濱海地區(qū)公路軟基處理方案設(shè)計

郭培培 孫曉軍 陳健

（1、3青島市公路規(guī)劃設(shè)計院，山東 青島 266100 2、浙江交科工程檢測有限公司，浙江 杭州 311215）

⒈工程概況

雙高公路位于青島市膠州灣畔，是高新區(qū)連接主城區(qū)、機(jī)場、火車站的快速通道，是雙向六車道一級公路，設(shè)計車速60km/h，路基寬度32m，路線全長7.6km。

工程所在地質(zhì)屬于濱海相淤泥粘土，具有高壓縮性，高靈敏度，欠固結(jié)（Pc

⒉工程地質(zhì)

工程所處區(qū)域，為粉砂淤泥質(zhì)海岸地貌，地下水位埋深0.0m～4m。區(qū)內(nèi)為淤泥質(zhì)海灘，地表以下自上而下為：①素填土：黃褐色，以粘性土為主，含砂礫，多為蝦池、鹽田壩體，少數(shù)主要壩體底部筑有沙袋、碎石塊。厚度0.5m～5.6m。〔σ0〕＝110kPa。②淤泥、淤泥質(zhì)亞粘土：青灰色～灰黑色，軟塑～流塑，局部有機(jī)質(zhì)富集，上部多為蝦池底部有機(jī)腐殖質(zhì)，臭味重。厚度大于5m。〔σ0〕＝60kPa；②－1層淤泥質(zhì)亞粘土，軟塑，青灰色。〔σ0〕＝60kPa。②－2層亞粘土，軟塑～硬塑，黃褐色。〔σ0〕＝120kPa；③-1層亞粘土：黃褐色，灰黃色，濕～飽和，可塑～硬塑。夾薄層狀粉砂及細(xì)砂透鏡體。其中①、②、②－1、②－2層工程土石分級為Ι級土；③層工程土石分級為Ⅱ級土。

⒊軟基處理方案設(shè)計及比選

3.1 真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓方案

真空預(yù)壓是利用大氣負(fù)壓代替堆載對軟基進(jìn)行預(yù)壓，使軟基里的孔隙水固結(jié)排出，達(dá)到消除沉降，提高土體強度的目的。真空與堆載預(yù)壓兩者區(qū)別在于加載方式不同，真空預(yù)壓方案是利用快速抽真空，形成大氣負(fù)壓，起到快速加載的效果，可以在3～5天達(dá)到80kPa以上的加載效果，并且不發(fā)生加載穩(wěn)定問題，土體不發(fā)生剪切滑動破壞等工程事故，而堆載預(yù)壓達(dá)到80kPa以上的加載效果，需要大量搬運土石方，由于擬加固的土體強度較小，為了保證加載過程中土體的穩(wěn)定，堆載預(yù)壓不可能一次加載，需要分2～3級分級加載，并且達(dá)到與真空預(yù)壓相同的軟基處理效果以后，需要大面積卸載，進(jìn)而將產(chǎn)生大量的棄土石方，而真空預(yù)壓不存在卸載問題。

真空預(yù)壓施工技術(shù)要求及工藝：

（1）鋪設(shè)砂墊層之前，進(jìn)行場地地表水疏干整平場地，鋪設(shè)一層土工布及一層雙向拉伸塑料土工格柵，其上鋪設(shè)工作墊層。

（2）密封壓膜溝深度必須切斷透水層，最淺進(jìn)入不透水層頂面以下0.5m，邊坡宜為2:1。

（3）開挖密封壓膜溝時，塑料排水板不剪斷，應(yīng)沿溝邊向上插入到砂墊層中至少0.2m。

（4）用素粘土回填密封溝和填筑覆水圍埝。

（5）打設(shè)塑料排水板的平面間距偏差不得大于5cm，垂直度偏差不得大于1.5%，拔管后露出地面的塑料排水板長度為20cm。

（6）密封膜采用三層聚氯乙烯簿膜，要求在工廠熱合一次成形。

（7）真空預(yù)壓是指膜內(nèi)真空度不低于650mm汞柱，抽真空有效時間90天，最終按照卸載標(biāo)準(zhǔn)確定。

（8）每個真空預(yù)壓區(qū)周圍設(shè)置粘土圍幕，用素粘土漿液打設(shè)粘土圍幕，要求其滲透系數(shù)小于5X10-8cm/s。

（9）真空預(yù)壓卸載標(biāo)準(zhǔn):按實測沉降曲線推算的固結(jié)度大于90%；連續(xù)10天實測沉降速率不大于1.5mm/天。

（10）進(jìn)行真空聯(lián)合堆載預(yù)壓時，先進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空壓力達(dá)到設(shè)計要求并穩(wěn)定后，進(jìn)行堆載，并繼續(xù)抽氣，堆載時需在膜上及膜下各鋪設(shè)一層土工布。

