珠三角软土地区公路建设地基处理方案选择研究

赖昕云

摘 要：珠三角地区软土分布广泛、地质情况复杂。通过研究前人对珠三角地区的软土性质研究，并结合工程实际情况对珠三角地区的软土情况进行总结。分别阐述了软土地基处理的经济性因素、技术性因素、环境性因素并对比评述了不同因素对软土处理方法选择的影响，对不同处理方法对软土地基处理的影响与合理性进行分析。

关键词：珠三角 软土地基 地基处理方案 优劣性 案例工程

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0093-02

珠江三角洲地区河网纵横交错，河海相连，软土分布广泛，具有高塑性、高压缩性、高含水量、高孔隙比、低强度等地质特性[1]。对公路工程建设极为不利，珠三角地区经济发达，导致了珠三角地区高速公路及一级公路建设密度高。因此，对软土地基的处理方案的选择研究，对于保证工期、节省资金和确保工程质量等具有很重要的意义。

该文根据珠三角地区地基软土的特有特征，参考现有高速公路软基处理的技术方法，对不同的处理方法进行效果评价，并得出有关结论。

1 珠三角地区软土的工程性状

据陈晓平等在珠江三角洲内收集了近千个软土土样的试验成果，其主要特征如下。

（1）含水率高，天然孔隙比大：珠江三角洲软土的含水率与孔隙比都较大，含水率ω一般大于35%，统计平均值为58%。孔隙比e一般在1.0～2.68内，统计均值为1.6。（2）土体接近完全饱和。（3）垂直渗透性低：土层垂直方向的渗透系数在10-6～ 10-8cm/s，导致土体在荷载作用下固结速率很缓慢，强度不能迅速提高。（4）抗剪强度低：软土的抗剪强度为1～27 kPa，其值随着土层的深度而提高；内摩擦角φq一般较小。（5）压缩性高：土层多呈正常固结状态，也有一部分属欠固结土层，压缩系数a1-2的统计均值为1.17 MPa-1，最大的达到3.3 MPa-1。（6）承载力低：地基承载力一般为20～130 kPa，统计均值为68 kPa。（7）结构性强：由于珠三角地区软土一般为絮状、蜂窝状结构，受到挠动后其强度会显著降低，甚至呈流动状态。试验结果表明，珠三角地区的灵敏度St一般在3～6，个别地区高达7～9。

2 珠三角地区软土地基处理可选方案概述

国内现有的地基处理方法非常多，主要包括：换填（换土）法、排水固结法、灌入固化物（化学加固）法、振动、挤密法、加筋法等。由于珠江三角洲地区的软土特有性质，大部分工程采用以下方法进行处理：

（1）换填（换土）法：换填法是用稳定性较好的岩土材料置换天然地基软弱土或不良土，并将其压实或夯实。提高地基稳定性及承载力，以达到地基处理的目的。包括换土垫层法、挤淤置换法、褥垫法等。

（2）排水固结法：在天然地基中砂井（袋装砂井或塑料排水带）等竖向排水体，然后在该区域进行分级加载预压，使土体中的孔隙水排出。加快固结，土体强度提高，孔隙比减小，最终达到建设要求。包括加载预压法、真空预压法、降水预压法与电渗排水法等。

（3）灌入固化物（化学加固）法：利用化学砂浆（水泥砂浆液，粘土砂浆液）通过机械搅拌、高压喷射或者灌注压入使砂浆与土颗粒胶结起来，在软土地基中形成增强体，达到地基处理的效果。包括水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、压密灌浆法等。

（4）振动、挤密法：采用振动、挤密的方法使软土土颗粒重组、密实，压缩性降低以达到地基处理的目的。包括：强夯法、表层原位压实法、振冲压实法等。

（5）加筋法：在软土地基中，加入特殊材料（常见的种类有三种，土工合成材料，土钉墙技术和加筋土）。增强土体整体性，提高稳定性以达到处理效果。包括：加筋土法、土工合成材料法、树根桩法等。

3 影响软土地基处理方案选择的因素

软土地基处理方案的选择对整体工程影响极大，它的影响因素多种多样，如造价、工期、处理效果、机具条件、材料来源及消耗、环境影响等。近年来，有许多学者提出了不同的评价方法，如：评分优化法、模糊评价法、层次分析法、地基处理智能辅助设计系统。总体来说，它的影响因素可以分为：经济性因素、技术性因素、环境性因素。

