达到提高地基承载力、减少地基沉降的目的。其基础应视为复合地基，桩和土共同受力。它具有施工速度快、设备轻便、易于移动、方法容易掌握、处理深度大、工后沉降小、排水固结时间短的优点，尤其能解决桥头跳车现象。80年代末，这种方法在广州经济开发区试行，取得了良好的效果。然后在高速公路软土地基处理中推广应用。佛开高速公路部分路段采用这种方式。粉喷桩直径一般为60cm，桩间距为1.5-2.5m，深度一般穿透软土地基。当软土厚度较大时，桩长应控制在15m以内。用这种方法处理软土地基，大大缩短了软土地基的处理时间，为佛开高速公路的早日通车创造了条件。粉喷桩的抽芯试验、抗压试验和静载荷试验表明，粉喷桩复合地基的设计和施工质量是令人满意的。
5.结论
各种地基处理方法都有其适用范围、局限性和优缺点。另外，具体工程情况复杂，工程地质条件千变万化，各种工程的地基条件差异很大，所以对具体工程的地基要求也不一样。而且机器材料等条件也会因部门和地区不同而有很大差异。因此，每一个工程都要具体分析，综合考虑地基条件、处理要求、工程造价、材料、机具来源等因素，确定合适的地基处理方法。在确定地基处理方法时，可根据工程的具体情况，对几种地基处理方法进行技术、经济和施工进度的比较。通过比较分析，当可以采用一种地基处理方法时，需要采用由两种或两种以上地基处理方法组成的综合处理方案。同时，在确定地基处理方法时，也要注意节约能源。注意环境保护，避免地基处理对地下水和地下水的污染，以及振动和噪声对周围环境的不利影响。
要处理好软土地基，首先要做好前期勘察设计。根据软土的特性和物理力学指标，通过对比分析，选择合适的软土地基处理方法。这里我想强调的是，在做好前期地质工作的同时，要注意做好施工地质工作。在前期地质工作中，由于这种勘察技术的水平和局限性，很难在勘察阶段就完全搞清楚软土的地质特征，而且由于经济和时间的因素，也不可能在勘察阶段安排太多的工作量。根据相关公路规范，软土路基段一般每公里布置2-4个勘探点，只能保证基本摸清软土的特性，但要全面摸清软土的特性，还需做好相应的施工地质工作。正是这种思路，我国部分高速公路在大规模建设前，提前建设试验段。此外，软土地基处理需要在施工期间和施工后进行监测。因为软土地基处理方法和加固效果在施工后不能充分发挥。一般来说，施工完成后，需要一段时间来逐步体现和加强对地基的要求。另一方面，地基处理多为隐蔽工程，难以直接检测其加固效果。监测不仅可以检查地基处理效果，还可以总结经验供今后工作参考。
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