濱海地區深厚軟土地基設計

馬 柯，楊 勇

（中交第二航務工程勘察設計院有限公司，湖北 武漢430000）

0 引言

軟土主要分布在我國沿海一帶，具有分布廣、埋深厚、高含水量、高壓縮性的特性。隨著沿海地區經濟的發展，建設用地日益緊張，不可避免地需要在深厚軟土區進行工程建設。從道路工程的建設來說，如果不能合理處理好其中的軟土路基施工技術，那么在使用過程中就非常容易出現道路基面下降問題或者變形等缺陷，因此在實際的道路建設過程中必須采取合理方式對路基進行處理。

1 工程實例

1.1 項目概況

本項目位于某沿海地區，設計范圍包括區域范圍內13條路的市政道路設計，道路總長約19.56 km，包括橋梁14座，水閘3座。

1.2 地質概況

本工程所在區域為原始灘涂，現狀標高在0.5 m左右。根據鉆探揭露，場地勘察深度范圍內地基土可劃分為4個工程地質層，8個亞層。根據鉆孔資料顯示，項目區沿海灘涂為淤泥及淤泥質粘土，厚度達到30 m左右，區內普遍分布的淤泥質粘土具有強度低、壓縮性高、滲透性差以及固結時間長等特點，不能直接作為路基持力層。

2 軟基處理設計原則要求

軟土地基處理從穩定、沉降兩個方面分析入手，在確保路基穩定的同時控制工后沉降。

（1）軟土路基穩定性安全系數應大于1.2（采用有效固結應力法計算）。

（2）軟土路基工后沉降量的控制采用主干路標準，路面完工后在設計使用年限內的沉降量按照一般路基段不大于30 cm控制，橋臺后0～30 m范圍內的路堤按不大于10 cm控制，涵洞或通道處（構造物基礎兩側各5 m范圍）按不大于20 cm控制。

3 軟基處理方案選擇

對于此類地質條件，有效的地基處理方案主要有排水固結法、復合地基處理法和減輕填料重量的方法[1]，幾種方法的作用機理及特點如表1所示。

從表1可知，排水固結法的主要優點是經濟實用，處理深度深，但要求工期較長，其中真空預壓結合塑料排水板處理效果較好，但施工工藝較為復雜，非常適用于大面積的灘涂路基。堆載預壓結合塑料排水板方案易于大面積地基處理，且技術可靠，工藝簡單，對地層擾動較小。復合地基的施工工期短，效果良好，但普遍價格偏高，更適用于小范圍的工點設計。根據以往經驗，幾種方法結合起來使用，可以起到更好的效果。

結合本路段的地質情況、工期及附近已建區的建設經驗，推薦一般路段中未處理灘涂路段采用堆載預壓結合塑料排水板處理方案。橋頭路基采用幾種方法結合使用，即水泥攪拌樁+泡沫混凝土填筑的方案，利用輕質路堤減少附加應力的特點并結合膠結法對軟土性能的改變，可以有效減少路基總沉降，兩者結合既能減少附加應力，又能減少路基總沉降，效果較好。

表1 軟基處理方法的作用機理及特點

4 軟基路基設計計算

4.1 一般路段軟基處理計算

以JYQ6的鉆孔資料為例，介紹本項目一般路段軟基處理的計算。在未進行地基處理的情況下，利用理正軟件巖土6.5Pb1，輸入JYQ6鉆孔各地層參數及工期資料，求得本項目總沉降量224.5 cm，工后沉降78.1 cm，穩定性系數2.221。工后沉降不滿足設計要求的30 cm，需進行地基處理。

地基處理采用堆載預壓結合塑料排水板處理方案，塑料排水板長度需打穿淤泥質粘土層，長度采用32 m，間距1.4 m，等邊三角形布置。再次輸入相關地質參數后，得到處理之后的總沉降量336.7 cm，工后沉降24.6 cm，穩定性系數2.410，均滿足《城市道路路基設計規范》（CJJ 194—2013）[2]要求。

