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摘要：武汉地区湖泊众多，湖积相软土具有天然含水率高、孔隙比大、天然重度小、压缩性高、土体抗剪强度低、渗透性差、固结速度慢、土体结构性较强，易扰动的特点。本文通过对武汉地区湖积相软土的空间分布及工程性质分析，结合类似工程经验，总结出与地层特点相适宜的、常用的软基处理技术，为湖积区的工程勘察、工程设计及施工提供一定的参考依据。
关键词：湖积相软土；分布特点、工程性质；地基处理
引言
近年来，武汉市中心城区的建设用地日趋紧张，随着城市的逐步扩张，曾经围湖造田的新区迎来了快速发展，其中大量市政基础设施、工业与民用建筑先后开建。然而在这些新区存在的深厚湖积相软土给工程施工带来一系列技术难题，因软土引起基坑失稳、断桩偏桩、地基不均匀沉降等不良地质问题屡见不鲜。因此，在工程施工中对软土采取经济有效的技术措施，以保证施工安全与工程质量有着十分重要的意义。部荷载大的建筑物通过技术及经济比选一般采用桩基以下伏稳定且强度高的地层为持力层，即通过桩基克服软土带来的不良地质问题；而大量投资兴建的市政基础设施（污水处理厂、城市道路、排水管道工程等）均为轻型建（构）筑，结构荷载一般不大，但对工后沉降要求较高，考虑到工程投资，轻型建（构）筑物采用桩基一般不具经济性，则应考虑采用更为合适的地基处理措施来提高软土的承载力和抗变形能力。
1、武汉地区湖积相软土分布特征
武汉长江和汉江流域位于古云梦泽东南角沼泽地带，区内曾经分布有广阔的湖泊和沼泽，进而形成湖泊堆积平原。湖泊堆积平原多呈环状分布于湖浜，具体分布于两种地带，一是现代湖泊周围，二是湖泊消失的低洼区域。湖泊堆积平原按工程地质分区又可分为一级阶地湖积相软土区、二级阶地湖积相软土区及剥蚀堆积平原（相当于三级阶地）湖积相软土区。一级阶地湖积相软土主要分布在武汉市主城区的汉口、后湖、武昌及青山区临江地带、青山区化工新城、东西湖区西北部、府河沿岸、东荆河沿岸及沙湖、后湖、武湖、青菱湖西侧等区内湖泊周边，软土厚度普遍在5～15m之间，最深达到20m，原为湖区，大部分已被人工填平。二级阶地湖积相软土主要分布在東西湖区混家湖附近、东西湖府河局部以及塔子湖周边，厚度一般大于5m。剥蚀堆积平原区湖积相软土一般位于汉阳墨水湖、太子湖、武昌东湖、南湖等湖泊周边，软土厚度一般在5～15m之间。
2、武汉地区湖积相软土工程特性
在充分了解武汉地区各阶地特殊地质环境的条件下，笔者对分别位于汉口后湖、汉阳四新片区、南太子湖等40多个工地、500余例湖积相软土样本的主要物理力学性质进行分析，分析结果表明：
（1）天然含水率高、孔隙比大
天然含水率一般在31.0～74.3%之间，平均值为48.8%，孔隙率一般在1.02～2.14之间，平均值1.61。根据其物理性质可分为淤泥或淤泥质土，淤泥含水量一般在42.3～74.3%之间，平均值为52.4%；孔隙比一般在1.50～2.14之间，平均值为1.72。淤泥质土含水量一般在31.0～67.2%之间，平均值为45.2%；孔隙比一般在1.02～1.49之间，平均值为1.28。根据统计样本在各场地地层中的分布特点可知，淤泥主要分布在浅部地层，为近期湖塘相沉积物，在深厚湖相积软土中亦有淤泥层以透镜体的形式分布。
（2）天然重度小、压缩性高