3.1 经济性因素

经济性因素是软土地基处理工程中的重要因素，每个工程的处理方法选择都必须充分考虑经济可行性。

经济性因素中的工程造价与施工周期是相互矛盾的，塑料排水板工程造价低，但施工周期长，而桩基础处理软土地基工程造价虽然较高，但施工周期短，效果明显。经济性因素也需要根据具体工程实际、软土物理力学性质来进行评判。在工程造价方面，塑料排水板、袋装砂井造价较低，CFG桩、预应力管桩、换填等方案造价较高，碎石桩、水泥搅拌桩造价低于CFG桩。强夯法造价高于塑料排水板，低于搅拌桩。

3.2 技术性因素

技术性因素是软土地基处理工程中首要考虑因素，如果某种工程软土地基处理方案的技术性要求无法实现，那这种方案是不可能适用的。

具体施工难度、机具器械条件、技术可行性（技术成熟程度）、质量监测水平等作为技术性影响因素的子因素。施工难度越大，施工效果就越难达到预期水平，施工周期将会越长。施工方案的选择必须充分考虑这些因素，达到预期效果。

3.3 环境性因素

在施工工程中，也需要考虑施工所产生的噪音、污水、废气对周围环境的影响，同时也需要考虑施工区域土体沉降对周围建筑物的影响。

随着人们加强对环境保护的重视，地下水污染；机器振动、土体沉降引起的周围建筑物的变形；施工中的粉尘、废气对空气的污染；施工产生的噪音等。地基处理方法对环境的影响很大程度上受施工方法的影响，选择适当的施工方法极其重要。

4 珠三角地区软土地基处理方案选择案例工程endprint

4.1 经济性因素起决定性作用案例分析：S270古港线新会城区段改线工程

具体指标在不同地区不同工程中有一定的变化。S270古港线新会城区段改线工程的软土地基物理力学指标列于下表。

由于本项目软土较深，软基处理规模较大，对于软基的深层处理，在满足规范要求的工后沉降和稳定性前提下应充分考虑工程造价，同时满足施工工期要求。共为此工程设计五个具体处理方案。

方案一：预应力管桩+塑料排水板

方案二：钉形水泥土双向搅拌桩

方案三：CFG桩+塑料排水板

方案四：塑料排水板+堆载预压

方案五：塑料排水板+真空联合堆载预压

工程造价预算分析如表1所示。

由于预应力管桩+塑料排水板预算估算过高，远远超出其他方案；同时钉形水泥土双向搅拌桩、CFG桩方案均存在不可控因素，需要时间验证；由于真空排水使地基下沉过快，会对河堤存在安全等影响，且项目位置水系发达，利用真空排水，可能会连同边上河道的水一并抽取，存在未知因素，若打入搅拌桩隔离墙隔水，则造价较高，且效果不一定理想。

结合造价预算表考虑到本项目本段由于工期需要，且软基较深等问题，因此推荐采用施工简单，工期短，质量高，工后沉降小，使用效果好的塑料排水板+堆载预压处理方案。

4.2 技术性因素起决定性作用案例分析：包茂高速公路粤境段工程

本路段基本位于山区或重丘地区，交通条件较差，大部分区域存在山间软土的分布，经查此路段内共有设计有19处路段存在高填土下的深层软基处理，最大填土高度可以达到40 m。

由于软土性质差、工期紧张等技术性因素的影响，本工程在软土较厚的地区采用桩法处理。由于路基荷载巨大，填土20 m的路基，基底最大压力约400 kPa；30 m填土高度，基底最大压力约600 kPa；30 m填土高度，基底最大压力约800 kPa；这样传递到桩上的压力将是巨大的：40 m填土路基，2 m正方形间距，桩顶将受到280～320 T的力；1.5 m正方形间距，桩顶将受到150～180 T的力，在桩体选择上应选择桩体承载力大的刚性桩。

4.3 环境性因素起决定性作用案例分析：珠海发电厂软土地基处理工程

软基处理面积大，生产区占地面积达到115万 m2，软土层深厚淤泥层厚度一般大于10 m，最厚处达23 m。

为满足工程要求，共为此工程设计了三个可行性方案：（1）真空联合堆载预压法。（2）堆载预压法。（3）动力排水固结法。

上述三种方案对空气和水质影响较小；由于周围建筑物密集性不高，三种方案对周围建筑物的影响也较小；对各处理方案中产生的噪音进行评价，采用动力排水固结法来进行处理的方法必然会产生一定的噪音，影响周围居民生活。为缩短工期，结合环境性因素评价，本工程最终选定真空联合堆载预压法为软基处理方案。

5 结语

（1）珠三角地区软土分布广、性质复杂，给工程项目实施带来了许多困难，本文查阅了前人对珠三角地区的软土性质研究，总结了珠三角地区软土的特性为相关工程提供了参考依据。

（2）当前软土地基处理方法多种多样，加固过程与效果也随之不同，本文将软基处理方案比选的因素归纳为：经济性因素、技术性因素、环境性因素。这些因素对任何一个软基处理工程的比选都起到了重要作用，但由于工程背景和地质情况的不同导致所受因素影响的敏感度不同。

参考文献

[1] 秦志光，李志，罗嗣海，等.珠三角软土的结构性分析[J].江西理工大学学报，2006，27（4）：8-11.

