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摘要:本文围绕珠三角地区非饱和软土地基的特性及其处理技术进行了深入研究。文章首先详细介绍了珠三角非饱和软土的地质概况、物理化学特性及其对建筑安全的潜在风险。随后,分析了在此类土质条件下,地基处理过程中常见的几大问题,包括土体压缩沉降、承载力不足以及土体水分变化对地基稳定性的影响。进一步地,本文探讨了几种创新的地基处理技术,如深层搅拌法、真空预压技术和生物酶稳定化技术,展示了它们在实际工程中的应用效果和潜在价值。通过这些研究,旨在为珠三角地区的地基处理提供科学、有效的技术支持和理论依据。
关键词:非饱和软土;珠三角;地基处理技术
1、非饱和软土条件下珠三角地区地基的特点
1.1地质概况
珠三角地区的地质结构以第四纪沉积物为主,广泛分布着粉质黏土、粘土以及淤泥质软土等多种土壤类型。根据最近的地质调查数据,珠三角区域内的非饱和软土层平均厚度达到20至30米,局部地区甚至超过40米。这些土壤主要分布在珠江口的河流冲积平原上,以及周边的低洼地带。此外,这些软土的含水率普遍较高,常常在35%至50%之间波动,其中有机质含量也相对较高,这给地基的稳定性和承载力带来了不小的挑战[1]。
1.2非饱和软土特性
非饱和软土具有明显的高压缩性和低强度特点,这直接影响到其工程性质。例如,在珠三角地区典型的非饱和软土样本中,压缩系数通常在0.2至0.5之间,而其剪切强度低,Cohesion(黏聚力)值一般不超过25kPa。同时,这类土壤的渗透系数极低,平均在1×10-9至1×10-10m/s之间,导致水分在土体中的迁移速度极慢,增加了土壤稳定化处理的难度。
1.3地基软土对建设的影响
非饱和软土的高压缩性和低渗透性使得在自然状态下对建筑结构的安全构成潜在风险。在珠三角区域,因土壤压缩引起的地面沉降问题尤为突出,地面沉降速率在某些地区可达到每年10至15毫米,极端情况下甚至超过30毫米。这种速度的沉降对高层建筑的水平和垂直力学性能产生了极大的影响,导致建筑结构出现倾斜、裂缝和基础不均匀沉降等一系列问题。
2、非饱和软土条件下珠三角地基处理中的常见问题
2.1软土压缩与沉降问题
珠三角地区广泛分布的非饱和软土,特别是在广州、深圳等城市,已观察到明显的土体压缩与沉降现象。根据最新的地质监测报告,如广州市中心区域在过去十年中平均沉降速率达到了12毫米/年,某些建设密集的新开发区更是记录到年沉降速率高达20毫米。此外,地下水的抽取和重载建筑的增加,使得地基沉降呈现加速趋势。例如,深圳市南山区由于大型商业中心和高层住宅的密集建设,地面沉降问题尤为突出,统计数据显示,2019年至2022年期间,该区域的平均沉降速度为每年15至25毫米。
2.2地基承载力不足
在珠三角区域,非饱和软土的低承载力是一个普遍存在的问题。据统计,珠三角大部分未处理的软土地基的承载力通常在15kPa至25kPa之间,而标准的建筑工程对地基承载力的要求通常是150kPa以上,这显著低于安全标准。以东莞市为例,大量工业园区的建设因地基承载力不足导致初期地基加固成本增加。2018年的一项工程案例中,由于地基原始承载力仅为20kPa,远低于该工业建筑所需的180kPa,不得不采用大规模地基预处理工程,这直接导致了整个项目成本的上升。
2.3土体水分变动与稳定性问题
非饱和软土的另一大问题是其对水分变动的高敏感性,这直接影响到土体的稳定性。珠三角地区多雨的气候条件加剧了这一问题。例如,广州市近五年的气象数据显示,雨季期间地下水位的快速上升导致软土层水分含量剧增,进而引起土体体积的快速膨胀和稳定性下降。2017年的一次暴雨事件后,广州市番禺区出现了多处道路塌陷,初步调查显示,土体水分急剧变化是主要原因之一。
3、地基处理的创新技术在非饱和软土条件下珠三角地基处理中的具体应用
3.1深层搅拌法应对土体压缩与沉降
深层搅拌法是一种在非饱和软土条件下有效控制土体压缩与沉降问题的地基处理技术。这种方法通过深入软土层,使用搅拌杆将固化剂(如水泥、石灰或粉煤灰)混合入土体中,以改善土的物理和化学性质。在珠三角地区,尤其是广州和深圳,深层搅拌法已被广泛应用于多个重点建设项目中。以广州市某机场的扩建项目为例,由于该区域地基主要由高压缩性的淤泥质软土构成,原始土的承载力仅为20kPa,远低于机场跑道和建筑的要求。工程团队采用了深层搅拌法,将水泥与土体混合,处理深度达到15米,处理后的土体承载力提升至200kPa以上,有效控制了地基沉降速率,从原先的10毫米/年降低到2毫米/年。此次应用不仅确保了跑道的使用安全,还显著缩短了建设周期[2]。
3.2真空预压技术解决地基承载力不足
真空预压技术是一种利用真空泵创造负压环境,加速土壤固结和水分排除的地基处理方法。在珠三角地区,这项技术被成功应用于多个地基承载力不足的工程项目中。以东莞市一家大型工业园为例,该园区的地基主要由粘土和淤泥组成,原始承载力仅有30kPa。为了满足重工业设施的承载需求,采用了真空预压技术。工程中设置了数百个预压点,通过持续的真空作用,地基中的水分被有效抽出,最终实现了地基承载力的提升至180kPa,使得原本无法建设的区域得以有效利用。
3.3生物酶稳定化技术对抗土体水分变动
生物酶稳定化技术通过向土壤中注入生物酶,改变土壤的化学和物理性质,从而增强其抵抗水分变动的能力。这种技术在珠三角的应用日益增多,特别是在处理高度敏感的非饱和软土层面上表现突出。例如,在广州市海珠区的一个大型公园翻新项目中,由于地处低洼地带,历史上多次因雨季引发的地面不稳定而面临维修。通过使用生物酶稳定化技术,工程团队在土壤中注入特定的生物酶,这不仅提高了土壤的抗压缩性,还显著减少了因季节性水分变化引起的土体体积变化。处理后的地区成功抵御了连续的雨季,没有出现过去常见的地面塌陷现象。
4、结论
本文通过详细分析非饱和软土的地质特性及其对珠三角地区地基处理的影响,阐述了面临的主要问题,针对这些问题,本研究进一步探讨了深层搅拌法、真空预压技术以及生物酶稳定化技术在实际工程中的应用效果。这些技术的成功实施不仅有效改善了地基的工程性质,提高了建设项目的安全性,也为未来珠三角地区更广泛的地基处理工作提供了宝贵的经验和方法。通过科学合理的地基处理技术,可以有效解决非饱和软土带来的工程问题,保障区域建设的持续健康发展。
参考文献
[1]夏锦云.软土地基处理技术在城市道路工程中的应用[J].工程技术研究,2024,9(03):53-55.
[2]张民程.软土地区大吨位静载试验支墩地基处理技术浅析[J].福建建设科技,2023,(06):64-67.