徐明明

（中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司）

1 現(xiàn)狀介紹

橫琴島是廣東省珠海市最大的海島，由原大橫琴島和小橫琴島組成。它位于珠江出海口的西側(cè)，東側(cè)與澳門一水之隔，西側(cè)為磨刀門水道。橫琴島原始地貌單元為海陸交互相沉積地層，現(xiàn)狀為魚塘、河道，地勢相對(duì)低洼。隨著橫琴新區(qū)的建設(shè)開發(fā)，場區(qū)地形地貌景觀發(fā)生較大變化，填地形成陸地。

2 形成原因

橫琴島表層軟土厚度變化較大，從5.00m至50.00m變化不等。其軟土的形成與沉積環(huán)境的演變，主要由于遠(yuǎn)古海面的升降變化，歷史上該地區(qū)曾發(fā)生過兩次大規(guī)模的海侵（分別距今30000-22000年、12000-6000年）和一次大規(guī)模的海退，形成了新、老兩套三角洲沉積地層。

因沉積環(huán)境的演變，表層新近沉積軟土呈褐灰色，飽和，流塑狀，土質(zhì)均勻，具腥臭味。下層軟土為灰色～深灰色，飽和，流塑狀，局部夾薄層粉細(xì)砂、貝殼碎屑、蚌殼及黑色腐木，稍有腥臭味。

3 工程地質(zhì)特性

3.1 物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

工程選取了橫琴島東部、北部、西部以及中部4個(gè)區(qū)域的鉆孔資料，共統(tǒng)計(jì)軟土土樣4789件，得到相應(yīng)軟土層的物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果和軟土層綜壓縮性能見表1、表2和圖1。

3.2 原位測試結(jié)果分析

現(xiàn)場勘察作業(yè)期間，對(duì)橫琴島軟土地層進(jìn)行了大量的現(xiàn)場原位試驗(yàn)，包括標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)等。

表1 軟土層物理指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

表2 軟土層基本力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

圖1 軟土層綜合壓縮曲線圖

表3 軟土層綜合壓縮曲線

現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)按照規(guī)范要求，采用φ42mm鉆桿及63.5kg穿心錘自由脫鉤下落(落距76cm)的方式，先擊入土層15cm預(yù)打，再記錄貫入器擊入土層中30cm(每10cm記一陣擊)的錘擊數(shù)，即為實(shí)測錘擊數(shù)N。通過試驗(yàn)結(jié)果可知，軟土層中標(biāo)貫試驗(yàn)，貫入器自沉明顯，多數(shù)實(shí)測錘擊數(shù)N＜1擊，土層個(gè)別深度處存在薄層粉細(xì)砂及貝殼碎屑夾層，實(shí)測錘擊數(shù)N偏大，介于1～4擊之間。

現(xiàn)場十字板試驗(yàn)采用的是電測式十字板剪切儀，探頭規(guī)格是5cm×10cm，將十字板頭緩慢壓至試驗(yàn)點(diǎn)位，以10s轉(zhuǎn)動(dòng)1°的標(biāo)準(zhǔn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過電測設(shè)備測讀相應(yīng)的土體原位抗剪強(qiáng)度，測得原位抗剪強(qiáng)度后，按照順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)探桿6圈使土層擾動(dòng)，測定重塑土的不排水抗剪強(qiáng)度。待測試完成后，將十字板板頭向下壓進(jìn)1.0m后擰緊，進(jìn)行下一點(diǎn)位試驗(yàn)操作。

通過試驗(yàn)結(jié)果可知，表層軟土的十字板原狀剪切強(qiáng)度Cu一般小于15.0 kPa，隨著深度的增加，十字板原狀剪切強(qiáng)度Cu逐漸增大，下層軟土十字板原狀剪切強(qiáng)度Cu可達(dá)到35.0 kPa。典型十字板剪切試驗(yàn)曲線見圖2。

圖2 軟土層十字板剪切試驗(yàn)曲線

3.3 工程地質(zhì)性質(zhì)評(píng)價(jià)

1）高含水率、高液限

據(jù)統(tǒng)計(jì)，軟土含水率在49.6%～88.6%之間，平均為67.55%，屬流塑狀態(tài)。液性指數(shù)0.99～2.54，為淤泥、淤泥質(zhì)土。高含水率、高液限不利于地基排水固結(jié)，使得基礎(chǔ)沉降延緩、時(shí)間變長。除排水固結(jié)引起的土體變形以外，在剪應(yīng)力作用下土體還會(huì)發(fā)生緩慢而長期的剪切變形，對(duì)地基沉降影響較大，不利于地基的穩(wěn)定。

2）低密度、高孔隙比

據(jù)統(tǒng)計(jì)，軟土濕密度在1.48 g/cm3～1.87 g/cm3之間，平均為1.59 g/cm3；干密度在0.78 g/cm3～1.16 g/cm3之間，平均為0.95 g/cm3。孔隙比在1.369～2.492之間，平均為1.896?？芍?，軟土密度小，孔隙比大，后期工程建設(shè)中，需要對(duì)軟土地基進(jìn)行預(yù)處理，減小沉降對(duì)工程建設(shè)的影響。

