特殊土地基

第7章特殊土地基

§7-1概述

我国地域辽阔，从沿海到内陆，从山区到平原，广泛分布着各种各样的土类。某些土类，由于生成时不同的地理环境、气候条件、地质成因、历史过程和次生变化等原因，使它们具有一些特殊的成分、结构和性质。当用作为建筑物的地基时，如果不注意这些特殊性就可能引起事故。通常把这些具有特殊工程地质的土类称为特殊土。各种天然形成的特殊土的地理分布存在着一定的规律，表现出一定的区域性，故又有区域性特殊土之称。

我国主要的区域性特殊土有湿陷性黄土、膨胀土、红粘土、软土以及盐渍土和多年冻土地基等。此外，我国山区广大，广泛分布在我国西南地区的山区地基与平原相比，其主要表现为地基的不均匀性和场地的不稳定性两方面，工程地质条件更为复杂，如岩溶、土洞及土岩组合地基等，对构筑物更具有直接和潜在的危险，为保证各类构筑物的安全和正常使用，应根据其工程特点和要求，因地制宜、综合治理。尤其是我国西部工程建设的高速发展，对该类地基的处治提出了更高的要求。

限于篇幅，本章主要介绍上述特殊土地基的工程特征和评估指标，以及在这些地区从事工程建设时应采取的措施。

§7-2 软土地基

7-2-1 软土及其分布

软土系指天然孔隙比大于或等于1.0，天然含水量大于液限，压缩系数宜大于0.5 MPa－1，不排水抗剪强度宜小于30 kPa，并且具有灵敏结构性的细粒土。其包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。

软土多为静水或缓慢流水环境中沉积，并经生物化学作用形成，其成因类型主要有滨海环境沉积、海陆过渡环境沉积（三角洲沉积）、河流环境沉积、湖泊环境沉积和和沼泽环境沉积等。我国软土分布很广，如长江、珠江地区的三角洲沉积；上海、天津塘沽、浙江温州、宁波、江苏连云港等地的滨海相沉积；闽江口平原的溺谷相沉积；洞庭湖、洪泽湖、太湖以及昆明滇池等地区的内陆湖泊相沉积；河滩沉积位于各大、中河流的中、下游地区；沼泽沉积的有内

蒙、东北大、小兴安岭、南方及西南森林地区等。

此外广西、贵州、云南等省的某些地区还存在山地型的软土，是泥灰岩、炭质页岩、泥质砂页岩等风化产物和地表的有机物质经水流搬运，沉积于低洼处，长期饱水软化或间有微生物作用而形成。沉积的类型属于坡洪积、湖沉积和冲沉积为主。其特点是分布面积不大，但厚度变化很大，有时相距2～3 m内，厚度变化可达7～8 m。

我国厚度较大的软土，一般表层约有0～3m厚的中或低压缩性粘性土（俗称硬壳层或表土层），其层理上大致可分为以下几种类型。

①表层为1～3 m褐黄色粉质粘土，第二、三层为淤泥质粘土，一般厚

约20 m，属高压缩性土，第四层为较密实的粘土层或砂层。

②表层由人工填土及较薄的粉质粘土组成，厚3～5 m，第二层为5～8

m的高压缩性淤泥层，基岩离地表较近，起伏变化较大。

③表层为1 m余厚的粘性土，其下为30 m以上的高压缩性淤泥层。

④表层为3～5 m厚褐黄色粉质粘土，以下为淤泥及粉砂夹层交错形成。

⑤表层同④，第二层为厚度变化很大、呈喇叭口状的高压缩性淤泥，

第三层为较薄残积层，其下为基岩，多分布在山前沉积平原或河流两岸靠山地区。

⑥表层为浅黄色粘性土，其下为饱和软土或淤泥及泥炭，成因复杂，

极大部分为坡洪积、湖沼沉积、冲积以及参积，分布面积不大，厚度变化悬殊的山地型软土。

7-2-2 软土的工程特性及其评价

软土的主要特征是含水量高（w=35％～80％）、孔隙比大（e≥1）、压缩性高、强度低、渗透性差，并含有机质，一般具有如下工程特性。

⑴触变性尤其是滨海相软土一旦受到扰动（振动、搅拌、挤压或搓揉

等），原有结构破坏，土的强度明显降低或很快变成稀释状态。触变性的大小，常用灵敏度S t来表示，一般S t在3～4之间，个别可达8～9。故软土地基在振动荷载下，易产生侧向滑动、沉降及基底向两侧挤出等现象。

⑵流变性软土除排水固结引起变形外，在剪应力作用下，土体还会发

生缓慢而长期的剪切变形，对地基沉降有较大影响，对斜坡、堤岸、码头及地基稳定性不利。

⑶高压缩性软土的压缩系数大，一般a1－2=0.5～1.5MPa－1，最大可达4.