淤泥的天然重度一般在14.9～17.2kN/m3之间，平均值为16.2 kN/m3；淤泥质土天然重度一般在15.0～18.0kN/m3之间，平均值为16.8 kN/m3，湖相积软土的天然重度总体表现为随着孔隙比、天然含水率的增加而降低。湖相积软土的压缩系数一般在0.6～2.3 MPa-1之间，压缩性高，与天然含水量及孔隙比成正比关系。
（3）土体抗剪强度低
据室内快剪试验统计结果，淤泥的黏聚力在10～15kPa之间，平均值为12 kPa，内摩擦角在2～7°之间，平均值为4°。淤泥质土黏聚力在12～18kPa之间，平均值为15 kPa，内摩擦角在4～10°之间，平均值为6°；根据相关工程经验，武汉地区湖积相软土的不固结不排水抗剪强度总体较低，一般在5～25kPa之间。
（4）渗透性差、固结速度慢
湖相积软土的渗透系数一般在1×10-6～1×10-8cm/s，属低渗透性。在工程中一般认为饱和软黏性土属于相对隔水层，土体排水条件差，软土在自重应力和附加应力的作用下固结速率较慢，故工程完工后在荷载作用下容易发生长期的变形和沉降。
（5）土体结构性较强
湖相积软土的灵敏度一般在3～16之间，属高灵敏度。因软土具有显著的结构性，土体一旦受到扰动，其结构易受影响，土体强度就会大幅降低，在剪应力的作用下，土体会发生缓慢而长期的剪切变形。
3、湖积相软土的地基处理措施
（1）换填垫层法
换土垫层法简称垫层法或换土法，如砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、粉煤灰垫层、矿渣垫层以及用其他性能稳定、无侵蚀性的材料做的垫层等。换土垫层法可有效提高软土地基的承载力、减少地基沉降，同时还可以加速软土的排水固结。
武汉现有湖泊附近的陆地通常分布有薄层软土，该软土层厚度一般在1～3m之间，最大厚度可达5m，其下一般为黏性土硬壳层或老黏性土。对于这种浅层软土分布区，一般轻型建（构）筑物宜采取换填法或部分换填法。
（2）挤淤置换法
挤淤置换法是依靠换填材料的自重以及借助于其他外力强夯或卸荷等，使软土遭受破坏后被强制挤出而进行的换填处理。根据目前的工程实践，挤淤置换地基使用于厚度在10m以内的流动性大，无硬壳层的大面积流塑状淤泥的地基处理。武汉地区浅部淤泥层一般在5～8m以内，常用抛石挤淤的措施来处理轻型建（构）筑物（如一般道路、排水管道等）的软土地基，即抛投一定数量的片石，通过片石的自重将淤泥挤出地基底部以取得换土的效果，抛石挤淤具有造价低、工期短的特点。 （3）水泥土攪拌法
水泥土搅拌法原名为“深层搅拌法”，所谓“深层”搅拌法是相对于“浅层”搅拌法而言的，是利用特制的机械在地基深处就地加固软土，而无需将土挖出，其加固深度通常超过5m，根据武汉地区的施工经验，水泥土搅拌法最大有效加固深度可达15m。
水泥土搅拌加固的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程，当水泥拌入软土后，水泥颗粒表面的矿物就会与软土中的发生水解和水化反应，生成水化铝酸钙、水化硅酸钙等化合物，这种反应会把大量的自由水以结晶水的形式固定下来，从而提高软黏性土的土体强度。
水泥搅拌桩施工中按照水泥固化剂的固液态分为浆液搅拌法（湿法）和粉体搅拌法（干法）。固化剂一般选用普通硅酸盐水泥，外加剂可选择三乙醇胺、石膏等。通过在现场采取的拟处理软土试样，在实验室中进行水泥与土的配合比试验。选择合适的水泥掺量、外掺剂等，水泥的掺入比一般在15～20%之间，湿法的水泥浆水灰比可选用0.5～0.6。桩体的抗压强度按照水泥土的无侧限抗压强度进行设计，桩径一般选用500mm，桩体的平面的布置要按照正方形和等边三角形进行布设。
