陈泽萍 肖荣军

摘要：对佛山地区软土成因及分布进行分析，采用随机取样的方式在佛山市五区范围内抽取49个工程共412件软土样品，结合数值分析方法对样品的物理力学特性进行统计，同时与其他成因软土层进行对比分析最后得出佛山地区软土层的工程地质特性，针对该区软土层的特性提出软土地基的处理方法及建议。

关键词：佛山；软土层；工程地质特性；软基处理

引言

佛山位于西江和北江冲积而成的大三角洲上，该地区软土较发育，软土因成因的多样性，其工程地质性质既有共性亦有个性，加强佛山地区软土层的研究，将其与其他地区软土层进行比较对工程建设有一定积极作用。

1. 软土成因及分布

软土一般是指天然含水量大，有机质含量多，压缩性高，孔隙比大，渗透性差，承载能力低的一种软塑到流塑状态的粘性土。如淤泥、淤泥质土、泥炭以及其他高压缩性饱和粘性土。它是在静水或缓慢水流环境下，经生物化学作用形成的以细粒土为主的近代沉积物。按软土的形成环境，我国软土的成因类型分为滨海平原地区的滨海相、泻湖相、溺谷相、三角洲相，湖积平原的湖相，河流冲积平原的河漫滩相、牛轭湖相，山间谷地的谷地相以及泥炭沼泽地的沼泽相。[1]软土因其沉积环境的不同，具有不同的特性。佛山地区软土主要为淤泥、淤泥质土两类。

佛山市位于珠江三角洲的西北部，珠江三角洲是由两个三角洲合成的复合三角洲，广州位于东江冲积而成的小三角洲上，佛山位于西江和北江冲积而成的大三角洲上。珠江三角洲上岛丘众多，地形复杂。佛山市地貌类型包括残丘、红岩台地，集中张搓、弼塘、石湾、澜石一带，大致沿西北一东南方向伸展，海拔20米～30米。西部大富村附近为平原的二级阶地，高程2米左右。其余为现代河漫滩一级阶地。佛山市地势大致自西北向东南倾斜，佛山市平原地区为第四系松散沉积物覆盖，厚度二十米左右。从佛山市区向东和向西，因受蟠岗山体和西部红岩台地的影响，厚度明显减薄。从石湾往西，南海区境内有一大于四十米的沉积中心。据有关资料表明，西、北江三角洲第四系厚度为25.6m，东江三角洲仅为18.88m。[2]二级阶地为四纪上更新世河湖相沉积物，一级阶地为第四纪全新世冲积物，其中，分布较广的为全新世桂洲组（Qhg），佛山的软土大多存在于该组地层中，属于较为典型的三角洲相软土。其沉积相如图1所示.

较其他沉积相而言，三角洲相软土具有分选性差，结构疏松、多交错层理，多粉砂薄层等特点。

为了具体研究佛山地区软土层的工程地质特性，在佛山市五区范围内随机抽取65个工程地下土层进行研究工程地质，其中含软土层的工程有49个，占总数的75.38%。49个工程共取软土样412件，其中淤泥样173件，淤泥质土样229件。对取样深度范围内的淤泥、淤泥质土进行统计分析可得样品数量随深度变化曲线图（图2）：

据分析可知，佛山地区软土分布较广，淤泥大多分布在5m～10m范围内，淤泥质土分布于10m～15m间。但局部地区亦揭露厚层淤泥、淤泥质土层，如三水区水都国际饮料园区内揭露淤泥、淤泥质土层厚度达25m。

2. 工程地质特性

对412件样品进行分类统计，同时对部分样品进行数值分析。据统计结果可得佛山地区软土层的工程地质特性如下：

2.1 天然含水量大

软土的天然含水量一般大于液限，呈软塑或半流塑状态。液限一般在45%～60%，天然含水量大于35%，饱和度大于95%。佛山淤泥层天然含水率为49.0%～89.8%，平均值为69.9%，液限为29.4%～58.7%，平均值为41.2%.淤泥质土天然含水量为35.0%～60.1%，平均值为43.7%，液限为23.0%～50.0%，平均值为33.7%；淤泥饱和度93.7%，淤泥质土饱和度95.4%。由统计结果可知，佛山地区液限较低。

2.2 孔隙比大

软土的孔隙比大于1.0，一般介于1～2之间，最大可超过2，山区的软土可能还要大些。[3]佛山地区淤泥孔隙比为1.0～3.1，平均值为2.0；淤泥质土孔隙比为1.0～1.5，平均值为1.2.

