软弱土开挖应注意问题

浅谈软弱土开挖应注意的问题

一. 什么是软弱土

所谓软弱土，如果从理论上讲就十分复杂。今天我们用通俗的语音讲。软弱土具体是指珠江三角洲地区珠江沿岸广大地区是属烂软弱土范畴的。珠江沿海带来大量泥沙，到了珠江三角洲，水网发达，流速减缓，江水中的泥沙逐渐淀沉,，到了广州，泥沙变得十分细微，颗粒互相堆积，形成絮状结构，我们称之为淤泥。它有很多特点，主要的有三个。一是它的孔隙很大，我们叫孔隙比>1，这是指的土的体积和孔隙体积之比：如果土的体积为0.6cm3，孔隙体积为0.8cm3，则e= =1.33；软弱土的第一个判别指数e>1；第二个指标是含水量大，它的液性指数—也称液限 >1,这类土的孔隙内充满了水分，几乎没有空气，称为饱和土。而这些水份又很难自然或人工将其从土中排出。它的特点是土在各种不同的含水量时呈现出不同的地质物理力学特征：

流塑--—软塑—可塑—硬塑—坚塑

含水量很大—-大—-较大—较小—很小

土质学里只有粘性土有这种现象，我们称它为塑性土，而我们这里的土恰恰是处在流塑状态下的粘性土，所以称软弱土就是它的承载力很小，抗剪抗滑的能力很小，而且十分敏感—受扰动强度便迅速丧失，具体反映在地质参数上就是

粘聚力c很小，c=0.3~0.6 =3~6kpa之间

内摩擦角φ很小，φ=2°~7°之间，地基承载力 k=3~4.5

由于土的承载能力很小，因此，在软弱土上做建筑物必须对地基进行处理。在海珠区采用的是二种。一种是打水泥搅拌桩；另一种是高压旋喷桩。将建筑物坐落在桩基上，由桩基来承担建筑物的重量。

二.关于地基的极限承载力问题

软土问题是一个世界性的难题，几百年来，许多科学家对软土进行毕生研究。这里，我只介绍最典型普朗法尔（1924年）的研究成果。

太沙基，有汉森，有梅耶霍夫，中国的沈珠江等等。还有国家规范公式，但是以我对软土工程的实践来看，普氏最切合我们珠三角地区的实际情况。

当软土上填有荷载p。,欲再向上填筑，边坡开始失稳，塌方或滑坡这类现象经常发生，为什么？因为 >

--承载力，地层压强，或者叫接地压力

当接地压力>--地基允许承载力，地基就遭到破坏，土体失稳了。当在土体的两侧填上一个平台再在土体上向上填土，此时地基承载力可以得到提高。中间这部分的可以达到6~8 。我们称土两侧的平台为反压平台—这是我们珠三角特定称谓。有了它，地层的承载力可以提高。

这个原理是普郎法尔-瑞斯纳在上世纪二十年代首先发现的。他们通过大量的实践研究，并采用数学方法进行了推导演算，得到了

一个公式，即

--这个是地基极限承载力的计算式。

地基上作用了填土荷载后，地层下就产生的各种应力。普郎法尔研究表明地层下分布存三个应力区。

i区—即全主动区

夹角45+ 大主应力，垂直向下平行轴，的分力作用在i，ii 区边界oc上的土压力强度为；i区本身有二组滑裂线，成网状分布。它的的夹角为

45- ，主动土压力作用方向是向左推挤;

iii区—即全被动区

也有二组相互交叉的滑裂线，大主应力 ,呈水平状态与垂直，其夹角45- 作用在ii，iii边界oa上的分力为被动土压力，其强度方向是向右阻挡ⅲ的推挤。

ii区为过渡区，这两组力绕o点相互作用。当强度乘上长度再乘上长度的一半，就是绕o点产生的力矩或称弯矩及。

当 = 时，此时土体结构处在极限平衡状态，此时所求得的承载力或荷载就是这个地带的极限承载力。oa与oc有一个关系，即oc随φ角的增大而增长，它们的关系

可通过微积分数字计算来推导求得，即oa=oc

有了这几个参数，我们就可以计算和。

> --土体结构是稳定的

当 < --土体便失稳了

， --地基承载力参数

公式表明，都是土层c及φ的函数成正比关系，c，φ值越大地基承载力越大，反之越小。而且可以看到，当φ→0时，oa=oc，此时只能增加有限的填土高度。

当→=6°时， =1.23×1.39=1.71

=6.80

如果c=0.6 ，q=3t，则 =3×1.71+0.6×6.8=9.21

注意这是极限状态下的承载力，允许的承载力要除以安全系数k。

大于永久性工程k=2，对施工工程k=1.3~1.5.

=7.08

如果没有反压平台，p。=0.6×6.8=4.08

三.薄层开挖的挖深确定

当开挖时，挖机向后退挖，前面形成高差，这与填土刚好相反，挖深不能只考虑h1，还要考虑挖掘机自重形成的临界挖深h。，一般 200自重为24t，长臂机自重g=27t,按地压力为3.2~3.5 .如果不垫钢板，按地压力太大。所以，软土区开挖一定要垫钢板使机械按地压力变小，压强变小。

临界高度 h。=2.33m

如果垫上钢板，估算压强小一半，h。=1.6、1.5=1.07m

用极限理论求h1:

真正的挖深=2.09-1.07=1.02m≈1m

用普郎法尔极限求承载理论来指导施工，我们才知道在软土地区为什么要坚持薄层开挖，而且还要铺上钢板的道理所在。

四．如果不是薄层开挖，而是一次性深层开挖的后果是什么？

但一次性开挖后，基础桩前后承受的土压力不一样，被动力远远小于主动力压力时，在b

点产生的，弯矩可以很轻易地将已打好的搅拌桩折断。

这个例子很普通。南沙某一工地，开挖时 , ,开挖后基坑。所有的水泥桩全部扎断。已打好的砼管桩88%倾斜2m多。整个基坑的基础全部报废重新来过。

结束语

本人通过对软基处理质量工作的探讨和总结，对华南地区地基处理中，采用薄层开挖施工的质量方法提出一些建议，作为以后工作的参考。

注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。