根据湖北省地方标准《建筑地基基础技术规范》，水泥土搅拌桩适用于七层及以下的民用建筑或相当的工业建筑的地基处理，用于处理泥炭土、有机质土、PH质小于4的酸性土、塑性指数大于25的黏土，或在腐蚀环境中以及无工程经验的地区使用时，必须通过现场和室内试验确定其适用性。
上世纪90年代，水泥土搅拌桩复合地基在武汉市广泛使用，尤其在多层民用建筑中取得了良好的技术经济效果。但是近年来随着地下水的普遍下降而导致的大面积软土沉降，直接采用水泥土搅拌桩复合地基的部分老旧多层建筑出现了沉降变形，从而影响建筑物的正常使用。在目前的建筑施工中，由于上部建筑物的荷载普遍较高，而水泥土搅拌桩复合地基提供的承载力相对较低，且其施工质量在深厚软土中难以控制，水泥土搅拌桩在城市建设中往往作为基坑支护止水帷幕、基坑支护被动区加固以及桩基承台附近软土加固措施。
（4）排水固结法
排水固结法，由于软土的压缩性高，透水性差，在建筑物荷载作用下会产生相当大的沉降和沉降差，由于排水条件差，软土沉降的延续性很长，有可能影响建筑物的正常使用。同时由于其强度低，地基承载力和稳定性往往不能满足工程要求，排水固结法就是处理软土地基的有效方法之一。
排水估计法的设计，主要是根据设计荷载的大小、地基土的性质以及工程要求等，选择竖向排水井的类型、确定其直径、间距、深度和排列方式，确定预压荷载的范围，大小和预压时间。饱和软弱黏性土地基在荷载作用下，孔隙中的水被慢慢挤出，孔隙体积随之减小，地基发生固结沉降变形，随着超孔隙水压力逐步消散，有效应力逐步提高，地基土的强度逐步增长，地基通过一定时间的预压能满足建筑物对变形和稳定性的要求。
武汉地区湖积相软土不同于长江一级阶地冲积成因软土，深厚软土中一般没有薄砂夹层分布，土体本身排水性能非常差，因此在排水固结过程中需要设置竖向排水井。排水井的设置主要用于改变地基原有的排水条件，增加孔隙水的排水通道，缩短排水距离，与地面排水砂垫层组成排水系统。排水井可选用普通砂井或袋装砂井，也可采用塑料排水带。
排水固结可选用堆载预压法，也可采用真空预压法。堆载预压法在加载预压过程中土体会向四周的产生侧向变形，一方面土体强度在提高，另一方面土体所受的剪切力也在增大，当剪应力超过土的抗剪强度时，土体就会发生破坏，因此在堆载过程中需要控制加载速率，防止土体侧向挤出。而真空预压法则不必控制加载速率，可连续抽真空至最大真空度，从而缩短预压时间，但真空预压的有效处理深度相对较小。对于上部荷载较大，对承载力和变形要求较高的建筑物，在工程实际中往往采用真空预压联合堆载预压法。
近年来，铁四院在武汉四新片区、中南市政院在南太子湖地区采用真空预压联合堆载预压法对深厚软土进行地基加固取得了良好效果，其经济效益比其它方法更具明显优势。
结语：
根据武汉地区湖积相软土的空间及地层结构特点，不同荷载的建（构）筑物可采用不同的地基处理措施。在浅层软土分布区，一般道路、排水管网等轻型建（构）筑物可采取换填法、部分换填法或抛石挤淤法对软土进行地基处理；在深厚软土区，对于上部荷载大不、对变形要求较高的建（构）筑物可采用真空预压联合堆载预压法进行地基加固；对于上部荷载较大的建（构）筑物，宜采用桩基来承担上部荷载，并选用水泥土搅拌桩对基承台附近的软土进行加固；对于地下水位较高的基坑工程，一般选用水泥土搅拌桩作为基坑支护止水帷幕，并对基坑支护被动区的软弱土体进行加固。
参考文献：
[1] 陈志浩，陈少平，吴礼生.武汉地区软土特征的实验分析[J]：974-976.
