談軟土地基處理分析及解決措施

范黎莉

1 條件資料

項目所處的場區淺層地基土為粉質粘土，但厚度較小，具中等壓縮性，均在2 m以內，其下為較厚的高含水量、高壓縮性、高靈敏性、低強度的軟土層，工程地質條件差，且大部分是種植土地，強度較低，只有5 t～6 t，不能滿足道路建設和管道鋪設的強度及沉降要求，必須進行軟基處理。采用技術可行、經濟合理的軟土處理方案同時兼顧管道的鋪設處理方案，是本項目的關鍵。以下將針對本項目軟基處理的重點，從軟土地基處理措施及軟土地區管線設計處理措施兩方面做專題分析，以確定最佳的解決方案。

2 軟基處理方案設計及比選原則

2.1 設計標準

軟基處理以工后沉降、穩定及地基承載力為控制指標。

1)路基工后沉降(規定路面設計使用年限15年內)。橋頭路基:主干道不大于0.10 m;一般路段:主干道不大于0.30 m。對于橋頭填土高度小于2.0 m的路段，根據開發進度，可先設過渡型路面，等沉降穩定后再鋪設正式路面以減少工程投資。

2)穩定標準。穩定驗算時，采用圓弧條分法按路堤施工期及營運期的荷載分別計算穩定安全系數。施工期:采用直剪快剪(不固結不排水)指標，其容許值為1.10。運營期:采用固結快剪(固結不排水)指標，其容許值為1.20。

3)承載力。一般路段大于60 kPa;橋坡等高填路段需80 kPa～100 kPa。

2.2 方案比選原則

1)在考慮軟基處理方案時本著技術先進、經濟合理、施工可行的原則。

2)軟基處理方案力求達到因地制宜、就地取材、保護環境、節約資源、安全實用的最佳效果。

3)施工方法成熟，工藝簡便可靠，加固效果好，滿足規范和使用要求。

4)經多方案比較，充分論證，各取所長，選用最合適的處理方法。

3 道路軟土地基處理方案比選

目前公路及城市道路地基處理常用方法有置換法、預壓排水固結法、復合地基法(本文所指復合地基含樁式路堤PTC，PTCC等，下同)及動力固結、密實法四類。

置換法主要是針對淺表層軟土，主要有以下幾種方法:

1)換填石灰土;

2)換填(或嵌擠)碎石;

3)拋石擠淤。

3.1 置換法處理淺薄層軟基方案比選

表1 置換法處理淺薄層軟基方案主要技術經濟比較表

預壓排水固結法及復合地基法主要是針對較深層軟土地基，排水固結法主要有以下幾種方法:

1)等(超)載預壓;

2)砂墊層+土工布+等(超)載預壓;

3)袋裝砂井(或塑料排水板)等(超)載預壓;

4)豎向排水(袋裝砂井或塑料排水板)+真空預壓。

置換法處理淺薄層軟基方案主要技術經濟比較表見表1。

經施工工藝、造價、環境影響及處理效果等綜合比較后認為，采用開挖換填碎石(或嵌擠碎石)施工簡便，質量易控制，雖然造價較高，但項目所處區域碎石土、宕渣來源比較豐富。針對工程具體特點，對于河塘路段，推薦采用全部挖除淤泥，換填、嵌擠碎石、宕渣，以解決河塘路段若采用其他處理方法將產生不均勻沉降和剛度不同的問題。

3.2 預壓排水固結法處理較深層軟基方案比較

1)加載系統比選。一般填土(等、超載)加載預壓雖然施工工藝簡單，不需特殊材料，對環境影響小，但因本項目一般路段道路設計標高較低(規劃標高為+4.0 m左右)，若不超載的話其預壓加載效果很差，排水固結效果差，預壓期很長，若采用超載土方預壓，因受穩定性影響，加載速率受到很大限制，工期很長，且卸載時土方需二次搬運，另外項目所在地土源也很緊缺。真空預壓加載無穩定問題，可一次加載到設計值，可大大加快工程進度，且無二次搬運土方問題，非常適合本工程的軟土深厚、滲透率低、穩定性差、處理范圍大、土源稀缺等地質條件和工程條件。浙江省內也有豐富的施工經驗和成熟的施工隊伍。

2)豎向排水系統比選。袋裝砂井，當地施工經驗欠缺，質量不易控制，易產生斷樁，且費用較高，本項目不推薦。塑料排水板，工藝成熟，費用較低，施工速度快，質量易控制，當地有豐富的施工經驗和成熟的施工隊伍，故豎向排水系統推薦塑料排水板。

3)塑料排水板+真空預壓排水固結法的原理。真空預壓法系統將不透氣的薄膜鋪設在需要加固的軟基表面的砂墊層上，借助氣流泵和埋設在墊層中的管道，將膜下土體間的空氣抽出，形成真空，使土體排水而壓密。鋪膜前，大氣壓力Pa作用于孔隙水上，對土體不起壓密作用。鋪膜后，Pa作用于膜上，膜下由于抽氣產生真空吸力Po，使膜下大氣壓力降至Pv(Pv=Pa－Po)，膜內外存在壓差Pa－Pv=Po，使膜緊貼墊層。也由于土體墊層和塑料排水板間的壓差，自由水發生滲流，使孔隙水壓力降低，有效應力增加，土體固結，強度增長。塑料排水板起著傳遞真空度和排出土中水的作用，故有效作用范圍可深達排水板的底部。當密封膜內真空達到80 kPa時，膜內外大氣壓差相當于約4 m高的填土荷載(路堤填料密度19.5 kN/m3)。另外，通過塑料排水板的豎向排水通道，抽真空期間地下水位將大幅下降，使得部分土體浮容重變成濕容重，對地基而言相當于增大了當量的荷載強度，起到加速土體固結的作用。

4)塑料排水板+真空預壓排水固結法的適用范圍及效果。盡管真空預壓法施工工藝較復雜，施工要求較高，但工藝成熟，對大面積低滲透性、高含水率和高壓縮性深厚軟土處理效果顯著，處理成本相對較低，工期相對較短。本項目經初步核算，總沉降達1.0 m～1.5 m左右，真空度維持在80 kPa以上，4個～6個月即可達到70%～80%的固結度，即可卸載，處理后地基承載力大于60 kPa，工后沉降可控制在0.3 m以內。

5)推薦方案。本項目推薦:塑料排水板+真空預壓排水固結法。

4 道路軟土地基處理方案比選結果

通過以上分析比選，推薦以下方案作為道路軟土地基的主要處理方案:

推薦采用塑料排水板+真空預壓法處理。

此方案適用于工程范圍內的道路一般路段軟基處理。其具有造價相對低、工藝成熟、不需大量超載土方和卸載二次搬運土方、無穩定問題以及管線埋設方便等優點，而且一次處理面積大(單塊處理面積越大，越易獲得好的氣密性、高的真空度，根據現有的材料和設備，加固面積已可達到30000 m2)，可有效加快軟土的排水固結，有效縮短工程的總工期，適合項目處理范圍大，軟土層深厚、地層無透水層以及土方填料來源稀缺等特點，是本工程的主要處理方案。

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