广州大学 广东广州 510006
摘要:广州软土分布广泛,在不同区域地段,同期沉积的软土层,其沉积层层理、组成成分比较相似,但其沉积厚度、埋藏深度、有机物含量却存在较大的差异。本文论述了广州及珠江三角洲软土的工程特性以及广州不同区域软土其各自的组成以及特点,可为工程设计提供参考。
关键词:广州软土;区域差异;工程特性
引言
随着我国家经济的快速发展,围海造陆的不断兴起,大型建设工程如机场、港口、地铁隧道、高层建筑等迅速发展,大部分工程的基础通常修筑在软土层之上,再加上建筑工程规模和复杂性的增大,给我们带来了诸多复杂的工程难题。软土的工程特性的研究正成为当前研究的热点,具有巨大的社会和经济效益。
1.广州及珠江三角软土的形成及其特征
珠江三角洲是由珠江从云贵高原,经广西进入广东后,河流坡降陡然降低,流速减慢,夹带大量泥砂沉积造陆而成。珠江三角洲包括西北江三角洲、东江三角洲两部分,行政区包括广州市、佛山市、江门市、中山市、珠海市和东莞市。珠江出海口总计有8个,因流速减慢,许多出海口都淤积堵塞,出现许多泥砂堆积的地区。因此,珠江三角洲地区软土是由大量淤泥、淤泥质粘土等第四系海相沉积物堆积而成。
珠江三角洲软土形成于晚更新世以来的两次海侵,构成了新、老两套三角洲沉积。其中上层淤泥质土埋藏浅,空间分布广,变异性大。广州地处珠江三角洲中部,毗邻珠江出海口。广州软土的分布厚度由西北向东南逐渐加大,由老城区内厚度5m左右向南至番禺南沙厚度加大至30m 左右。广州软土具有典型的三角洲软土的性质,由于江水与海潮的复杂交替作用,淤泥与薄层砂交错沉积。而广州地区气候炎热、雨量充沛、植物茂盛、河网纵横,致使广州软土具有独特的工程性质。
珠江三角洲地区的软土沉积时间较短,位于三角洲上部的新三角洲相是由距今六千年以来沉积的第四系物质组成,软土厚度分布不均匀,位于三角洲腹地一带的软土厚度深达40m以上。在沉积过程中环境的改变,相同分组软土,在不同区段、不同深度的产出,其特征存在明显差异,如横栏组软土层,在番禺段,其间仅可见少量贝壳碎片,在番禺阐沙局部地区软土,万顷沙组又可细分为两部分,上部分颜色呈深灰色(灰黑色),土质牧纯,于捏滑感好,含少量粉砂,下部分软土颜色呈浅灰色,淤泥层与粉细砂薄层呈互层状产,淤泥夹层厚度100~300mm 不等,砂夹层厚10~20mm不等,甚至更薄,仅有1~2mm,粉砂夹层之间连通性差,多呈透镜体状产出。
2.广州不同区域软土分布差异
广州大学城、黄埔开发区、南沙开发区等区域建设于广州南部软土地区,虽同为软土地区,在不同区域地段,同期沉积的软土层,其沉积层层理、组成成分比较相似,但其沉积厚度、埋藏深度、有机物含量却存在较大的差异,充分了解每个区域的软土特性,将有助于合理设计、提高质量、降低造价。
(1)黄埔经济开发区
广州黄埔经济开发区位于珠江和东江交汇的海、冲积三角洲上,它的西侧和东南侧临近珠江和东江。北侧外围为残丘。零星分布馒头状低矮山岗。
从大范围看,开发区是向南微斜的平原。开发区的基岩均属下第三统布心组的深灰包、灰褐色泥岩、粉砂质页岩、泥灰岩等。它在地表未出露,均为第四系三角洲沉积物所覆盖。从开发区大量勘察成果反映,第四系松散堆积层基本是从四万年前开始接受沉积,至今总厚度最大达25米。它的堆积既有河流冲积相的砂砾层和代表沉积间断的花斑状粘土沉积层又有海陆交替相的淤泥、淤泥质中细砂等,并含蚝壳、贝壳和腐木等。
该地区软土含水量大,孔隙比大,富含有机质。抗剪强度低,压缩性大,灵敏度高,经扰动后强度迅速降低,属典型的软土层,是开发区地基中最薄弱的环节。
