摘  要  福建山区铁路沿线的软弱土主要有以下4种基本类型：（1）山问谷地相软弱土；（2）非沉积型软弱土；（3）河漫滩相松散砂层；（4）工程弃填土。分析了各种软弱土的成因及工程特性，给出了各种软弱土路基的处理措施。

    关键词  福建山区铁路沿线  软弱土  分类  工程特性

1  概述

    福建山区铁路主要有鹰厦线、外福线、漳龙线、赣龙线、横南线等，线路所经地貌单元以丘陵、中低山为主，地震动峰值加速度为<0．059～0．109，沿线分布有各种类型的软弱土。

    本区属亚热带湿润季风气候，西北有山脉阻挡寒风，东南又有海风调节，温暖湿润为气候的显著特色。年平均气温为15℃～22℃，从西北向东南递升。一月平均气温为5℃～13℃，七月为25℃～30℃；极端最低气温为一9．5℃；极端最高气温为43．2℃。无霜期为240～330天。年平均降水量为800～1 900 InIn。每年5～6月降水最多，夏秋之交多台风，常有暴雨。

    软弱土的概念：具有低强度和高压缩性的土层。软弱土与软土定义有所不同，国家标准《岩土工程勘察规范》中规定，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应判为软土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭土等，其压缩系数大于0．5 MPa～，不排水抗剪强度小于30 kPa，具有如下特点：天然含水量大，压缩性高，天然孔隙比大，抗剪强度低。第九届亚洲地区力学基础工程会议上，M．Kaman在地基总报告中把软土定义为：标贯击数小于4，无侧限抗压强度小于50 kPa，含水量大于50％的黏性土和标贯击数小于10、含水量大于30％的砂性土。本文所称软弱土侧重于其工程特性，把具备强度低、压缩性高，地基上可能出现有害、过大的变形与强度不足的土层均归类为软弱土层，并建议以M．Kaman的定义作为其定量判定标准。

    软弱土的分类：（1）软塑、流塑状态的黏性土层；（2）松散状态的砂土层；（3）未经处理的填土；（4）其他高压缩性土层。

    软弱土地基处理不当会造成地基失稳、沉降过大或不均匀沉降，对构造物造成不同程度的破坏。对于不同的工程而言，地基的软或硬都是相对的，与土质和工程性质分不开。只要地基可能出现有害、过大的变形与强度不足等问题，都应认真进行沉降和稳定验算。根据不同的工程性质和要求，采取不同的处置办法。在勘察中应查明软土地基分布、类别和工程性能，进而根据工期、投资的要求，选择合适的处理方案。

2沿线软弱土分类及工程特性

    根据各种软弱土的成因及工程特性，沿线软弱土主要分为以下4种基本类型。

2．1  山间谷地相软土

    本类软弱土较为常见，主要为坡一洪积的粉质黏土、黏土、淤泥质黏土等，问夹砂或硬黏土透镜体，分布于沟谷较开阔且沟底纵坡较缓地段、山问洼地、水库库区两侧山洼地段、河流弯曲地段、冲沟与河流汇合地段、支沟与主沟交汇地段等。其沉积特征为：分布面积小，多呈透镜状或鸡窝状分布；靠山边浅，谷地中心深；厚度变化大，多在0．5～8 m问；颗粒由山前到谷地中心逐渐变细；下伏硬底坡度大。其成因主要是由于当地的软岩风化物和地表的有机物质经过流水的搬运，沉积于地形的低洼处，并经过长时间的饱水软化，以及微生物的分解作用而形成。

    除具有一般软土含水量高、孔隙比大、压缩性高、渗透性差、固结时间长等工程特点外，又具有其自身的一些特性。

    （1）成分复杂：组成成分多样复杂。

    （2）分布不均匀：由于山区地表高差较大，加上基岩大都埋藏较浅且岩面倾斜，使得软土随地势变化呈现不连续分布状态。一些沟谷段，其水平分布面积和总厚度都不大，但相距仅几米厚度可能相差近10 m。由于软土层的厚薄不匀、软硬不一，软土地层本身的坡度又较大，使得同一场地软土的承载力和沉降变形也会有很大的差异，极易造成路基的变形和破坏。