[2] 卢怀，马时冬.深厚软土路基处理技术新进展[J].公路，2012，（9）：54-56.
[3] 王猛.抛石挤淤软土路基碾压效果评价分析研究[D].辽宁工程技术大学，2012.
关键词：湖积相软土；分布特点、工程性质；地基处理
引言
近年来，武汉市中心城区的建设用地日趋紧张，随着城市的逐步扩张，曾经围湖造田的新区迎来了快速发展，其中大量市政基础设施、工业与民用建筑先后开建。然而在这些新区存在的深厚湖积相软土给工程施工带来一系列技术难题，因软土引起基坑失稳、断桩偏桩、地基不均匀沉降等不良地质问题屡见不鲜。因此，在工程施工中对软土采取经济有效的技术措施，以保证施工安全与工程质量有着十分重要的意义。部荷载大的建筑物通过技术及经济比选一般采用桩基以下伏稳定且强度高的地层为持力层，即通过桩基克服软土带来的不良地质问题；而大量投资兴建的市政基础设施（污水处理厂、城市道路、排水管道工程等）均为轻型建（构）筑，结构荷载一般不大，但对工后沉降要求较高，考虑到工程投资，轻型建（构）筑物采用桩基一般不具经济性，则应考虑采用更为合适的地基处理措施来提高软土的承载力和抗变形能力。
1、武汉地区湖积相软土分布特征
武汉长江和汉江流域位于古云梦泽东南角沼泽地带，区内曾经分布有广阔的湖泊和沼泽，进而形成湖泊堆积平原。湖泊堆积平原多呈环状分布于湖浜，具体分布于两种地带，一是现代湖泊周围，二是湖泊消失的低洼区域。湖泊堆积平原按工程地质分区又可分为一级阶地湖积相软土区、二级阶地湖积相软土区及剥蚀堆积平原（相当于三级阶地）湖积相软土区。一级阶地湖积相软土主要分布在武汉市主城区的汉口、后湖、武昌及青山区临江地带、青山区化工新城、东西湖区西北部、府河沿岸、东荆河沿岸及沙湖、后湖、武湖、青菱湖西侧等区内湖泊周边，软土厚度普遍在5～15m之间，最深达到20m，原为湖区，大部分已被人工填平。二级阶地湖积相软土主要分布在東西湖区混家湖附近、东西湖府河局部以及塔子湖周边，厚度一般大于5m。剥蚀堆积平原区湖积相软土一般位于汉阳墨水湖、太子湖、武昌东湖、南湖等湖泊周边，软土厚度一般在5～15m之间。
2、武汉地区湖积相软土工程特性
在充分了解武汉地区各阶地特殊地质环境的条件下，笔者对分别位于汉口后湖、汉阳四新片区、南太子湖等40多个工地、500余例湖积相软土样本的主要物理力学性质进行分析，分析结果表明：
（1）天然含水率高、孔隙比大
天然含水率一般在31.0～74.3%之间，平均值为48.8%，孔隙率一般在1.02～2.14之间，平均值1.61。根据其物理性质可分为淤泥或淤泥质土，淤泥含水量一般在42.3～74.3%之间，平均值为52.4%；孔隙比一般在1.50～2.14之间，平均值为1.72。淤泥质土含水量一般在31.0～67.2%之间，平均值为45.2%；孔隙比一般在1.02～1.49之间，平均值为1.28。根据统计样本在各场地地层中的分布特点可知，淤泥主要分布在浅部地层，为近期湖塘相沉积物，在深厚湖相积软土中亦有淤泥层以透镜体的形式分布。
（2）天然重度小、压缩性高
淤泥的天然重度一般在14.9～17.2kN/m3之间，平均值为16.2 kN/m3；淤泥质土天然重度一般在15.0～18.0kN/m3之间，平均值为16.8 kN/m3，湖相积软土的天然重度总体表现为随着孔隙比、天然含水率的增加而降低。湖相积软土的压缩系数一般在0.6～2.3 MPa-1之间，压缩性高，与天然含水量及孔隙比成正比关系。
（3）土体抗剪强度低