由于地形地质环境的特点,其第四系三角洲相沉积层的厚度和岩性也有一定规律的变化:在厚度上有从北向南逐渐加厚的规律,即将东北角北围工业区厚为12~l5米,逐渐增至黄埔新港的24米;在软土厚度和层次上也是由北边的单层及厚度较小的淤泥过渡到南边的双层目厚度较大的淤泥。总的规律第四系松散层厚度为16~18米。其中软土8~10米。
(2)番禺区
该区属珠江三角洲冲积平原,第四纪以来,由于冰期、间冰期影响,引起多次大规模的海进海退作用,受其影响,形成了该地区软土层(主要为淤泥和淤泥质土)厚度较厚的特点,地质情况较差。加之该区地处珠江三角洲前缘,气候潮湿,雨量充沛,地面水系发育,河涌、沟渠及鱼塘纵横交错,使得该地区软土情况更为复杂。
(3)广州大学城
广州大学城规划区位于广州东南部番禺区的小谷围岛,岛内除自然村落外,主要为水田鱼塘,沿岛周边有码头、油库及小型工厂分布。岛内残丘植被发育好,小谷围岛对外交通条件较差,除东北面有混凝土桥与长洲岛相通外,其余靠轮渡与岛外沟通,大学城外环路为小谷围岛最外侧的环行道路,路幅宽60m,为城市主干道,外环路外侧为湿地保护区。
小谷围岛四面环水,占地45平方千米,岛周边地势低平,属河漫滩地貌,岛中部、北部地势较高,总体地貌为剥蚀残丘地貌,剥蚀残丘地形中部较高,东西部较低。区内地质条件差异大,内环路地段及大部分中环地段,淤泥及淤泥质土等厚度较小(1~2.0m),部分地段无软弱土层,除山丘外,大部分地段有人工填土层。外环路大部分地段有一层厚度较大(3~10m)的淤泥及1~3 m厚填土层。河漫滩主要沿珠江水系的周边分布,地形平坦,自然地面标高一般为5.00~7.00m,洪水期部分淹没。通过工程地质勘察发现,本路段软土多为黑灰色,流塑,可塑,饱和,含粉细砂及多量有机质,以淤泥土为主,部分路段分布有软塑或硬塑性的粘土层。
(4)南沙开发区
广州南沙,地处北江、西江下游滨海河网区,濒临珠江口伶仃洋,为珠江三角洲冲积原的前沿地带。在长期的河流冲积和海潮的进退作用下,该地区沉积了深厚的海陆交互相软土,而且在软土层内有一粉细砂层夹层,夹层厚薄不一,层次多少不等。南沙地区的软土为近代沉积的滨海相软弱粘性土,其形状为灰色、饱和、呈流塑状层理发育,含贝壳碎片,见腐殖质,主要由淤泥、淤泥质粉质粘土或淤泥质粘土,其中淤泥质粉质粘土沿层理面夹有薄层粉细砂,土质均匀性较差,千后呈薄饼状散开。
3.广州软土的物理力学特性及其工程特性
广州软土与其他成因类型的软土特性不同,具有典型的工程特性:
(1)厚度变化大:广州地区的岩面起伏比较大,软土层由西北向东南逐渐加厚,厚度在5~30m之间,分布很不均匀。软土层一般为:淤泥层、淤泥质土夹砂层、淤泥质黏土层。
(2)含水量高、孔隙比大:其天然含水量多为50%~80%,有的高达100%;天然孔隙比一般为1.0~2.0,饱和度接近100%。
(3)渗透性较好:由于广州软土中夹有较多的粉砂、细砂、粉土颗粒,且软土层中夹有厚度不等的薄层粉、细砂、粉土层,其渗透性要远好于其他三角洲成因的软土。
(4)压缩性高:淤泥和淤泥质土压缩系数一般在0.11~0.25MPa。
(5)抗剪强度低:广州软土天然状态十字板抗剪强度一般小于15kPa,快剪粘聚力C为4~15kPa,内摩擦角为4~12°。
(6)触变性中等:广州软土的灵敏度S一般为2~4,属于中等灵敏度。
4.结论
由上可知,广州不同地区软土除了具有一般淤泥、淤泥质土的通性外,还有其特殊的性质。掌握广州不同地区软土的成因分布、物理、力学特性等,对选择最优的地基处理方案,建立实用的设计计算模型,采取合理的施工技术措施,对岩土工程有至关重要的作用。