[2] 陈晓平，黄国怡，梁志松.珠江三角洲软土特性研究[J].岩石力学与工程学报，2003，22（1）：137-141.

[3] Geuze，E.CW.A，Tan Tjong Kie.The Mechanical Behavior of Clays.Oxford：Proc.2nd Int[Z].1953：122-126.

[4] 戴雪.小虎岛地区软基特性与处理技术研究[D].河北石家庄河北工程大学，2013.

[5] 宋应文，唐业绩.地基处理评价法[J].地基基础工程，1993，3（l）：1-7.

[6] 刘国.用模糊数学方法选择软卜地基加固方案[J].水文地质工程地质，2000（4）：17-19.

[7] 冯仲仁，朱瑞赓.高速公路软基处理方案的多层次模糊评价[J].岩石力学与工程学报，2002，21（6）：915-918.

[8] 宋应文.地基处理智能辅助设计系统[J].岩土工程学报，1996，18（l）：54-59.

[9] 王岭.珠江三角洲地区大面积软土地基方法的研究[D].广东广州广东工业大学，2005：65-66.endprint

4.1 经济性因素起决定性作用案例分析：S270古港线新会城区段改线工程

具体指标在不同地区不同工程中有一定的变化。S270古港线新会城区段改线工程的软土地基物理力学指标列于下表。

由于本项目软土较深，软基处理规模较大，对于软基的深层处理，在满足规范要求的工后沉降和稳定性前提下应充分考虑工程造价，同时满足施工工期要求。共为此工程设计五个具体处理方案。

方案一：预应力管桩+塑料排水板

方案二：钉形水泥土双向搅拌桩

方案三：CFG桩+塑料排水板

方案四：塑料排水板+堆载预压

方案五：塑料排水板+真空联合堆载预压

工程造价预算分析如表1所示。

由于预应力管桩+塑料排水板预算估算过高，远远超出其他方案；同时钉形水泥土双向搅拌桩、CFG桩方案均存在不可控因素，需要时间验证；由于真空排水使地基下沉过快，会对河堤存在安全等影响，且项目位置水系发达，利用真空排水，可能会连同边上河道的水一并抽取，存在未知因素，若打入搅拌桩隔离墙隔水，则造价较高，且效果不一定理想。

结合造价预算表考虑到本项目本段由于工期需要，且软基较深等问题，因此推荐采用施工简单，工期短，质量高，工后沉降小，使用效果好的塑料排水板+堆载预压处理方案。

4.2 技术性因素起决定性作用案例分析：包茂高速公路粤境段工程

本路段基本位于山区或重丘地区，交通条件较差，大部分区域存在山间软土的分布，经查此路段内共有设计有19处路段存在高填土下的深层软基处理，最大填土高度可以达到40 m。

由于软土性质差、工期紧张等技术性因素的影响，本工程在软土较厚的地区采用桩法处理。由于路基荷载巨大，填土20 m的路基，基底最大压力约400 kPa；30 m填土高度，基底最大压力约600 kPa；30 m填土高度，基底最大压力约800 kPa；这样传递到桩上的压力将是巨大的：40 m填土路基，2 m正方形间距，桩顶将受到280～320 T的力；1.5 m正方形间距，桩顶将受到150～180 T的力，在桩体选择上应选择桩体承载力大的刚性桩。

4.3 环境性因素起决定性作用案例分析：珠海发电厂软土地基处理工程

软基处理面积大，生产区占地面积达到115万 m2，软土层深厚淤泥层厚度一般大于10 m，最厚处达23 m。

为满足工程要求，共为此工程设计了三个可行性方案：（1）真空联合堆载预压法。（2）堆载预压法。（3）动力排水固结法。

上述三种方案对空气和水质影响较小；由于周围建筑物密集性不高，三种方案对周围建筑物的影响也较小；对各处理方案中产生的噪音进行评价，采用动力排水固结法来进行处理的方法必然会产生一定的噪音，影响周围居民生活。为缩短工期，结合环境性因素评价，本工程最终选定真空联合堆载预压法为软基处理方案。

5 结语

（1）珠三角地区软土分布广、性质复杂，给工程项目实施带来了许多困难，本文查阅了前人对珠三角地区的软土性质研究，总结了珠三角地区软土的特性为相关工程提供了参考依据。

（2）当前软土地基处理方法多种多样，加固过程与效果也随之不同，本文将软基处理方案比选的因素归纳为：经济性因素、技术性因素、环境性因素。这些因素对任何一个软基处理工程的比选都起到了重要作用，但由于工程背景和地质情况的不同导致所受因素影响的敏感度不同。

参考文献

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[8] 宋应文.地基处理智能辅助设计系统[J].岩土工程学报，1996，18（l）：54-59.

