地質環境工程改造分析范文

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【摘要】伴隨著珠海市橫琴島的開發建設，越來越多的地質勘察資料揭露了該地區軟土分布情況。結合現場原位試驗和室內土工試驗得到軟土的物理力學指標，通過分析橫琴島軟土的工程地質特性并提出處理建議，為島內工程建設提供參考。

【關鍵詞】軟土；地質環境；物理力學指標；工程改造

1現狀介紹

橫琴島是廣東省珠海市最大的海島，由原大橫琴島和小橫琴島組成。它位于珠江出?？诘奈鱾龋瑬|側與澳門一水之隔，西側為磨刀門水道。橫琴島原始地貌單元為海陸交互相沉積地層，現狀為魚塘、河道，地勢相對低洼。隨著橫琴新區的建設開發，場區地形地貌景觀發生較大變化，填地形成陸地。

2形成原因

橫琴島表層軟土厚度變化較大，從5.00m至50.00m變化不等。其軟土的形成與沉積環境的演變，主要由于遠古海面的升降變化，歷史上該地區曾發生過兩次大規模的海侵（分別距今30000-22000年、12000-6000年）和一次大規模的海退，形成了新、老兩套三角洲沉積地層。因沉積環境的演變，表層新近沉積軟土呈褐灰色，飽和，流塑狀，土質均勻，具腥臭味。下層軟土為灰色～深灰色，飽和，流塑狀，局部夾薄層粉細砂、貝殼碎屑、蚌殼及黑色腐木，稍有腥臭味。

3工程地質特性

3.1物理力學指標統計

工程選取了橫琴島東部、北部、西部以及中部4個區域的鉆孔資料，共統計軟土土樣4789件，得到相應軟土層的物理力學指標統計結果和軟土層綜壓縮性能見表1、表2和圖1。

3.2原位測試結果分

現場勘察作業期間，對橫琴島軟土地層進行了大量的現場原位試驗，包括標準貫入試驗、十字板剪切試驗等?，F場標準貫入試驗按照規范要求，采用φ42mm鉆桿及63.5kg穿心錘自由脫鉤下落(落距76cm)的方式，先擊入土層15cm預打，再記錄貫入器擊入土層中30cm(每10cm記一陣擊)的錘擊數，即為實測錘擊數N。通過試驗結果可知，軟土層中標貫試驗，貫入器自沉明顯，多數實測錘擊數N＜1擊，土層個別深度處存在薄層粉細砂及貝殼碎屑夾層，實測錘擊數N偏大，介于1～4擊之間?，F場十字板試驗采用的是電測式十字板剪切儀，探頭規格是5cm×10cm，將十字板頭緩慢壓至試驗點位，以10s轉動1°的標準勻速轉動，通過電測設備測讀相應的土體原位抗剪強度，測得原位抗剪強度后，按照順時針方向轉動探桿6圈使土層擾動，測定重塑土的不排水抗剪強度。待測試完成后，將十字板板頭向下壓進1.0m后擰緊，進行下一點位試驗操作。通過試驗結果可知，表層軟土的十字板原狀剪切強度Cu一般小于15.0kPa，隨著深度的增加，十字板原狀剪切強度Cu逐漸增大，下層軟土十字板原狀剪切強度Cu可達到35.0kPa。典型十字板剪切試驗曲線見圖2。

