广州软土的工程特性及地基处理方法的对比研究_周龙翔

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北 京 交 通 大 学 学 报 第 30 卷
段、 南沙开发区等建于广州南部软土地区 . 研究广州 软土的工程特性及适宜的地基处理方法具有重要的 理论意义和实用价值 .
占 40 % ,粘粒 ( < 0. 005 mm) 约占 49 % ,且软土层中 夹有厚度不等的薄层粉 、 细砂 、 粉土层 . 广州软土较 其它三角洲相成因的软土 ( 如 : 上海软土 ) 的渗透性 要好 . ( 4) 压缩性高 广州淤泥和淤泥质土压缩系数 k 般在 1. 1 ～ 215 M Pa - 1 之间 . ( 5) 抗剪强度低 广州软土天然状态十字板抗剪强度一般小于 15 kPa ,快剪粘聚力 C 为 4～15 kPa ,内摩擦角 φ为 4～ 12° ,固结快剪粘聚力约为 20 kPa ,内摩擦角为 5～12° . ( 6) 触变性中等 广州软土的灵敏度 s 一般为 2 ～ 4 , 属中等灵 敏度 . ( 7) 含有蒙脱石 、 有机质 通过大量的 x 衍射分析得出广州软土的矿物 成分为大量的石英和斜长石 ,少量的钠长石 、 伊利石 和高岭石 ,微量的蒙脱石 . 广州软土的有机质含量 λ 较高 ,一般为 2 % 左右 . 由于蒙脱石和有机质的存 在 ,使这类软土的含水量及液限值较高 . 选取广州有代表性的区域 : 广州市老城区 、 大学 城、 黄埔开发区 、 京珠高速公路广珠段 ( 番禺) 和南沙 开发区 ,对其软土的各项物理 、 力学性质指标进行统 计 ,并与同为三角洲相成因的上海软土[ 1 ,2 ] 进行对 比 ,见表 1.
2110 1172 1179 1180 0176 1137 2110 1137 1105
46 53 48 46 23 39 53 43 34
210 212 211 211 212 -
1185 1117 1140 1186 0144 1110 2140 1124 0172
118 × 10 - 6 2× 10 - 6 2× 10 - 6 1134 × 10 - 6 1419 × 10 - 6 214 × 10 - 6 215 × 10 - 6 6× 10 - 7 2× 10 - 6
1 物理力学性质指标与工程特性
广州软土与其它成因类型的软土性质不同 , 与 同为三角洲相成因的上海软土性质也不同 , 具有其 典型的工程特性 . ( 1) 厚度变化大 广州地区岩层面起伏大 , 软土层由西北向东南 逐渐加厚 ,厚度 h 在 5～30 m 之间 ,分布很不均匀 . 软土层一般为 : 淤泥层 、 淤泥质土夹砂层 、 淤泥质粘 土层 . ( 2) 含水量高 、 孔隙比大 广州地区软土的天然含水量 ω 多为 50 % ～ 80 % , 有 的 高 达 100 % , 重 度 γ 一 般 为 15. 2 ～ 18 kN/ m3 ,液限 w 一般为 40 %～60 % ,天然含水量 随液限的增大而增大 . 天然孔隙比 e 一般为 1. 0 ～ 2. 0 ,饱和度接近 100 %. ( 3) 渗透性较好 全国大部分地区淤泥和淤泥质土的渗透系数 K 般为 10 - 7 ～10 - 8 cm/ s ,而广州软土的渗透系数一 般为 10 - 6 cm/ s. 这是由于广州软土中夹有较多的粉 砂、 细砂 、 粉土颗粒 ,其颗粒分析显示细砂粒 ( 0. 25～ 0. 075 mm) 约占 11 % , 粉粒 ( 0. 075 ～ 0. 005 mm) 约
广州地处珠江三角洲中部 ,毗邻珠江出海口 . 广 州软土的分布厚度由西北向东南逐渐加大 , 由老城 区内厚度 5 m 左右向南至番禺南沙厚度加大至 30
m 左右 . 广州软土具有典型的三角洲软土的性质 ,由
沉积 . 而广州地区气候炎热 、 雨量充沛 、 植物茂盛 、 河 网纵横 ,致使广州软土具有独特的工程性质 . 近年广州市区面积扩大并采取 “北优 、 南拓 、 西 联、 东进” 的总体城市规划思想 , 大量的大型建设项 目如 : 广州大学城 、 黄埔开发区 、 京珠高速公路广珠
s
老城区 大学城 黄埔开发区 京珠高速公路 广珠段 ( 番禺) 南沙开发区 上海
Ⅰ 115～4 Ⅰ 015～12 Ⅰ 115～11 Ⅰ 115～12 Ⅱ 12～17 Ⅲ 17～30 Ⅰ 115～30 Ⅲ 6～7 Ⅳ 115～6 > 20
81 65 67 68 31 53 74 50 37
1512 1612 1610 1516 1810 1615 1515 1712 1719
于江水与海潮的复杂交替作用 , 淤泥与薄层砂交错
收稿日期 :2004212229 基金项目 : 广州市教育局科技计划重点资助项目 (2049) ) ,男 ,山西五台人 ,高级工程师 ,博士生 . email :lucianzhou @163. com 作者简介 : 周龙翔 (1965 — ) ,男 ,河南温县人 ,教授 ,博士生导师 ,中国工程院院士 . 王梦恕 (1938 —
Study on the Engineering Properties and the Suitable Treatment Methods of Guangzhou Soft Soil
Z HO U L ong- xiang1 , 2 , TON G Hua- w ei 2 , W A N G Meng-shu1 , Z HA N G Di ng- li 1
( 1. School of Civil Engineering and Architecture , Beijing Jiaotong University , Beijing 100044 ,China ; 2. College of Civil Engineering , Guangzhou University , Guangzhou 510405 ,China)
广州软土的工程特性 及地基处理方法的对比研究
周龙翔1 ,2 ,童华炜2 ,王梦恕1 ,张顶立1
( 1. 北京交通大学 土木建筑工程学院 ,北京 100044 ;2. 广州大学土木工程学院 ,广东 广州 510405)