据室内快剪试验统计结果，淤泥的黏聚力在10～15kPa之间，平均值为12 kPa，内摩擦角在2～7°之间，平均值为4°。淤泥质土黏聚力在12～18kPa之间，平均值为15 kPa，内摩擦角在4～10°之间，平均值为6°；根据相关工程经验，武汉地区湖积相软土的不固结不排水抗剪强度总体较低，一般在5～25kPa之间。
（4）渗透性差、固结速度慢
湖相积软土的渗透系数一般在1×10-6～1×10-8cm/s，属低渗透性。在工程中一般认为饱和软黏性土属于相对隔水层，土体排水条件差，软土在自重应力和附加应力的作用下固结速率较慢，故工程完工后在荷载作用下容易发生长期的变形和沉降。
（5）土体结构性较强
湖相积软土的灵敏度一般在3～16之间，属高灵敏度。因软土具有显著的结构性，土体一旦受到扰动，其结构易受影响，土体强度就会大幅降低，在剪应力的作用下，土体会发生缓慢而长期的剪切变形。
3、湖积相软土的地基处理措施
（1）换填垫层法
换土垫层法简称垫层法或换土法，如砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、粉煤灰垫层、矿渣垫层以及用其他性能稳定、无侵蚀性的材料做的垫层等。换土垫层法可有效提高软土地基的承载力、减少地基沉降，同时还可以加速软土的排水固结。
武汉现有湖泊附近的陆地通常分布有薄层软土，该软土层厚度一般在1～3m之间，最大厚度可达5m，其下一般为黏性土硬壳层或老黏性土。对于这种浅层软土分布区，一般轻型建（构）筑物宜采取换填法或部分换填法。
（2）挤淤置换法
挤淤置换法是依靠换填材料的自重以及借助于其他外力强夯或卸荷等，使软土遭受破坏后被强制挤出而进行的换填处理。根据目前的工程实践，挤淤置换地基使用于厚度在10m以内的流动性大，无硬壳层的大面积流塑状淤泥的地基处理。武汉地区浅部淤泥层一般在5～8m以内，常用抛石挤淤的措施来处理轻型建（构）筑物（如一般道路、排水管道等）的软土地基，即抛投一定数量的片石，通过片石的自重将淤泥挤出地基底部以取得换土的效果，抛石挤淤具有造价低、工期短的特点。 （3）水泥土攪拌法
水泥土搅拌法原名为“深层搅拌法”，所谓“深层”搅拌法是相对于“浅层”搅拌法而言的，是利用特制的机械在地基深处就地加固软土，而无需将土挖出，其加固深度通常超过5m，根据武汉地区的施工经验，水泥土搅拌法最大有效加固深度可达15m。
水泥土搅拌加固的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程，当水泥拌入软土后，水泥颗粒表面的矿物就会与软土中的发生水解和水化反应，生成水化铝酸钙、水化硅酸钙等化合物，这种反应会把大量的自由水以结晶水的形式固定下来，从而提高软黏性土的土体强度。
水泥搅拌桩施工中按照水泥固化剂的固液态分为浆液搅拌法（湿法）和粉体搅拌法（干法）。固化剂一般选用普通硅酸盐水泥，外加剂可选择三乙醇胺、石膏等。通过在现场采取的拟处理软土试样，在实验室中进行水泥与土的配合比试验。选择合适的水泥掺量、外掺剂等，水泥的掺入比一般在15～20%之间，湿法的水泥浆水灰比可选用0.5～0.6。桩体的抗压强度按照水泥土的无侧限抗压强度进行设计，桩径一般选用500mm，桩体的平面的布置要按照正方形和等边三角形进行布设。
根据湖北省地方标准《建筑地基基础技术规范》，水泥土搅拌桩适用于七层及以下的民用建筑或相当的工业建筑的地基处理，用于处理泥炭土、有机质土、PH质小于4的酸性土、塑性指数大于25的黏土，或在腐蚀环境中以及无工程经验的地区使用时，必须通过现场和室内试验确定其适用性。
