广州市电力工程设计院有限公司510220
摘要：探讨珠江三角洲软土地质形成原因，总结了珠江三角洲软土分布规律，分析了软土的工程特点，提出软土地基处理的方法，既有填充土颗粒空隙的方法，又有压缩空隙的做法，也有减少土体附加压力的办法。
关键词：珠江三角洲软土地基处理
前言
根据现行《岩土工程勘察规范》，软土是指天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土，它包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。在珠江三角洲部分地区，分布有不同厚度的软土层，在变电站建设实践中发现，户外场地容易发生不同程度沉降，影响运行安全，降低供电可靠性。因此，在软土地区进行电力建设时，地基处理显得尤为重要。本文先分析软土的成因、工程特点，提出多种处理方式。希望以此启发，为其他工程提供参考。
1.软土的分布
珠江三角洲地区水道纵横交错，交织成网，共有八大入海口。珠江河水入侵大海，导致海平面不断上升，入海口高程逐渐抬高，减弱河水的搬运能力，大量细粒土沉积，形成了软土层。在地质变化的过程中，珠江三角洲是由三次海退和三次海侵所形成，软土为海相、陆相、海陆互相沉积。由于水道的分布不均，入海处的分水分砂条件不同，淤涨速度也不一致，导致珠江三角洲软土分布有明显的规律，厚度差异较大。在珠江三角洲中部，伶仃洋东面仅在虎门周边有连续沉积淤泥分布，而伶仃洋西面则广泛分布软土，这样符合珠三角地区水道分布的情况。
图一珠三角水道分布图
2.软土的工程特点
土的结构是指土颗粒之间的相互排列和联结形式，在电镜观察下，软土一般为絮状结构。絮状结构是指粒径小于0.005mm的粘土颗粒，在水中长期悬浮并在水中运动时，形成小链环状的土集粒而下沉。这种小链环碰到另一小链环被吸引，形成大链环状的絮状结构。小链环中有孔隙，大链环中有更大孔隙。土粒间的联结强度会由于压密和胶结作用而得到加强。
软土具有含水量高，压缩性高，孔隙比大，压缩性高，抗剪强度低，灵敏度高，渗透性低的特点。当原状土受震动后，会很快变成稀释状态，易产生侧向滑动，导致沉降及基底变形等现象。软土除排水固结引起变形外，在剪应力作用下还会发生缓慢而长久的剪切变形，对建筑地基沉降及地基稳定性均有不利影响。软土属高压缩性土，极易因其体积的压缩而导致地面和建筑物沉降。因软土透水性弱，对地基排水固结不利，不仅影响地基强度，同时延长了地基趋于稳定的沉降时间。当该类土平面位置及厚度分布不均时，极易产生不均匀沉降。在变电站建设中，常表现为场地下沉导致光缆、电缆、消防管受拉开裂，配电装置楼室内外高差增大，站内较站外市政路低，形成内涝风险。
3.软土地基处理
针对软土的工程性质，分布特点，根据变电站运维需求，提出不同的改良软土措施，控制场地沉降幅度。
1.水泥固化处理法
选用水泥作为胶结材料，通过设备将水泥（浆液或干粉）送到地基深处，使水泥与软土间发生水解水化反应，消耗土中的自由水，生成胶结物质，填充土体颗粒之间的空隙，使软土的固体颗粒胶结在一起形成整体，降低孔隙比，提高土体强度。常用的方法有水泥搅拌桩、高压旋喷桩复合地基。该法处理深度一般控制在15m左右为宜，主要是受限于。对含有伊利石、氯化物、水铝石英等矿物的秸性土以及有机质含量高（大于5%），PH值较低的粘性土加固效果差。
2.真空堆载联合预压法
主要机理是排出土中自由水，利用大气压和堆载，压密土中颗粒，提高土体强度。在软土表层铺设砂垫层，打设袋装砂井或排水塑料板，铺设排水管连通水泵与滤水管，表面再用密封膜封闭。通过抽真空，使软土在大气压和堆料作用下，使自由水不断析出，土粒不断挤密固结。该法加固深度大，一般可以达到砂井端部2-3m范围内。堆载产生的土体水平位移与抽真空产生的变形可相互消减，增强了土体的稳定。受制于密封膜的性能和施工技术水平，土的固结度有明显的规律，在场地中间部分较周边的高，浅层土较深层土高，因此，需验算基础变形。
3.低能强夯排水法
对于高含水量、低渗透性的饱和软土，常规强夯法是无法在短时间内排出孔隙水。因此需要改进施工工艺，考虑如何消散孔隙水压力和增加加固深度。在软土层中，设置超过软土厚度的竖向塑料排水板，表层铺设不大于1米的中粗砂垫层，布置水平纵横交错的柔性排水暗沟，局部设置集水井，建立竖向和水平向排水体系。在夯击时，夯锤直接作用在砂垫层，可以避免软土产生较大的剪切变形影响夯击机器行进，另外，还能让孔隙水上升至砂垫层，方便排走。
图二振动固结机理示意
夯击能的控制是排水固结的关键，一般遵循“先轻后重，逐级加重，少击多遍”的原则。小夯击能先处理表层土，形成较密实土层，方便传递动能，然后增加荷载，处理更深层的软土，每夯击一次，应预留停歇时间，以便孔隙水压力消散，在自重压力下进一步压密土体。夯击后，应密切注意夯坑周边土体变形，孔隙水压力变化。当夯坑出现明显隆起时，应减少夯击能。当后一击的沉降量较前一击小，土体没有发现明显破坏，孔隙水压力接近夯击前水平，这时可以认为主固结沉降基本完成，可以收锤。
4.电渗法
黏粒矿物晶格中某些离子和外界离子置换后产生过剩的负电荷而带负电，孔隙水则为带有正电荷的电解液。在土中设置阴阳两极，施加直流电场，可以在阴极处设置抽水井，将水抽走。
图三电渗法加固机理示意
由电渗加固机理可知，电渗水流速度主要由电渗系数决定，与土体颗粒大小无关，而电渗透系数受到土体矿物种类、土体中离子的含量、土体
含水量及土体固液交界面的动电电位等因素的影响。因此，实际应用的时，应对场地内的土壤和水的化学成分进行分析，判别电化学反应方程式能否使弱结合水和自由水释出，在阳极会否有副产物生成。该方法是物理化学与土力学相互交叉、渗透、融合的结果。
5.减载法
对软土进行初步固结处理后，交工完成面低于设计标高时，可以采用轻量土填充至设计标高，减少对深层土的附加应力，达到控制沉降的目的。目前，在我国一些高速公路、铁路路基工程中，已经开始使用轻量土作地基。参照相关工程案例，可以满足变电站场地使用对强度的要求。
4.结语
目前，珠江三角洲软土地基处理方法较多，但其主要原则还是相同的，就是降低孔隙比，提高土体强度。随着技术的发展，软土处理方式越来越多，例如爆炸挤密法，微生物加固法。
在实际工程中，根据场地软土的特性，可以采用多种方法联合处理，各取优点，以达到更好的经济和社会效益。
参考文献：
[1]黄镇国，李平日，张仲英.李孔宏等.珠江三角洲第四纪沉积特征[J].地质评论，1985年第2期.
[2]曹永华，高志义，刘爱民等.地基处理的电渗法及其进展[J].水运工程，2008年第4期.
[3]JGJ79-2012.建筑地基处理技术规范[S]
作者简介
罗明研，大学本科，工程师，一级注册结构工程师，从事变电站土建设计工作。