3）低強(qiáng)度

據(jù)統(tǒng)計(jì)，標(biāo)貫擊數(shù)N＜1擊（自沉），十字板原狀剪切強(qiáng)度平均值Cu=17.6 kPa。直接快剪試驗(yàn)得到軟土粘聚力在3.0 kPa～19.0 kPa之間，平均為7.8 kPa，內(nèi)摩擦角在0.0°～1.9°之間，平均為0.3°；固結(jié)快剪試驗(yàn)粘聚力在3.0 kPa～13.0 kPa之間，平均為6.6 kPa，內(nèi)摩擦角在12.0°～19.0°之間，平均為15.5°。

橫琴島地區(qū)軟土厚度大，分布不均勻，工程建設(shè)過程中結(jié)構(gòu)連接容易受到破壞，土體強(qiáng)度會(huì)迅速降低甚至變成稀釋狀，易產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)、沉降及基底形變。

4）高壓縮性

地質(zhì)歷史時(shí)期，土體所受的最大固結(jié)壓力pc與目前現(xiàn)有的固結(jié)應(yīng)力p0的比值稱為超固結(jié)比，以O(shè)CR表示。根據(jù)OCR將土體分為正常固結(jié)土（OCR=1）、超固結(jié)土（OCR＞1）和欠固結(jié)土（OCR＜1）三種類型。經(jīng)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，橫琴島軟土層超固結(jié)比OCR在0.34～0.96之間，屬欠固結(jié)狀態(tài)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，軟土壓縮系數(shù)av介于0.920/Mpa～3.414/Mpa，平均1.835/Mpa，屬于高壓縮性土。由于其體積的壓縮，容易引起地面和建（構(gòu)）筑物的沉降變形，導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降量過大。

由此可知，橫琴島軟土層具有高含水率、高液限、低密度、低強(qiáng)度、高壓縮性、高靈敏度的特點(diǎn)，易產(chǎn)生震陷及地面沉降，不均勻沉降量大，沉降歷時(shí)長。其工程性質(zhì)極差，若前期處理不當(dāng)將給工程建設(shè)帶來嚴(yán)重危害。

3.4 不良地質(zhì)作用及影響

橫琴島在建設(shè)開發(fā)過程中需要開挖大量基坑及運(yùn)用樁基施工，該地區(qū)的深厚軟土層對(duì)基坑開挖及成樁可行性有較大影響。

1）基坑開挖

軟土地區(qū)基坑的開挖可能導(dǎo)致基坑周圍土體較大的位移和變形，導(dǎo)致周圍建筑物、道路、地下管線等的不均勻沉降甚至開裂破壞，影響其正常的使用功能。為了滿足工程建設(shè)的需要，場地填方、整平后需要對(duì)上部填土、軟土進(jìn)行加固處理。但因各場地軟土層成分不均勻性，厚度分布不均勻，平面分布不均勻，表現(xiàn)為力學(xué)性能差異大，工程地質(zhì)性質(zhì)仍很差。

橫琴島四面環(huán)海，島上河道、魚塘眾多，地下水位水頭高，滲透補(bǔ)給距離近，水源豐富。影響基坑開挖的地下水主要為上部地層的孔隙潛水以及深部地層的承壓水。其中，表層軟土、粘性土滲透系數(shù)小，為相對(duì)隔水層，下部地層承壓水穩(wěn)定測壓水位近地表，測壓水頭高。基坑開挖后，可能頂裂或沖毀基坑底板造成隆起或突涌?；釉陂_挖及支護(hù)過程中應(yīng)采取降水、止水措施。對(duì)上部潛水應(yīng)采取防滲帷幕止水，對(duì)下部承壓水應(yīng)驗(yàn)算產(chǎn)生隆起及突涌的可能性，必要時(shí)采取降低承壓水頭及加固坑底土層的措施。

基坑開挖支護(hù)可采用地連墻、咬合樁或鉆孔灌注樁擋土、高壓旋噴樁止水+內(nèi)支撐的支護(hù)方式。支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮基坑周邊圍堰等臨時(shí)建筑安全和基坑降水帶來的周邊地面沉降問題。

2）對(duì)成樁影響

工程建設(shè)過程中，軟土地基一旦收到震動(dòng)荷載，容易產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)、沉降及基底面兩側(cè)擠出等，從而使建于其上的建（構(gòu)）筑物產(chǎn)生附加下沉或側(cè)向滑移，容易引起地面沉降變形及樁孔縮頸等問題，對(duì)樁基的穩(wěn)定性有一定影響。因此需進(jìn)一步采取有效措施進(jìn)行軟基加固處理后再進(jìn)行樁基施工或基坑支護(hù)。

場區(qū)上部軟土層承載力低，沉降量大，側(cè)摩阻小，工程性質(zhì)較差，不能作為樁端持力層使用。應(yīng)注意的是，當(dāng)軟土層未能完成上部附加荷載作用下的固結(jié)沉降時(shí)，對(duì)樁基將產(chǎn)生負(fù)摩阻作用，對(duì)樁基產(chǎn)生下拉荷載，此時(shí)宜考慮軟土及以上地層負(fù)的側(cè)阻值。

4 結(jié)語

本文分析了橫琴島地區(qū)表層軟土的物理力學(xué)指標(biāo)。橫琴島軟土具有高含水率、高液限、低密度、低強(qiáng)度、高壓縮性、高靈敏度的特點(diǎn)，在工程建設(shè)過程中對(duì)基坑開挖及成樁可行性有較大影響，在工程建設(shè)中應(yīng)做好預(yù)處理，避免因處理不當(dāng)給工程建設(shè)帶來嚴(yán)重危害。