[9] 王岭.珠江三角洲地区大面积软土地基方法的研究[D].广东广州广东工业大学，2005：65-66.endprint

4.1 经济性因素起决定性作用案例分析：S270古港线新会城区段改线工程

具体指标在不同地区不同工程中有一定的变化。S270古港线新会城区段改线工程的软土地基物理力学指标列于下表。

由于本项目软土较深，软基处理规模较大，对于软基的深层处理，在满足规范要求的工后沉降和稳定性前提下应充分考虑工程造价，同时满足施工工期要求。共为此工程设计五个具体处理方案。

方案一：预应力管桩+塑料排水板

方案二：钉形水泥土双向搅拌桩

方案三：CFG桩+塑料排水板

方案四：塑料排水板+堆载预压

方案五：塑料排水板+真空联合堆载预压

工程造价预算分析如表1所示。

由于预应力管桩+塑料排水板预算估算过高，远远超出其他方案；同时钉形水泥土双向搅拌桩、CFG桩方案均存在不可控因素，需要时间验证；由于真空排水使地基下沉过快，会对河堤存在安全等影响，且项目位置水系发达，利用真空排水，可能会连同边上河道的水一并抽取，存在未知因素，若打入搅拌桩隔离墙隔水，则造价较高，且效果不一定理想。

结合造价预算表考虑到本项目本段由于工期需要，且软基较深等问题，因此推荐采用施工简单，工期短，质量高，工后沉降小，使用效果好的塑料排水板+堆载预压处理方案。

4.2 技术性因素起决定性作用案例分析：包茂高速公路粤境段工程

本路段基本位于山区或重丘地区，交通条件较差，大部分区域存在山间软土的分布，经查此路段内共有设计有19处路段存在高填土下的深层软基处理，最大填土高度可以达到40 m。

由于软土性质差、工期紧张等技术性因素的影响，本工程在软土较厚的地区采用桩法处理。由于路基荷载巨大，填土20 m的路基，基底最大压力约400 kPa；30 m填土高度，基底最大压力约600 kPa；30 m填土高度，基底最大压力约800 kPa；这样传递到桩上的压力将是巨大的：40 m填土路基，2 m正方形间距，桩顶将受到280～320 T的力；1.5 m正方形间距，桩顶将受到150～180 T的力，在桩体选择上应选择桩体承载力大的刚性桩。

4.3 环境性因素起决定性作用案例分析：珠海发电厂软土地基处理工程

软基处理面积大，生产区占地面积达到115万 m2，软土层深厚淤泥层厚度一般大于10 m，最厚处达23 m。

为满足工程要求，共为此工程设计了三个可行性方案：（1）真空联合堆载预压法。（2）堆载预压法。（3）动力排水固结法。

上述三种方案对空气和水质影响较小；由于周围建筑物密集性不高，三种方案对周围建筑物的影响也较小；对各处理方案中产生的噪音进行评价，采用动力排水固结法来进行处理的方法必然会产生一定的噪音，影响周围居民生活。为缩短工期，结合环境性因素评价，本工程最终选定真空联合堆载预压法为软基处理方案。

5 结语

（1）珠三角地区软土分布广、性质复杂，给工程项目实施带来了许多困难，本文查阅了前人对珠三角地区的软土性质研究，总结了珠三角地区软土的特性为相关工程提供了参考依据。

（2）当前软土地基处理方法多种多样，加固过程与效果也随之不同，本文将软基处理方案比选的因素归纳为：经济性因素、技术性因素、环境性因素。这些因素对任何一个软基处理工程的比选都起到了重要作用，但由于工程背景和地质情况的不同导致所受因素影响的敏感度不同。

参考文献

[1] 秦志光，李志，罗嗣海，等.珠三角软土的结构性分析[J].江西理工大学学报，2006，27（4）：8-11.

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[8] 宋应文.地基处理智能辅助设计系统[J].岩土工程学报，1996，18（l）：54-59.

[9] 王岭.珠江三角洲地区大面积软土地基方法的研究[D].广东广州广东工业大学，2005：65-66.endprint