（11）堆載預(yù)壓在加載過程中應(yīng)控制加載速率，最大豎向變形量不應(yīng)超過10mm/天，邊樁水平位移不應(yīng)超過4mm。

此方案工期、造價及處理效果具體如下：

（1）工期：施工準(zhǔn)備（包括整平場地，設(shè)備進(jìn)場，鋪設(shè)工作墊層及排水砂墊層，打設(shè)塑料排水板，然后鋪設(shè)密封膜）約1月，真空預(yù)壓約3月，總工期約4月。

（11）造價：每平米綜合單價354元。

（11）效果：平均固結(jié)沉降量為0.9m，使用期殘余沉降量小于0.3m，地基回彈模量大于50MPa，地基承載力達(dá)到100kPa以上。

3.2 水泥攪拌樁復(fù)合地基方案

原理是在軟土地基中攪拌摻入一定量的水泥等固化劑，使之固化，利用水泥和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的地基，進(jìn)而提高土體的強度，該方案結(jié)構(gòu)、工期、造價及處理效果具體如下：

（1）結(jié)構(gòu)：將現(xiàn)有場地地表水疏干，進(jìn)行場地整平，鋪設(shè)一層土工布及一層土工格柵，鋪設(shè)工作墊層及砂石褥墊層，打設(shè)水泥攪拌樁，水泥攪拌樁與樁間土復(fù)合受力，形成水泥攪拌樁復(fù)合地基。進(jìn)而提高地基的強度。水泥攪拌樁樁徑0.5米，正三角形布置，間距1.2m，面積置換率約為15%，打設(shè)深度為7.5米。

（2）工期：施工準(zhǔn)備3個月，大面積施工4個月，大面積施工完成以后需3月的水泥土強度增長的齡期方可進(jìn)行下一道工序的施工，總工期將超過10個月。

（3）造價：每平米綜合單價551元，本工程所處濱海地區(qū)的地下水含有硫酸鹽，采用抗硫酸鹽水泥。

（4）效果：使用期殘余沉降量小于0.3m，地基回彈模量大于50MPa，地基承載力達(dá)到100kPa以上。

3.3 強夯塊石礅復(fù)合地基方案

該方案適合于處理淺層的軟土地基。大于3米的深層軟基，采用該方案無論從經(jīng)濟(jì)上或者處理效果上比較，都是不太合適的。由于本工程軟基的自然強度低，軟土的自然不排水抗剪強度為20kPa左右，對作為形成塊石礅礅體的側(cè)向約束很小，在軟土中可能形成的塊石礅礅體直徑很大，將增加塊石礅礅體對原有軟基的置換和擠密（礅體置換率超過50%）；另外，由于塊石礅在軟土中形成了排水通道，土體將進(jìn)一步固結(jié)，在強夯塊石礅復(fù)合地基形成以后，仍需要進(jìn)行堆載預(yù)壓，地基土的沉降才能夠穩(wěn)定。

綜合上述各種軟基處理方案的比較，推薦采用真空堆載聯(lián)合預(yù)壓方案。該方案是總結(jié)了國內(nèi)港口多年來軟基處理的成功經(jīng)驗，無論從技術(shù)，工期和造價上分析，都是最優(yōu)的濱海深厚軟基處理方案。

結(jié)語

真空堆載聯(lián)合預(yù)壓能改善土體物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，加固效果明顯。不僅能滿足地基承載力和工后沉降要求，而且能夠降低造價，縮短工期，節(jié)約土資源，同時也可以避免加載穩(wěn)定問題、土體剪切滑動破壞等工程事故，是一種很好的軟基處理方法。

[1]徐紹國，顧長存.《青島濱海公路試驗段軟土地基處理》.青島出版社，2007.

[2]龔曉南.《地基處理手冊》.北京中國建筑工業(yè)出版社，2008.