论文部分内容阅读
摘要：本文介绍了四川丘陵谷地相软土的工程性质及其与国内其他地区不同成因软土的区别，总结了川内几种软土地基处理措施及其适用条件，对四川丘陵谷地相软土的地基处理具有一定的参考意义。
关键词：丘陵谷地相;软土;地基处理
1、概述
四川自1990年9月成渝高速公路正式开工建设至今，高速公路建设已30余年，在这30余年的高速公路建設中，一代又一代的设计工作者，始终在与一种特殊性岩土——软土做斗争。近期开展的以上世纪末和本世纪初建成的高速公路为基础的扩容项目的勘察设计更是将软土路基处治再次推上了高潮。
2、软土的工程性质
四川高速公路建设中遭遇的软土属内陆湖盆相沉积，其中以丘陵谷地相沉积为主，少有湖相沉积，主要分布于四川盆地及盆地周边丘陵地区。
按《公路工程地质勘察规范》，软土是在静水或缓慢流水环境中沉积的特殊性岩土，一般具有以下多数特征：天然含水率ω≥液限ωl，天然孔隙比e≥1.0，压缩系数a0.1-0.2≥0.5MPa-1，标准贯入试验锤击数N<3击，静力触探比贯入阻力Ps≤750kPa，十字板剪切强度Cu<35kPa。
按《公路软土地基路堤设计与施工细则》，软土是天然含水率高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高的细粒土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等，鉴别指标见下表：
注：Φq为快剪内摩擦角，其余代号见前文。
《公路工程地质勘察规范》和《公路软土地基路堤设计与施工细则》对软土的鉴别指标大同小异，而《细则》更是明确了“可以天然孔隙比和天然含水率两项指标为基础，采用综合分析的方法进行鉴别”，且抗剪强度、压缩系数等指标均采用表示允许稍有选择的“宜”作为鉴别条件。
3、丘陵谷地相软土与其他类型软土的区别
按《公路工程地质勘察规范》，软土的成因类型一般分为三大类、八小类，具体分类见下表。
经收集、分析广东、浙江、福建等沿海省份的软土工程特性，以福建某公路项目冲海相软土试验指标为例与四川丘陵谷地坡洪积相软土试验指标对比。
冲海相沉积地段地表一般为厚度1～2米不等的软塑至可塑状粘性土，俗称“硬壳层”，其下为海积、冲洪积粘性土层和砂层透镜体，其中淤泥、淤泥质土层厚达数米至数十米不等，含多层软土分布，且软土层中常可见薄层含砂透镜体，其工程地质性质差，含水率高，压缩性大，承载力低，抗剪强度低，固结缓慢，不利于路基稳定。冲海积平原地貌，地形开阔，地势平坦，路基填高主要受跨线、河控制，一般不超过6米。
丘陵谷地坡洪积相软土一般沿沟谷呈带状分布，沟口和谷中心深，靠山边浅，呈典型的“U”型或“V”型特征，厚度一般小于10米，部分地段厚度可达15米，其软土物理力学性质较沿海软土指标优，但受地形条件和路线土、石方平衡限制，路堤填筑高度可达20余米。
经对比，无论是软基厚度还是软土指标，丘陵谷地相软土一般优于沿海冲海相软土，但丘陵谷地相软土路基填土高度普遍大于冲海相软土路基，且丘陵谷地相软土路基部分路段存在陡、斜坡加成因素，提高了软基处治的难度。
4、地基处理措施
软土地段路基地基处理措施一般是根据设计路段软土参数进行沉降计算和稳定验算后，在技术可行、经济合理、因地制宜、保护环境的原则下确定。经过多年的工程实践，软土地段地基处理措施是非常成熟的。
现行规范对软土厚度小于3米的路段一般采用垫层和浅层处理。浅层处理包括换填和片石排水沟等，具体措施主要依据用地规模、地材单价和场地排水条件拟定，若地材单价高且地下水排水不畅，可设置片石排水沟并在沟谷低端设置集水井排水梳干，提高地基土抗剪强度和承载力，确保路堤的稳定性。
对于软土厚度大于3米的路段，规范定义为深层处理，拟定四大类十种处理方法，详见下表。
在早期四川高速公路建设项目中，软土地基处理常用以塑料排水板为代表的竖向排水体进行固结排水处治软土地基，主要项目有成渝高速、成绵高速、绵广高速、成雅高速、成乐高速、达渝高速、成南高速、隆纳高速等，上述高速公路项目建成或部分路段建成营运通车在20年以上，期间经历多期强降雨和多次地震，均未出现因地基因素导致路堤失稳的情况，由此，充分证明了竖向排水体的处理方法对四川丘陵沟谷相软土是有效的、适用的。
受限于路堤填土高度，塑料排水板的处理方法往往需要结合反压护道实施，确保路堤的稳定性，因而存在较多占用基本农田的实际情况，随着《基本农田保护条例》于1999年1月1日起施行，粒料桩（碎石桩）、加固土桩（水泥搅拌桩）等预压周期短的处理方法走上了丘陵谷地相软土地基处理的历史舞台，但塑料排水板仍然是主要措施。