    （3）隐蔽：山区软土成因类型中以坡洪积相分布最广，沉积过程中常有腐殖质夹层及一些透镜体形成。由于成分不同，导致其渗透性也有差别，在这些深度不同的夹层处常易形成饱水带，使得土体长期浸水并进一步软化，大大消弱了路基的承载力，常导致路基沉陷。同时，软土在地表长期与周围大气环境相连，加上降雨形成的集中地表径流的影响，使得软土在自然界风化、淋蚀作用下形成一硬壳层，导致了软土具有较强的隐蔽性。

（4）物理力学性质的特殊性：对于以软黏性土、淤泥性土为主，而淤泥和泥炭土较少的山区软土，由于其成分和分布的不均匀性及其特殊的地域性，使得它与别的成因类型软土的物理力学性质有所差异（如表1所示）。

2．2非沉积型软弱土

    非沉积型软土较为少见，其成因与特殊地形、地质和地下水赋存条件有关。如局部洼地、沟谷地带，地表水汇聚下渗并滞留而成为地下水饱和带。在水长期浸泡作用下，各类软岩（如炭质粉砂岩、泥岩、页岩、凝灰质粉砂岩、云母片岩、花岗岩）的全风化层及其坡残积黏性土，由于亲水矿物含量高而容易发生软化，最终形成软弱土。

    其分布具有不均匀性，平面范围和厚度均不连续。分布范围一般不大，厚度变化大，一般为1～6 m。由于组成物质来源不同，软弱土颜色、成分差异很大：炭质岩地区常为灰黑色、灰色黏性土；凝灰质粉砂岩地区则多为青灰色、灰紫色黏性土；云母片岩地区多为褐黄、褐灰色黏性土；花岗岩地区则多为灰白、褐黄色黏性土。其成分复杂，土质不纯，既有经过短距离搬运的坡残积霸錾播质黏土（夹较多碎石、角砾，局部夹块石），又有未经搬运的岩石风化层。

    该类土的最大特性是天然含水量高，但天然孔隙比较软土为小（盯。=100～150 kPa）。由于该类土与相邻硬层在颜色和成因上相似，在野外仅依据目测较难区分。

2．3河漫滩相松散砂层

    呈带状间断分布于沿线主要河流两侧，多为新近冲洪积而成的粉、细砂，灰黄、褐黄色，松散，湿一饱和，偶夹褐灰色薄层状黏性土。厚度一般1～4 m，标准贯入试验实测击数一般<8击，盯。=90～120 kPa。自近河道处向河岸方向厚度逐渐变小，基底坡度一般不大，其下硬底多为卵砾石层。

2．4工程弃填土

    分布于沿线半路堑靠河侧或隧道进出口附近沟谷，主要是工程兴建过程中的弃土，一般不含杂质或含杂质很少。半路堑河岸地段弃填土多呈狭长带状分布，厚度变化大，成分混杂（由碎石土、砂类土、黏性土等几种弃土组成），层底坡度较陡；隧道进出口附近沟谷地段弃填土分布范围一般较大，其成分相对单一，多为隧道弃渣，以块石、碎石为主，相对而言其厚度变化不大，层底较平缓。

    当其组成物质以粗颗粒为主、堆填时间在10年以上时；或组成物质虽以细颗粒为主，但堆积时间在20年以上时，一般称为老弃填土。当堆积年限低于上述年限时，一般称为新弃填土。工程弃填土的工程性质主要取决于其均匀性和密实度。在堆填过程中，未经人工压实，或堆填时间较短的填土，由于其结构疏松，压缩性大，强度低，并具有浸水湿陷性，一般密实程度较低。堆填时间较长，由于土的自重压密作用，具有一定的密实度和强度。