对佛山地区软土天然含水率及孔隙比进行线性回归分析，淤泥、淤泥质土天然含水率W及孔隙比e存在较好的相关性。相关关系表示如下：

通过对佛山地区淤泥、淤泥质土孔隙比e、含水率W进行统计分析，该区e、W存在线性关系，其线性关系式淤泥为e=0.02058W1.074，相关系数r为0.9121，淤泥质土为e=0.038W0.9165，相关系数r为0.8657，拟合精确度均比较高。

2.3 透水性能低

软土的透水性能很低，渗透系数一般为10-6cm/s～10-8cm/s，垂直方向的渗透系数通常比平行土层方向的渗透系数要小一些。对地基排水固结不利，常使建筑物沉降延续时间加长；同时，在加载初期，地基土中常出现较高的孔隙水压力，影响地基的强度。佛山地区淤泥、淤泥质土渗透系数一般为10-6cm/s。

2.4 压缩性高

软土属高压缩性土，压缩系数a0.1-0.2一般大于0.5MPa-1，且其压缩变形大部分发生在垂直压力为0.1MPa左右时。[4]佛山地区淤泥压缩系数为0.7MPa-1～4.8MPa-1，平均值为1.7MPa-1，佛山地区淤泥质土压缩系数为0.5MPa-1～1.7MPa-1，平均值为0.8MPa-1。高压缩性土对工程的直接影响是建筑地基沉降量大。

2.5 具触变性

土经扰动由可塑状态转变为流动（流塑）状态的特性称为触变性。软土一经扰动，其强度将被削弱、降低（但在静置一段时间后，土粒与水分子等重新排列，恢复絮凝结构，强度又可得到恢复）。

2.6 具流变性（蠕变性）

软土在荷载持续作用下，压缩变形有随时间延长而增长的特性叫流变性。一般流变速度很小，每年只移动几厘米，但持续时间很长，有的持续达数十年。在剪切力作用下，土体长期出现缓慢的剪切变形，这对建筑物地基的沉降有较大影响，对于斜坡、堤岸、码头等稳定性不利。

2.7 具不均匀性

由于沉积环境的变化，软土层中常局部夹有厚薄不等的粘土层，使平面和垂直方向上都具明显差异，作为建筑物地基极易产生差异沉降。由于沉积环境的变化，土质均匀性差。佛山软土为三角洲相夹有粉土或者粉砂夹层，具有明显的微层理构造，水平向渗透性常好于垂直向渗透性。

2.8 抗剪强度低

一般软土不排水剪切时，φ=0，c一般小于20kPa，排水固结条件下，φ=10°～15°，c=20kPa左右。[5]佛山地区淤泥不排水剪切时φ=1°～12.7°平均值为5.3°，c=1.0～12.2kPa，平均值为5.1kPa；淤泥质土不排水剪切时φ=1°～13.7°平均值为6.1°，c=1.1kPa～15.0kPa，平均值为5.6kPa.佛山地区软土抗剪强度很低，当然抗剪强度的大小与施加荷载的速度和排水固结条件有关。

为了研究佛山地区软土层物理力学特性，将温州、宁波等全国十几个地区不同成因软土层的物理力学指标[1]与三角洲相的佛山地区软土层的物理力学指标进行比较，结果如表1所示。

由统计结果可知，对于佛山地区而言，同种类型的软土，液限、摩擦角、凝聚力均随深度增加而增大；而部分物理力学指标则因淤泥、淤泥质土本身及淤泥淤泥质土之间随着深度的增加具有较为明显的差异。其中同一深度范围内淤泥的含水率、孔隙比、塑性指数、液性指数、压缩系数均较淤泥质土高，而同一软土类型，随着深度的增加含水率、孔隙比、塑性指数、液性指数、压缩系数呈降低趋势。较其他地区而言，佛山地区软土于广州地区软土物理力学指标更相近，佛山地区液性指数Ip值明显较其他地区大。

3. 软土地基处理方法

淤泥、淤泥质土在工程建设中均属特殊性土，均匀性差，力学性质差，属特殊性岩土，对地基的稳定性有一定的影响。淤泥、淤泥质土不宜作天然地基，因为它会产生不均匀沉降，使建筑物产生裂缝、倾斜、影响正常使用。在淤泥、淤泥质土上进行建筑时必须采取人工加固措施。佛山地区较常用的地基处理为置换及拌入法、加筋法，或者以上方法混合使用等。其中，置换及拌入法包括垫层法、开挖置换法、深层搅拌法、褥垫法；加筋法是通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等达到提高地基承载力，减小沉降，或维持建筑物稳定的地基处理方法称为加筋法，包括松木桩法。[7]

（1）垫层法：在天然地层上铺设垫层，作为人工填筑的持力层。同时将结构物基底压力扩散到下卧天然地层中，使其应力减少到下卧层的许可承载力范围以内，从而满足地基稳走性的要求，同时由于垫层材料的压缩性低于天然的软粘土层，采用垫层法也可减少地基的沉降量。垫层材料可分柔性材料和刚性材料。柔性材料包括砂土、碎石、石渣、煤灰、矿渣、粘性土等，刚性材料包括木材垫层，金属垫层，合成树脂垫层等。砂、砾、碎石或石渣等无粘性土是最常采用的垫层材料，因为这类土的强度大，压缩性小，透水性良好，比较容易使之密实，且在不少地区料源丰富，价格便宜。适用范围：浅层地基处理。

