濱海軟土地基處理方法探討

房 立 鳳

(中鐵二院工程集團有限責任公司濟南勘察設計研究院，山東 濟南 250031)

濱海軟土地基處理方法探討

房 立 鳳

(中鐵二院工程集團有限責任公司濟南勘察設計研究院，山東 濟南 250031)

針對濱海軟土流變性、高壓縮性、滲透性的特點，介紹了幾種濱海軟土常用的地基處理方法，并結合工程實例，分析比較了堆載預壓、強夯、塑料排水板、復合地基等幾種方法的優越性，得出了性價比較高的處理方案。

軟土地基，強夯，堆載預壓，水泥

0 引言

隨著圍海造陸的廣泛開展，在濱海地區修建高層建筑、公路、鐵路等交通設施也越來越普遍。而這些工程的實施，首先面臨的是深厚海積軟土地基處理問題。由于不當的地基處理措施而造成的路基病害、房屋塌陷等危害將無法彌補，因此如何針對濱海地區的特殊地質特性，采取合理有效的地基處理措施顯得尤為重要。

1 濱海軟土特性

我國濱海地區軟土主要以海積軟土為主，其主要為厚層沉積，厚者達60 m以上，土層分選程度差，多交錯的斜層理，間夾粉土和粉砂薄層或透鏡體，其主要有流變性、高壓縮性及滲透性等特性。

1.1 流變性

受海水及潮汐影響，濱海地區地下水大部分處于流動狀態，軟土常年處于飽水與失水狀態，受水壓力作用，軟土顆粒將發生錯位及移動，土體內部應力隨時間不斷調整，因此與一般軟土相比，濱海軟土本身特性具有一定的可變性。

1.2 高壓縮性

濱海軟土主要指一些淤泥質粘土，其孔隙比均大于1.0，壓縮模量低，這就決定了濱海軟土與普通軟土一樣具有一定高壓縮性的特性，這也是導致各種工程后期沉降的主要因素之一。

1.3 滲透性

濱海地區軟土一般指淤泥、淤泥質土，大部分為飽和的軟土，其天然含水量最小為 30%～40%，最大可達 200%。由土的三相組成可知，其內部成分主要是固體顆粒和水，受海陸交互沉積和潮汐作用，使土體具有一定的滲透性，即土中的水受水位差和應力的影響而流動，這就決定了土體的抗剪強度等力學指標較差。

2 濱海軟土常用的地基處理方法

2.1 堆載預壓

堆載預壓是指在被加固軟基面積范圍內，預先堆筑不小于設計荷載的實體材料，使軟基在實體荷載的作用下排水固結，消除沉降，提高地基強度，以滿足設計要求。預壓排水固結法施工簡便，造價較低，但預壓時間較長。

2.2 強夯

強夯法處理地基是利用重錘自由落下產生的沖擊波使地基達到密實的一種地基處理方法[1]。其主要是利用外界夯擊能沖擊，使土體發生液化，土的結構被破壞，土體強度降至接近零的最低點，利用孔隙水壓力(即超靜水壓力)的消散使土體強度得到恢復和增強的一種地基加固措施。此方法對于局部軟土埋藏較淺的地段，處理深度較小的軟土地段提高地基強度及有效控制地基沉降效果顯著。而對于深厚飽和軟土層使用時應慎用，避免出現“橡皮土”。由于濱海地區，深厚粉細砂分布較普遍，孔隙水壓力消失較快，利用強夯來控制沉降效果較為明顯。

2.3 塑料排水板

塑料排水板法主要是利用排水板的滲透性，在上部土體荷載作用下，土中孔隙水沿排水板的通道排出，使地基土達到排水固結的一種地基處理方法。塑料排水板本身就是一種排水通道，其對于淤泥、淤泥質土、沖填土等飽和粘性及雜填土的各種松軟土地基處理效果顯著。

2.4 復合地基

復合地基是軟土處理最為普遍的一種處理方式，常用水泥攪拌樁、高壓旋噴樁、CFG樁等幾種措施。但在濱海地區，地下水的流動性、高侵蝕性是復合地基選用時的影響因素，這決定了后期復合地基的成樁問題及使用過程中的耐久性問題，使用時應慎重。較常用的有水泥砂漿攪拌樁、CFG樁等，選用時根據侵蝕性等級，應選擇合理的水泥品種、粉煤灰及防腐劑的摻入量等相關參數。

3 工程實例

3.1 工程概況

濰坊港疏港鐵路工程位于山東省濰坊市濱海經濟技術開發區內，是濰坊港重要的后方疏港通路。全線線路以路堤通過，沿線接近有5 km均為濱海路基，填方邊坡最大高度約10.6 m，沿線分布全新統海相沉積(Q4m)粉砂、粉質黏土、淤泥質粉質黏土等。各層土的力學參數詳見表1。

表1 地層物理力學參數

3.2 穩定、沉降控制標準

根據現行TB 10001—2005鐵路路基設計規范及TB 10106—2010鐵路工程地基處理技術規程，路基穩定及沉降控制標準按表2，表3執行。

3.3 方案比選

表2 軟土路堤穩定安全系數

表3 軟土路基工后沉降控制

線路沿線粉砂層較厚，粉質粘土夾層相對較薄，首先考慮采用強夯進行處理，但由于線路經過區域，與跨海大橋并行接近有3 km，考慮到對既有橋墩的影響，故將處理區域分為兩部分，即遠離跨海大橋段500 m之外的段落(DK9+264.6～DK12+500)為A區，初步擬定采用強夯進行處理；與既有跨海大橋并行段落(DK12+500～DK15+081)為B區，初步擬定采用多向水泥砂漿攪拌樁及堆載預壓進行比選。