5、工程案例
某高速公路扩容项目全长约90公里，为双向八车道，路基宽度为42米。场地地形属构造剥蚀丘陵地貌，相对高差 30～60米，谷宽 200～400米，丘坡坡度 6～20°，基岩主要由砂岩、粉砂质泥岩和长石石英砂岩等岩层组成，岩层平缓。丘间洼地、沟谷开阔平坦、纵横交织，沟谷迂回曲折，水流极缓，侵蚀作用微弱，地表多被第四系坡洪积覆盖，沟渠、水田、水塘等分布较多。经地质调绘及静力触探、钻探等工程地质勘察揭示：窄谷驼脊状深丘-低山区，软土厚度多在3.0～6.0米之间，局部最厚可达10米;宽谷平顶圆顶浅丘地貌、宽谷平顶圆顶中丘地貌区，多为深沟宽谷，软土层厚度起伏较大，多在3.0～8.0米之间，局部可达15米。全线合计需进行深层软土处治的路段近80处，由于项目区软土厚度较大，涉及的路段里程长，且部分桥台背及涵洞地基为软土，设计采取水泥搅拌桩、塑料排水板、碎石桩、素混凝土桩等多种工程处治措施进行比较。
按工程造价，塑料排水板最低，水泥搅拌桩次之，碎石桩、素混凝土桩造价相当且最高。考虑用地因素，确定以下原则：一般路基段采用塑料排水板处治;采用塑料排水板但需设置反压护道的路段或斜坡路基段，采用水泥搅拌桩+塑料排水板分区处治，必要时增设抗滑支挡;构造物地段地基如涵洞地基、桥台背地基采用碎石桩或素混凝土桩处治。
6、结语
通过丘陵谷地相软土与沿海冲海相软土工程性质的对比分析，结合现行规范、规程，对软土类型的划分、工程处治措施的对比，确定适宜于四川丘陵谷地相软土地基处理的原则和措施，以便更经济有效且具有针对性地进行公路工程软基处治设计。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准《公路工程地质勘察规范》JTG C20-2011
[2]中华人民共和国行业标准《公路土工试验规程》JTG 3430—2020
[3]中华人民共和国行业标准《公路软土地基路堤设计与施工细则》JTG/T D31-02-2013
[4]中华人民共和国行业标准《公路路基设计规范》JTG D30-2015
[5]福建省交通规划设计院 《104国道连江至晋安段改线工程琯头互通至亭江互通（含亭江互通）段工程地质勘察报告及设计文件》
[6]中铁第四勘察设计院集团有限公司《新建铁路揭阳至惠来铁路施工图设计》（咨询稿）2021年6月
关键词：丘陵谷地相;软土;地基处理
1、概述
四川自1990年9月成渝高速公路正式开工建设至今，高速公路建设已30余年，在这30余年的高速公路建設中，一代又一代的设计工作者，始终在与一种特殊性岩土——软土做斗争。近期开展的以上世纪末和本世纪初建成的高速公路为基础的扩容项目的勘察设计更是将软土路基处治再次推上了高潮。
2、软土的工程性质
四川高速公路建设中遭遇的软土属内陆湖盆相沉积，其中以丘陵谷地相沉积为主，少有湖相沉积，主要分布于四川盆地及盆地周边丘陵地区。
按《公路工程地质勘察规范》，软土是在静水或缓慢流水环境中沉积的特殊性岩土，一般具有以下多数特征：天然含水率ω≥液限ωl，天然孔隙比e≥1.0，压缩系数a0.1-0.2≥0.5MPa-1，标准贯入试验锤击数N<3击，静力触探比贯入阻力Ps≤750kPa，十字板剪切强度Cu<35kPa。
按《公路软土地基路堤设计与施工细则》，软土是天然含水率高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高的细粒土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等，鉴别指标见下表：
注：Φq为快剪内摩擦角，其余代号见前文。
《公路工程地质勘察规范》和《公路软土地基路堤设计与施工细则》对软土的鉴别指标大同小异，而《细则》更是明确了“可以天然孔隙比和天然含水率两项指标为基础，采用综合分析的方法进行鉴别”，且抗剪强度、压缩系数等指标均采用表示允许稍有选择的“宜”作为鉴别条件。
3、丘陵谷地相软土与其他类型软土的区别
按《公路工程地质勘察规范》，软土的成因类型一般分为三大类、八小类，具体分类见下表。
经收集、分析广东、浙江、福建等沿海省份的软土工程特性，以福建某公路项目冲海相软土试验指标为例与四川丘陵谷地坡洪积相软土试验指标对比。
冲海相沉积地段地表一般为厚度1～2米不等的软塑至可塑状粘性土，俗称“硬壳层”，其下为海积、冲洪积粘性土层和砂层透镜体，其中淤泥、淤泥质土层厚达数米至数十米不等，含多层软土分布，且软土层中常可见薄层含砂透镜体，其工程地质性质差，含水率高，压缩性大，承载力低，抗剪强度低，固结缓慢，不利于路基稳定。冲海积平原地貌，地形开阔，地势平坦，路基填高主要受跨线、河控制，一般不超过6米。
