沿海地區軟土地基處理淺析

肖昌仁

近幾年,經濟的發展帶動了福建等沿海地區的迅速發展,由于該地區地質分布有含水量大、壓縮性高、承載能力低的較厚軟土薄弱層,對工程設計帶來極為不利的影響,稍微地質勘察不詳細或設計形式不對,都可能引起道路橋梁等結構物的過大沉降、傾斜甚至倒塌。

1 工程案例概況及地質分析

泉州市濱江路南段(39號路到南環段)位于泉州市豐澤城東片區,沿洛陽江西岸布置,沿岸主要地貌為沖海積平原,地表多為淤泥所覆蓋,場地地貌單元屬海灘。本段特殊性巖土為軟土,軟土主要為有機質高液限粘質土。有機質高液限粘質土沿線均有分布,揭露厚度變化大,層厚0.8 m～18.20 m,流塑狀為主。該段軟土具有天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、有機質含量高、透水性差、力學性質差等特征,對路基及涵洞基礎工程沉降、穩定有較大影響,必須進行加固處理以滿足路基穩定和工后沉降要求。場地內存在淤泥厚為0.80 m～18.20 m,其承載力標準值小于80 kPa,在7度區淤泥可能產生震陷,應采取相應的工程處理措施。

2 軟土地基處理方案比選

1)換填。換填法適用于無硬殼層,軟土厚度不大于3 m的地基處理,優點是直觀、高效、不留后患,施工不受工期限制;缺點是處理深度淺,當處理深度大于3 m時,處理費用較高,不經濟,且存在棄土(淤泥)占地、環境污染的問題。2)拋石擠淤。拋石擠淤適用于常年積水的洼地,排水施工困難,表土呈流動狀態,厚度較薄,片石能沉底部的厚度小于4 m的軟土路段。其優點是直觀、高效、不留后患,施工不受工期限制;其缺點是處理深度淺。3)預壓結合塑料排水板(袋裝砂井)。塑料排水板(袋裝砂井)是人為地在軟土層內造成滲水通道、超荷載及路堤填土自重預壓下將加快軟土層排水固結。預壓結合塑料排水板(袋裝砂井)處理軟基,目前應用較廣,比較成功,也較為經濟,是目前深層軟基處理技術措施中費用最低的一種方法。但預壓排水固結法存在施工工期長(預壓期為18個月以上),當軟土層內為承壓水且存在透水層時施工難以控制,施工效果不好等缺點。4)真空堆載聯合預壓法。真空堆載聯合預壓法采用真空負壓作為預壓和超載預壓的荷載,一般與常規的排水固結法結合使用。該法適用于滲透性很小的淤泥質土與飽和軟黏性土地基,特別是超軟地基。真空預壓法不需要堆載,省略了加載和卸載的工序,縮短了預壓時間;其次真空預壓法所產生的負壓使地基土的孔隙水加速排出,縮短了固結時間。該法是一種設計先進、技術成熟的方案,可滿足緊張工期的要求。該法特點:處理深度大,固結速度快,縮短軟基處理預壓期,但施工工藝較復雜;若軟基地層大范圍夾有砂層含水層,應慎用,否則需先進行泥漿攪拌樁作帷幕進行封水處理后,方可采用本法。5)水泥攪拌樁。攪拌樁與軟土層共同形成復合地基,故樁底應打在持力層上,形成支承樁,才能發揮效用,對未能打到持力層上的懸浮樁,工后沉降仍比較大,且受施工工藝等條件的限制,處理有效深度超過13 m后,樁身強度難以保障。其優點是施工工期短,后期沉降小,施工進度比較易控制,施工技術成熟;其缺點在于處理深度有限,需要采取復噴復攪工藝才能確保下部樁身質量,要加強施工質量控制,需對成樁進行檢測,造價較高。6)水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)。CFG樁由碎石、石屑、粉煤灰摻適量水泥用樁機具制成的具有可變粘結強度的樁型。利用樁和樁間土一起通過褥墊層形成的CFG樁復合地基。這種復合地基,由于承載力提高具有很大的可調性,沉降變形小,其優點在于處理效果好,使用范圍廣,地基承載力提高較快,有效加固深度大,可達25 m,工期短,工后沉降小;其缺點在于施工工藝復雜,要加強施工質量控制,需對成樁進行檢測,工程造價相對較高。7)擠密碎石樁。碎石樁適用于對變形控制要求不十分嚴格的飽和黏土地基加固。其優點在于地基處理效果可靠,同時兼有排水固結和復合地基特征,處理液化地區效果好;其缺點在于施工工藝復雜,要加強施工質量控制,需對成樁進行檢測,不宜處理特軟地基,工程造價較高。8)擠密石灰樁。其優點在于地基承載力提高較快,工期短,工后沉降小;其缺點在于施工工藝復雜,需做試樁,工程造價很高。9)強夯法。其優點在于施工較為簡單,處理效果可靠,對表層有雜填土軟土、液化土地基處理效果好,工程造價低;其缺點在于施工噪聲、污染大,處理深度有限,一般不超過9 m。

3 軟基處理方案選擇

本項目軟土地基設計在考慮軟土的實際情況,比如軟土的分布范圍、厚度,路基填土高度,所處位置(橋頭、涵洞、通道、一般路堤)及工程可能允許的工期(8個月～10個月)等各方面因素的基礎上,不同的地段采取了不同的加固措施。

1)對無硬殼層,軟土厚度不大于3 m淺層一般路段的地基采用挖除淤泥換填砂礫進行處理;對海域灘涂段,考慮潮水的影響采用拋石擠淤進行處理。2)對硬殼層較厚,軟土厚度不大于3 m淺層地基和軟土厚度大于3 m深層地基的處理:地基處理深度不大于13 m的地段,填土高度小于5.0 m地段,采用漿噴樁+等載預壓的處理;地基處理深度大于13 m的地段或填土高度大于5.0 m,地基處理深度不大于13 m的地段,采用水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)+等載預壓的處理。3)過渡段路基:位于一般軟基和橋頭、涵洞軟基的銜接處,中、小橋過渡按長25 m計,涵洞過渡按長15 m計。水泥土攪拌樁適用于處理正常固結的淤泥深度不大于13 m的地基。CFG樁適用于處理正常固結的淤泥深度大于13 m或填土高度大于5.0 m,地基處理深度不大于13 m的地基。

4 結語

沒有牢靠的基礎,道路橋梁等結構物的安全使用就無從談起。軟土地基的存在影響著基礎設計的形式,具體采用何種地基處理方案和基礎形式又與軟土埋深、層厚有關,只有對存在軟土地基的沿海場地地質進行詳細勘察,查清場地地形、地貌以及水文地質情況,精心設計,反復研究,認真進行沉降和穩定驗算,根據不同的工程性質和地質特征,比對方案,采取最佳處置辦法,才能設計出安全、合理、經濟的道路橋梁等結構物。

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