（2）开挖置换法：开挖置换法就是将基底下一定深度的软弱土层挖除（如软弱土层较薄，可将其全部挖除）然后回填较好的土石料，例如砂土、碎石、石渣等，分层夯实作为持力层，达到地基处理的目的。上述两法的差别在于：垫层法一般系指不开挖而做成的垫层，而开挖置换法系指先开挖然后回填并夯实。适用范围：浅层地基处理。

（3）深层搅拌法：深层搅拌法是用于加固饱和软粘土地基的一种新技术。它是利用水泥、石灰或其他材料作为固化剂的主剂，通过特别的深层搅拌机械，在地基深处就将软土和固化剂（水泥或石灰的浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理—化学反应，形成坚硬拌和柱体，与原地层共同起复合地基的作用。高压喷射注浆法和深层搅拌法的差别在于采用不同的加料拌和手段。适用范围：软弱粘性土。

（4）褥垫法：在压缩性较低的地基上（如岩基、孤石）上加褥垫，使它与压缩性较高的地基相适应，调整岩土交界处的相对变形，避免由于该处应力集中而使结构物破坏。适用范围：地基软土层深浅不一，易于发生不均匀沉降的地层。

（5）松木桩法：在地基中沿不同方向，打入松木桩，可以是竖直桩，也可以是斜桩，形成如树根状的群桩，以支撑结构物，或用以挡土，乃至可作为稳定土坡的一种措施。适用范围：软弱粘性土、杂填土。

4. 结论

（1）佛山地区软土为典型的三角洲相软土，除了具有天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低，并具有蠕变性、触变性等一般软土的工程地质性质外由于沉积环境的变化，软土层中常局部夹有厚薄不等的粘土层，使平面和垂直方向上都具明显差异，作为建筑物地基极易产生差异沉降。由于沉积环境的变化，土质均匀性差。佛山软土为三角洲相夹有粉土或者粉砂夹层，具有明显的微层理构造，水平向渗透性常好于垂直向渗透性。

（2）对于佛山地区而言，同种类型的软土，液限、摩察角、凝聚力均随深度增加而增大；而部分物理力学指标则因淤泥、淤泥质土本身及淤泥淤泥质土之间随着深度的增加具有较为明显的差异。其中同一深度范围内淤泥的含水率、孔隙比、塑性指数、液性指数、压缩系数均较淤泥质土高，而同一软土类型，随着深度的增加含水率、孔隙比、塑性指数、液性指数、压缩系数呈降低趋势。较其他地区而言，佛山地区软土于广州地区软土物理力学指标更相近，佛山地区液性指数Ip值明显较其他地区大。

（3）佛山地区软土天然含水率及孔隙比进行线性回归分析，淤泥、淤泥质土天然含水率W及孔隙比e存在相关性。淤泥，e=0.02058W1.074，相关系数0.9121；淤泥质土，e=0.038W0.9165，相关系数0.8657。淤泥较淤泥质土而言相关系数更高。孔隙比e压缩系数av相关系数为0.4393～0.6639，存在弱相关性；含水率W、压缩系数av存在弱相关性，相关性系数为0.3736～0.4626。

（4）淤泥、淤泥质土在工程建设中均属特殊性土，在地基处理过程中应充分考虑该地区软土层和其他地区软土层的共性适当借鉴其他地区软土地基处理方法的同时也要充分考虑该地区软土的特性，因地制宜地优化地基处理方案，选择技术可行、效果可靠、工期较短、经济合理的施工方案。

参考文献：

[1] 王珊.岩土工程新技术实用全书[D].北京： 银声音像出版社，2004：1551-1567.

[2] 杜学成.佛山市地质地貌概述[J].中国地理，1984.（12）：34～37

[3] 罗旺兴，陈繁忠.佛山市汾江河疏浚淤泥固化试验研究[J].中国给水排水，2013.29（19）：92～96.

[4] 马杰.软土结构性对土体力学特性的影响[J].土工基础，2015.2.29（1）：62～65.

[5] 牛根波，刘克华.岩土工程容易混淆的几个问题及取值计算[J].土工基础，2016.30（1）：55～58.

[6] 王献礼，曲永新.云南大理洱海东缘早全新世软粘土的工程特性研究[J].地质力学学报，2007.9.13（3）：261～269.

[7] 刘勇健.浅谈珠江三角洲软土地基处理[J].广东地质，2004.19（4）：20～23.