5MPa－1；压缩指数C c约为0.35～0.75，软土地基的变形特性与其天然固结状态相关，欠固结软土在荷载作用下沉降较大，天然状态下的软土层大多属于正常固结状态。

⑷低强度软土的天然不排水抗剪强度一般小于20kPa，其变化范围约

为5～25kPa，有效内摩擦角j′约为12º～35º，固结不排水剪内摩擦角j

c ＝12º～17º，软土地基的承载力常为50～80kPa。

u

⑸低透水性软土的渗透系数一般约为i×10-6～i×10-8cm/s，在自重或

荷载作用下固结速率很慢。同时，在加载初期地基中常出现较高的孔隙水压力，影响地基的强度，延长建筑物沉降时间。

⑹不均匀性由于沉降环境的变化，粘性土层中常局部夹有厚薄不等的

粉土使水平和垂直分布上有所差异，使建筑物地基易产生差异沉降。

软土地基的岩土工程分析和评价应根据其工程特性，结合不同工程要求进行，通常应包括以下内容：

⑴判定地基产生滑移和不均匀变形的可能性。当建筑物位于池塘、河

岸、边坡附近时，应验算其稳定性。

⑵选择适宜的持力层和基础型式，当有地表硬壳层时，基础宜浅埋。

⑶当建筑物相邻高低层荷载相差很大时，应分别计算各自的沉降，并

分析其相互影响。当地面有较大面积堆载时，应分析对相邻建筑物的不利影响。

⑷软土地基承载力应根据地区建筑经验，并结合下列因素综合确定：

①软土成分条件、应力历史、力学特性及排水条件。

②上部结构的类型、刚度、荷载性质、大小和分布，对不均匀沉降的

敏感性。

③基础的类型、尺寸、埋深、刚度等。

④施工方法和程序。

⑤采用预压排水处理的地基，应考虑软土固结排水后强度的增长。

⑸地基的沉降量可采用分层总和法计算，并乘以经验系数；也可采用

土的应力历史的沉降计算方法。

⑹在软土开挖、打桩、降水时, 应按《岩土工程勘察规范》(GB50021-

94)有关规定执行。

此外，还须特别强调软土地基承载力综合评定的原则，不能单靠理论计算，要以地区经验为主。软土地基承载力的评定，变形控制原则比按强度控制原则更为重要。

软土地基主要受力层中的倾斜基岩或其他倾斜坚硬地层，是软土地基的一大隐患。其可能导致不均匀沉降，以及蠕变滑移而产生剪切破坏，因此对这类地基不但要考虑变形，而且要考虑稳定性。若主要受力层中存在有砂层，砂层将起排水通道作用，加速软土固结，有利于地基承载力的提高。

水文地质条件对软土地基影响较大，如抽降地下水形成降落漏斗将导致附近建筑物产生沉降或不均匀沉降；基坑迅速抽水则会使基坑周围水力坡度增大而产生较大的附加应力，致使坑壁坍塌；承压水头改变将引起明显的地面浮沉等。在岩土工程评价中应引起重视。此外，沼气逸出等对地基稳定和变形也有影响，通常应查明沼气带的埋藏深度、含气量和压力的大小，以此评价对地基影响的程度。

建筑施工加荷速率的适当控制或改善土的排水固结条件可提高软土地基的承载力及其稳定性。即随着荷载的施加地基土强度逐渐增大，承载力得以提高；反之，若荷载过大，加荷速率过快，将出现局部塑性变形，甚至产生整体剪切破坏。

7-2-3 软土地基的工程措施

在软土地基上修建各种构筑物时，要特别重视地基的变形和稳定问题，并考虑上部结构与地基的共同作用、采用必要的建筑及结构措施，确定合理的施工顺序和地基处理方法，并应采取下列措施：

⑴充分利用表层密实的粘性土(一般厚约1～2 m)作为持力层，基底尽

可能浅埋(埋深d＝300～800 mm)，但应验算下卧层软土的强度。

⑵尽可能设法减小基底附加应力，如采用轻型结构、轻质墙体、

扩大基础底面、设置地下室或半地下室等。

⑶采用换土垫层或桩基础等，但应考虑欠固结软土产生的桩侧负摩阻

力。

⑷采用砂井预压，加速土层排水固结。

⑸采用高压喷射、深层搅拌、粉体喷射等处理方法。

⑹使用期间，对大面积地面堆载划分范围，避免荷载局部集中、直接

压在基础上。