摘 要 : 通过对大量广州软土的试验资料分析 , 总结出广州软土的工程特性并与上海软土进行对 比 . 广州软土具有厚度变化大 、 含水量高 、 孔隙比大 、 压缩性高 、 抗剪强度低 、 夹有较多的粉细砂 、 与 其它地区软土相比固结速度快的特点 . 针对广州软土的工程特性并结合京珠高速公路广珠段软土 地基试验工程的多种地基处理方法的对比研究提出 ,广州软土地基采用排水固结法处理效果良好 ; 采用深层搅拌桩处理后 ,沉降量减小为原地基沉降量的 20 %左右 ,且沉降在加载后 120 d 已基本完 成 ,深层搅拌桩法为快速处理广州软土地基的有效方法 . 关键词 : 广州软土 ; 工程特性 ; 地基处理方法 ; 对比研究 中图分类号 : TU472 文献标识码 :A
e
w / %
塑性 液性 指数 指数
19 24 17 20 9 17 22 20 13 2184 1150 2112 2115 1189 1182 1195 1116 1105
λ
/ %
k / MPa 1
K / (cm・ s - 1)
φ ) / (°
4 6 11 4 27 12 6 6 11
C/ kPa
4 6 2 7 14 13 4 16 14
217 -
注 :土类 Ⅰ 为淤泥 , Ⅱ 为淤泥质土混大量细砂 , Ⅲ 为淤泥质粘土 , Ⅳ 为淤泥质粉质粘土.
2 适合广州软土的地基处理方法
对于建造在广州软土上的建 、 构筑物 ,荷载较大 的重要建筑需采用桩基穿过软土地基 ,软土层较薄 、 埋藏较浅的需换填 , 其它的一般需结合广州软土的 工程特性进行多方案比选 ,选择有针对性的 、 恰当的 地基处理方法 . 由于广州软土的渗透性较好 , 排水固结法为地
第 1 期 周龙翔等 : 广州软土的工程特性及地基处理方法的对比研究
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试验段进行现场软土地基处理试验[ 328 ] . 2. 1 试验工程概况 试验路段顶宽 33. 5 m ,全长 333 m ,沿长度方向 划分成 A 、 B、 C、 D、 E、 F、 G 7 个分段 . A 分段为大桥 桥头与路堤过渡段 ,因桥台设置于桩基上 ,沉降量很 小 ,而路堤位于软土地基上沉降量较大 ,建成通车后 路与桥之间易产生差异沉降 ,造成 “桥头跳车” 现象 , 在桥头与路堤之间增设此过渡段进行深层搅拌桩处 理 ,以达到提高路堤稳定性 、 缓解 “桥头跳车” 、 缩短 施工期的目的 . B 、 C、 D、 E、 F 分段分别选用 5 种不同 间距 、 长度的袋装砂井进行排水固结处理效果对比 , 以两层土工布提高路堤稳定性 , 利用路堤自身重量 作预压荷载 . F 分段为跨线桥与路堤过渡段 ,采用振 冲碎石桩处理 . 各分段地基处理方案见表 2.
Abstract : The typical engineering characteristics of Guangzhou Soft Soil are summarized and a compari2 son between Guangzhou Soft Soil and Shanghai Soft Soil is shown. Varied dept h ,high water content , high void ratio ,high compressibility ,low shear st rengt h and especially high consolidation coefficient are typical characteristics of Guangzhou Soft Soil. On t he basis of t he characteristics of Guangzhou soft soil and t he cont rast between ground t reat ment met hods in Guangzhou- Zhuhai expressway , more suitable ground t reat ment met hods for Guangzhou Soft Soil are proposed. Consolidation and deep mixing pile are more effective ground t reat ment met hods. The settlement of t reated ground by deep mixing met hod is about 20 % settlement of t he same ground unt reated and it is completed in 120 days. Key words : Guangzhou Soft Soil ;engineering characteristics ;ground treatment methods ;contrast research
第 30 卷 第 1 期 北 京 交 通 大 学 学 报 Vol. 30 No. 1 2006 年 2 月 J OU RNAL OF B EIJ IN G J IAO TON G UN IV ERSIT Y Feb. 2006 文章编号 :167320291 ( 2006) 0120017204
表1 广州 、 上海软土的物理 、 力学性质指标
Tab. 1 Physic- mechanical parameters of Guangzhou soft soil and Shanghai soft soil
地 点 土类
h/ m
样本 /个
64 53 68 70 10 10 73
ω
/ %
γቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
/ ( kN・ m - 3)
基处理首选方法 . 土工合成材料能提高地基稳定性 、 减小地基最终沉降量 ,可与其它方法结合使用 . 深层 搅拌桩 、 振冲碎石桩等复合地基方法兼具置换 、 挤密 软土的特点 ,且造价适中 、 加固快速 , 也为广州软土 的有效处理方法 . 为选择适合的广州软土地基处理方法 , 对比各 种地基处理方法的加固效果 , 在京珠高速公路广珠 段 ( 广州番禺) 选取软土厚度大 、 填土高的一段作为