上世纪90年代，水泥土搅拌桩复合地基在武汉市广泛使用，尤其在多层民用建筑中取得了良好的技术经济效果。但是近年来随着地下水的普遍下降而导致的大面积软土沉降，直接采用水泥土搅拌桩复合地基的部分老旧多层建筑出现了沉降变形，从而影响建筑物的正常使用。在目前的建筑施工中，由于上部建筑物的荷载普遍较高，而水泥土搅拌桩复合地基提供的承载力相对较低，且其施工质量在深厚软土中难以控制，水泥土搅拌桩在城市建设中往往作为基坑支护止水帷幕、基坑支护被动区加固以及桩基承台附近软土加固措施。
（4）排水固结法
排水固结法，由于软土的压缩性高，透水性差，在建筑物荷载作用下会产生相当大的沉降和沉降差，由于排水条件差，软土沉降的延续性很长，有可能影响建筑物的正常使用。同时由于其强度低，地基承载力和稳定性往往不能满足工程要求，排水固结法就是处理软土地基的有效方法之一。
排水估计法的设计，主要是根据设计荷载的大小、地基土的性质以及工程要求等，选择竖向排水井的类型、确定其直径、间距、深度和排列方式，确定预压荷载的范围，大小和预压时间。饱和软弱黏性土地基在荷载作用下，孔隙中的水被慢慢挤出，孔隙体积随之减小，地基发生固结沉降变形，随着超孔隙水压力逐步消散，有效应力逐步提高，地基土的强度逐步增长，地基通过一定时间的预压能满足建筑物对变形和稳定性的要求。
武汉地区湖积相软土不同于长江一级阶地冲积成因软土，深厚软土中一般没有薄砂夹层分布，土体本身排水性能非常差，因此在排水固结过程中需要设置竖向排水井。排水井的设置主要用于改变地基原有的排水条件，增加孔隙水的排水通道，缩短排水距离，与地面排水砂垫层组成排水系统。排水井可选用普通砂井或袋装砂井，也可采用塑料排水带。
排水固结可选用堆载预压法，也可采用真空预压法。堆载预压法在加载预压过程中土体会向四周的产生侧向变形，一方面土体强度在提高，另一方面土体所受的剪切力也在增大，当剪应力超过土的抗剪强度时，土体就会发生破坏，因此在堆载过程中需要控制加载速率，防止土体侧向挤出。而真空预压法则不必控制加载速率，可连续抽真空至最大真空度，从而缩短预压时间，但真空预压的有效处理深度相对较小。对于上部荷载较大，对承载力和变形要求较高的建筑物，在工程实际中往往采用真空预压联合堆载预压法。
近年来，铁四院在武汉四新片区、中南市政院在南太子湖地区采用真空预压联合堆载预压法对深厚软土进行地基加固取得了良好效果，其经济效益比其它方法更具明显优势。
结语：
根据武汉地区湖积相软土的空间及地层结构特点，不同荷载的建（构）筑物可采用不同的地基处理措施。在浅层软土分布区，一般道路、排水管网等轻型建（构）筑物可采取换填法、部分换填法或抛石挤淤法对软土进行地基处理；在深厚软土区，对于上部荷载大不、对变形要求较高的建（构）筑物可采用真空预压联合堆载预压法进行地基加固；对于上部荷载较大的建（构）筑物，宜采用桩基来承担上部荷载，并选用水泥土搅拌桩对基承台附近的软土进行加固；对于地下水位较高的基坑工程，一般选用水泥土搅拌桩作为基坑支护止水帷幕，并对基坑支护被动区的软弱土体进行加固。
参考文献：
[1] 陈志浩，陈少平，吴礼生.武汉地区软土特征的实验分析[J]：974-976.
[2] 卢怀，马时冬.深厚软土路基处理技术新进展[J].公路，2012，（9）：54-56.
[3] 王猛.抛石挤淤软土路基碾压效果评价分析研究[D].辽宁工程技术大学，2012.