3.3工程地質性質評價

1）高含水率、高液限據統計，軟土含水率在49.6%～88.6%之間，平均為67.55%，屬流塑狀態。液性指數0.99～2.54，為淤泥、淤泥質土。高含水率、高液限不利于地基排水固結，使得基礎沉降延緩、時間變長。除排水固結引起的土體變形以外，在剪應力作用下土體還會發生緩慢而長期的剪切變形，對地基沉降影響較大，不利于地基的穩定。2）低密度、高孔隙比據統計，軟土濕密度在1.48g/cm3～1.87g/cm3之間，平均為1.59g/cm3；干密度在0.78g/cm3～1.16g/cm3之間，平均為0.95g/cm3。孔隙比在1.369～2.492之間，平均為1.896?？芍浲撩芏刃。紫侗却?，后期工程建設中，需要對軟土地基進行預處理，減小沉降對工程建設的影響。3）低強度據統計，標貫擊數N<1擊（自沉），十字板原狀剪切強度平均值Cu=17.6kPa。直接快剪試驗得到軟土粘聚力在3.0kPa～19.0kPa之間，平均為7.8kPa，內摩擦角在0.0°～1.9°之間，平均為0.3°；固結快剪試驗粘聚力在3.0kPa～13.0kPa之間，平均為6.6kPa，內摩擦角在12.0°～19.0°之間，平均為15.5°。橫琴島地區軟土厚度大，分布不均勻，工程建設過程中結構連接容易受到破壞，土體強度會迅速降低甚至變成稀釋狀，易產生側向滑動、沉降及基底形變。4）高壓縮性地質歷史時期，土體所受的最大固結壓力pc與目前現有的固結應力p0的比值稱為超固結比，以OCR表示。根據OCR將土體分為正常固結土（OCR=1）、超固結土（OCR>1）和欠固結土（OCR<1）三種類型。經計算統計，橫琴島軟土層超固結比OCR在0.34～0.96之間，屬欠固結狀態。據統計，軟土壓縮系數av介于0.920/Mpa～3.414/Mpa，平均1.835/Mpa，屬于高壓縮性土。由于其體積的壓縮，容易引起地面和建（構）筑物的沉降變形，導致基礎沉降量過大。由此可知，橫琴島軟土層具有高含水率、高液限、低密度、低強度、高壓縮性、高靈敏度的特點，易產生震陷及地面沉降，不均勻沉降量大，沉降歷時長。其工程性質極差，若前期處理不當將給工程建設帶來嚴重危害。

3.4不良地質作用及影響

橫琴島在建設開發過程中需要開挖大量基坑及運用樁基施工，該地區的深厚軟土層對基坑開挖及成樁可行性有較大影響。1）基坑開挖軟土地區基坑的開挖可能導致基坑周圍土體較大的位移和變形，導致周圍建筑物、道路、地下管線等的不均勻沉降甚至開裂破壞，影響其正常的使用功能。為了滿足工程建設的需要，場地填方、整平后需要對上部填土、軟土進行加固處理。但因各場地軟土層成分不均勻性，厚度分布不均勻，平面分布不均勻，表現為力學性能差異大，工程地質性質仍很差。橫琴島四面環海，島上河道、魚塘眾多，地下水位水頭高，滲透補給距離近，水源豐富。影響基坑開挖的地下水主要為上部地層的孔隙潛水以及深部地層的承壓水。其中，表層軟土、粘性土滲透系數小，為相對隔水層，下部地層承壓水穩定測壓水位近地表，測壓水頭高?；娱_挖后，可能頂裂或沖毀基坑底板造成隆起或突涌。基坑在開挖及支護過程中應采取降水、止水措施。對上部潛水應采取防滲帷幕止水，對下部承壓水應驗算產生隆起及突涌的可能性，必要時采取降低承壓水頭及加固坑底土層的措施?；娱_挖支護可采用地連墻、咬合樁或鉆孔灌注樁擋土、高壓旋噴樁止水+內支撐的支護方式。支護設計時應考慮基坑周邊圍堰等臨時建筑安全和基坑降水帶來的周邊地面沉降問題。2）對成樁影響工程建設過程中，軟土地基一旦收到震動荷載，容易產生側向滑動、沉降及基底面兩側擠出等，從而使建于其上的建（構）筑物產生附加下沉或側向滑移，容易引起地面沉降變形及樁孔縮頸等問題，對樁基的穩定性有一定影響。因此需進一步采取有效措施進行軟基加固處理后再進行樁基施工或基坑支護。場區上部軟土層承載力低，沉降量大，側摩阻小，工程性質較差，不能作為樁端持力層使用。應注意的是，當軟土層未能完成上部附加荷載作用下的固結沉降時，對樁基將產生負摩阻作用，對樁基產生下拉荷載，此時宜考慮軟土及以上地層負的側阻值。

4結語

本文分析了橫琴島地區表層軟土的物理力學指標。橫琴島軟土具有高含水率、高液限、低密度、低強度、高壓縮性、高靈敏度的特點，在工程建設過程中對基坑開挖及成樁可行性有較大影響，在工程建設中應做好預處理，避免因處理不當給工程建設帶來嚴重危害。

參考文獻

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作者：徐明明 單位：中交水運規劃設計院有限公司