4.2 橋頭路段軟基處理計算

以LMQ8的鉆孔資料為例,介紹本項目橋頭路基段軟基處理的計算。本項目橋頭路基采用水泥攪拌樁形成的復合地基,再利用輕質路堤填料減少附加應力的特點，共同減少工后沉降以滿足《城市道路路基設計規范》（CJJ 194—2013）[2]要求。

4.2.1 復合地基沉降計算原理

復合地基在施加的荷載不超過水泥樁的徐變極限Qc時，其總沉降量S計算公式為：

式中：S為總沉降量，cm；S1為被加固土體樁長范圍內的沉降量，cm；S2為被加固土體以下未加固土的沉降量，cm，其值按計算的主固結沉降乘上沉降修正系數。

（1）上部復合體沉降量S1的估算

依據《公路軟土地基路堤設計與施工技術細則》（JTG/T D31-02-2013）[3]，攪拌樁復合土層的壓縮變形S1可按下式計算：

式中：l為攪拌樁的樁長，m；Pz為攪拌樁復合土層頂面的附加壓力值，kPa；Pzl為攪拌樁復合土層底面的附加壓力值，kPa；Esp為攪拌樁復合土層的壓縮模量，Esp=mEp+（1-m）Es，其中的m為面積置換率，Ep為攪拌樁的壓縮模量，可取（100～120）fcu（對樁較短或樁身強度較低者可取低值，反之可取高值，fcu為水泥土28 d的無側限抗壓強度），Es為樁間土的壓縮模量，即為根據室內試驗孔隙比-壓力（e-p）曲線求得的樁間各土層壓縮模量Esp值。

另外，式（2）中的Pz和Pzl都是根據附加應力計算方法而計算的，地基表層受上部路堤填土和路面結構荷載，同時考慮了汽車超載，按公路-汽車-20級，并且每個車道同時滿載。

（2）下部土體沉降量S2的估算

對下部地層為圓礫層，工后沉降可不予考慮；對下部粘性土地層，則其工后沉降計算采用理正軟件計算。軟件利用分層總合法計算主固結沉降，乘上沉降修正系數Ms，本次工程中取Ms=1.2。分別計算出樁下部土層0～180個月和0～12個月土層的主固結沉降，兩者之差即為S2。

4.2.2 計算結果

（1）上部復合體沉降量S1的計算結果

當水泥攪拌樁的直徑為0.6 m，按等邊三角形布置且間距為1.4 m時，可計算出面積置換率m=0.227。根據同類工程經驗，取水泥土28 d的無側限抗壓強度fcu為0.9 MPa；當樁長為15 m時計算得攪拌樁復合土層的壓縮模量Esp為15 871 kPa；計算得被加固土體樁長范圍內的沉降量S1為4.04cm。

（2）下部土體沉降量S2的計算結果

該鉆孔處復合體下部土層為粘土層、粉質黏土層，孔深15～66 m，66 m以下為圓礫層；圓礫層在沉降計算時不予考慮，所以只需計算15～66 m處黏土層在12～180個月的沉降量，即為工后沉降量S2。

下臥層沉降量計算結果見表2。由表2可見，S2=5.33 cm。地基總的工后沉降量S=S1+S2=4.04+5.33=9.37 cm。處理后該斷面滿足橋頭的沉降和穩定要求。因此本項目橋頭路基采用15 m的水泥攪拌樁和填筑泡沫輕質混凝土的方案進行處理。

表2下臥層沉降量計算結果

5 結語

（1）深厚軟土路段軟基處理方案的選擇，應根據地區經驗、軟基特點、周邊條件等綜合確定，如何處理好不同軟基處理方式之間的銜接，是軟基處理方案成敗的關鍵。

（2）通過對不同路段工后沉降的分析，提出不同的軟土地基處理方案，結合計算驗證，為濱海地區深厚軟基處理積累經驗。