3.3.1 強夯

由于A區(DK9+264.6～DK12+500)處于入海口，海水較淺(深1 m～3 m)，利用退潮時間，首先將入海口堤壩(寬15 m)采用草袋圍堰堵住，清晾場地2 d，表層鋪0.5 m的碎石墊層作為機械工作面。施工前，在現場選擇200 m有代表性的場地進行試夯，通過與夯前測試數據對比，從而確定正式施工采用的各項強夯參數。

本次設計夯擊能分別選用3 000 kN·m(夯錘重25 t，落距13 m)及3 200 kN·m(夯錘重25 t，落距14.5 m)，夯點間距3.5 m，正三角形布點；分五遍夯，第一、第二、第三遍為點夯，采用跳夯法，第四遍、第五遍滿夯，滿夯錘(夯錘重20 t，落距8 m)印搭接不得小于1/4夯錘直徑，夯點布置詳見圖1，圖2。為減小對既有跨海大橋的影響，距離跨海大橋附近開挖隔振溝槽(寬5 m，深8 m)。

試驗結果表明(見圖3)：夯擊五遍后，地基總沉降約0.95 m，根據夯前檢算結果(地基總沉降為1.15 m；工后沉降為0.42 m)，地基沉降已基本完成80%，即工后沉降將滿足現行規范要求；夯擊完成14 d后，采用平板載荷試驗檢測地基夯實后的承載力均大于180 kPa，滿足現行規范要求。

3.3.2 堆載預壓

B區(與跨海大橋并行段落)線路長2.58 km，考慮到投資問題，首先采用堆載預壓進行處理。即提前堆載一定高度的土體來增大其施工期沉降，從而有效減少路基的工后沉降。其主要是通過模擬荷載加載時間與沉降的變形關系，得出達到預期的沉降值而需要的大致時間。

經測算可知(如圖4所示)，按壓縮固結曲線分級填筑上部土方，控制填筑速率，確保上部填土壓密時間，要想將施工期達到預期固結度(80%)，堆載時間至少6個月，雖然投資較少，但由于本工程工期緊張，應當地政府要求，一年內完成施工，故此方法未被采用。

3.3.3 多向水泥砂漿攪拌樁

結合B區現場條件及地質特性，綜合考慮工期及造價因素，最終決定采用多向水泥砂漿攪拌樁進行加固處理。初擬樁長10 m，樁間距1.2 m，采用三角形布置，樁頂鋪設0.6 m厚中粗砂墊層夾一層土工格柵及復合土工膜加固。

樁身膠凝劑采用P.S42.5級礦渣硅酸鹽水泥。設計初定的膠凝材料摻灰量不小于加固土體重量的18%；水灰比宜采用0.45～0.55；要求試塊90 d齡期強度不小于2.0 MPa。考慮地下水的侵蝕性，摻入一定防腐劑，防腐劑摻入量根據現場試驗確定為2 kg/m。

根據TB 10106—2010鐵路工程地基處理技術規程第3.2.2及3.4.1相關規定分別進行路基穩定及沉降檢算。其中，路堤和地基的整體穩定性采用圓弧滑動法(見圖5)，通過尋找危險圓弧的圓心及半徑進行穩定計算分析；地基壓縮層計算深度應考慮路堤高度、地層結構及地基土特性等因素采用分層綜合法確定。路基頂面荷載為軌道、列車荷載及路基填土荷載之和(60.1 kPa)。

經計算，多向水泥砂漿攪拌樁加固完成后，路基工后沉降值為0.28 m，最小穩定安全系數為1.27，均滿足現行規范要求。經現場試樁，多向水泥砂漿成樁效果較好，加固后復合地基承載力為196 kPa，方法可行。

4 結語

1)該文結合濱海軟土地質特性，總結出強夯、堆載預壓、塑料排水板是目前造價較低，處理效果顯著的幾種處理方式，但其具有一定的局限性，在選擇時應根據現場既有構造物及軟土排水情況綜合確定。復合地基是最為常見有效且成熟的地基處理措施，在使用時應結合現場侵蝕性及成樁條件確定。

2)經實踐證明，濱海區地基處理主要受控因素為沉降與穩定，即沉降和穩定滿足要求的前提下，承載力檢算均能滿足要求。

3)掌握濱海地區軟土的物理、力學特性，從工程造價、現場條件及工期等因素出發，選擇合適的地基處理措施，建立適用的設計計算方法，采取完善的施工技術措施，對于濱海地區的地基處理有著重要作用。

[1] 龔曉南.地基處理手冊[M].北京:中國建筑工業出版社，2008.

Analysis in coastal soft soil foundation treatment method

Fang Lifeng

(JinanSurveyandDesignInstitute,ChinaRailwayEryuanEngineeringGroupLimitedLiabilityCompany,Jinan250031,China)

According to the characteristics of coastal soft soil rheological property, high compressibility, permeability, this paper introduced the common foundation treatment methods of several coastal soft soil used, and combining with the engineering example, analyzed and compared the superiority of pre loading, dynamic compaction, plastic drainage plate, composite foundation and several methods, gained the high cost performance treatment scheme.

soft soil, dynamic compaction, pre loading, cement

2015-03-05

房立鳳(1982- )，女，碩士，工程師

1009-6825(2015)14-0054-03

TU447

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