    从沿线调查情况看，大部分工程弃填土，堆积条件、时间、物质来源和物质成分相当复杂，分布范围和厚度、性质的变化缺乏规律性，带有极大的人为随意性，往往在很小范围内变化很大。特别是新弃填土普遍结构疏松，是一种欠压密土，具有较高的压缩性，往往还具有浸水湿陷性，其密度多变，欠均匀，强度较低，压缩性高，遇水容易湿陷，荷重易变形。

3软弱土路基处理措施

3．1  山间谷地相软土的处理措施

    当软土厚度较小（<3 m）时，一般采取挖除换填的方法。利用山区大量存在的透水性较好的砂类或碎石类土作为软土的换填物。当软土层较厚且难以清除时，在交通便利地区，建议采用搅拌桩进行处理，该法加固效果好，施工速度快。在交通条件比较差的山区，原料的运输费用会成倍增加，施工速度快的优势也会受到影响，此时可采用碎石桩进行加固处理。小桥涵基础可采用预制小方桩。在邻近河道或处在冲、洪积扇前缘的软土路段，土的含水量一般较大，应尽量把软土清除，用透水性强的土质换填，提高路基的渗透能力。常年积水，表层无硬壳，软土液性指数大，片石能沉至下卧硬层的地段可采用抛石挤淤法处理。在冲、洪积扇前缘的地下水溢出带，不应截断地下水路，应采取相应措施使地下水顺利排泄，以免给未来的铁路运营埋下安全隐患。

3．2非沉积型软弱土的处理措施

    路堤较高时，宜在坡脚设置侧向约束设施，以防止路堤整体沿软弱土底部横坡向外发生侧向滑移。由于地层渗透性差，且多含碎石、角砾，路基可采用碎石桩进行地：募机理为复合地基，同时兼起类似于砂井的排水作用。该类软弱土的存在与地下水关系密切，应加强地表、地下排水，全段应设置有效的截排水系统，必要时在靠山侧设置截水盲沟，路堤本体内设置支撑渗沟；由于其分布的不均匀性，厚度及强度均变化较大，应采取措施防止地基不均匀变形。

3．3  河滩相松散砂层的处理措施

    该类软弱土一般具易液化性，根据《铁道工程抗震设计规范》的有关规定，在地震动峰值加速度≥0．109地区分布液化砂土时，路基设计应根据具体填方高度，确定是否需要进行地基加固或设置反压护道。路堤填料应选用抗震稳定性较好的土，不宜用粉砂、细砂、黏砂、黏粉土、黏土和有机土；当受条件限制采用上述填料时，应改良土质或采取加固措施。桥涵设计中应采取适当抗震加固措施，在抗震验算时应对该层力学指标进行折减。松散砂层厚度不大时一般采用挖除换填法、注浆法处理；厚度大时可采用振冲碎石桩、振冲挤密砂桩处理。

3．4工程弃填土的处理措施

    填土厚度小且分布范围不大时可根据实际情况选择挖除换填、浅层灌水泥浆、表层片石挤密等方法处理；厚度小、分布大时，选择振动压实法、重锤压实法、表面碾压加固法处理；填土厚度及分布范围均较大时，可结合工点特征，选择强夯法、振动水冲法、灰土井柱法、挤密桩法、生石灰桩法等进行加固处理。半路堑地段靠河侧增建第二线，当场地狭小、填土厚度大时，可采用桩基托梁上承衡重式挡墙、桩板墙进行支挡，必要时结合预应力锚索（杆）。

4  结束语

    软弱土在福建山区铁路沿线较为常见，其工程性能一般较差，分布及厚度变化大，处理不当容易出现路基失稳或产生过大变形。应采取多种勘探手段进行详细全面的勘察，查清软弱土的工程性质、分布范围及基底横坡形态，设计中应根据其类别和工程特征选择相应处理措施。