丘陵谷地坡洪积相软土一般沿沟谷呈带状分布，沟口和谷中心深，靠山边浅，呈典型的“U”型或“V”型特征，厚度一般小于10米，部分地段厚度可达15米，其软土物理力学性质较沿海软土指标优，但受地形条件和路线土、石方平衡限制，路堤填筑高度可达20余米。
经对比，无论是软基厚度还是软土指标，丘陵谷地相软土一般优于沿海冲海相软土，但丘陵谷地相软土路基填土高度普遍大于冲海相软土路基，且丘陵谷地相软土路基部分路段存在陡、斜坡加成因素，提高了软基处治的难度。
4、地基处理措施
软土地段路基地基处理措施一般是根据设计路段软土参数进行沉降计算和稳定验算后，在技术可行、经济合理、因地制宜、保护环境的原则下确定。经过多年的工程实践，软土地段地基处理措施是非常成熟的。
现行规范对软土厚度小于3米的路段一般采用垫层和浅层处理。浅层处理包括换填和片石排水沟等，具体措施主要依据用地规模、地材单价和场地排水条件拟定，若地材单价高且地下水排水不畅，可设置片石排水沟并在沟谷低端设置集水井排水梳干，提高地基土抗剪强度和承载力，确保路堤的稳定性。
对于软土厚度大于3米的路段，规范定义为深层处理，拟定四大类十种处理方法，详见下表。
在早期四川高速公路建设项目中，软土地基处理常用以塑料排水板为代表的竖向排水体进行固结排水处治软土地基，主要项目有成渝高速、成绵高速、绵广高速、成雅高速、成乐高速、达渝高速、成南高速、隆纳高速等，上述高速公路项目建成或部分路段建成营运通车在20年以上，期间经历多期强降雨和多次地震，均未出现因地基因素导致路堤失稳的情况，由此，充分证明了竖向排水体的处理方法对四川丘陵沟谷相软土是有效的、适用的。
受限于路堤填土高度，塑料排水板的处理方法往往需要结合反压护道实施，确保路堤的稳定性，因而存在较多占用基本农田的实际情况，随着《基本农田保护条例》于1999年1月1日起施行，粒料桩（碎石桩）、加固土桩（水泥搅拌桩）等预压周期短的处理方法走上了丘陵谷地相软土地基处理的历史舞台，但塑料排水板仍然是主要措施。
5、工程案例
某高速公路扩容项目全长约90公里，为双向八车道，路基宽度为42米。场地地形属构造剥蚀丘陵地貌，相对高差 30～60米，谷宽 200～400米，丘坡坡度 6～20°，基岩主要由砂岩、粉砂质泥岩和长石石英砂岩等岩层组成，岩层平缓。丘间洼地、沟谷开阔平坦、纵横交织，沟谷迂回曲折，水流极缓，侵蚀作用微弱，地表多被第四系坡洪积覆盖，沟渠、水田、水塘等分布较多。经地质调绘及静力触探、钻探等工程地质勘察揭示：窄谷驼脊状深丘-低山区，软土厚度多在3.0～6.0米之间，局部最厚可达10米;宽谷平顶圆顶浅丘地貌、宽谷平顶圆顶中丘地貌区，多为深沟宽谷，软土层厚度起伏较大，多在3.0～8.0米之间，局部可达15米。全线合计需进行深层软土处治的路段近80处，由于项目区软土厚度较大，涉及的路段里程长，且部分桥台背及涵洞地基为软土，设计采取水泥搅拌桩、塑料排水板、碎石桩、素混凝土桩等多种工程处治措施进行比较。
按工程造价，塑料排水板最低，水泥搅拌桩次之，碎石桩、素混凝土桩造价相当且最高。考虑用地因素，确定以下原则：一般路基段采用塑料排水板处治;采用塑料排水板但需设置反压护道的路段或斜坡路基段，采用水泥搅拌桩+塑料排水板分区处治，必要时增设抗滑支挡;构造物地段地基如涵洞地基、桥台背地基采用碎石桩或素混凝土桩处治。
6、结语
通过丘陵谷地相软土与沿海冲海相软土工程性质的对比分析，结合现行规范、规程，对软土类型的划分、工程处治措施的对比，确定适宜于四川丘陵谷地相软土地基处理的原则和措施，以便更经济有效且具有针对性地进行公路工程软基处治设计。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准《公路工程地质勘察规范》JTG C20-2011
[2]中华人民共和国行业标准《公路土工试验规程》JTG 3430—2020
[3]中华人民共和国行业标准《公路软土地基路堤设计与施工细则》JTG/T D31-02-2013
[4]中华人民共和国行业标准《公路路基设计规范》JTG D30-2015
[5]福建省交通规划设计院 《104国道连江至晋安段改线工程琯头互通至亭江互通（含亭江互通）段工程地质勘察报告及设计文件》
[6]中铁第四勘察设计院集团有限公司《新建铁路揭阳至惠来铁路施工图设计》（咨询稿）2021年6月