沿海灘涂軟基道路軟土地基處理方法研究與應用

王 利

中國成達工程有限公司 成都 610041

1 工程概況

1.1 場地位置

某燃煤電站項目位于印度尼西亞東加里曼丹省邦坦市的東北側，赤道附近。該項目南、北及東側三面被望加錫海環繞，西側有290 m寬的紅樹林沼澤區與陸地隔開。紅樹林中有18 m寬的河流，高潮位時段水深超過3 m，每天潮水兩起兩落，過水量較大，是該紅樹林區域內主要海水補給和排洪通道。進場道路須跨越紅樹林沼澤區，已建有木棧橋僅供行人和摩托車通過，其他機動車輛無法通行。項目建設地近似為孤島，進場道路是項目開展的瓶頸，現場位置如圖1所示。

圖1 現場位置

1.2 場地工程地質特點

根據工程地質勘察報告 (工程地質柱狀圖見圖2)，該場地具有以下特點：

圖2 工程地質柱狀圖

(1)表層土為淤泥，含有大量的紅樹林的植物根系，棕黑色，較松軟，脫水后收縮，低塑性到無塑性土，厚度1～2.5 m，表層土以下至16 m埋深均為流塑粉質黏土，SPT(標準貫入實驗)小于 1，埋深16 m～28 m為軟塑粉質黏土，28 m以下巖土物理屬性逐漸變好。整個沼澤區內普遍分布由淤泥、淤泥質土、流塑粉質黏土及軟塑粘性土組成的厚度為21～28 m軟土。

(2)淤泥飽和水狀態，孔隙比大，壓縮性高，強度低；粉質粘土，壓縮性高，承載力非常低。

(3)高潮位時段，80%區域在海水面以下，河道位置大潮最大水深超3 m，海潮每天兩起兩落。

(4)淤泥質土滲透性相對較好。

1.3 項目對進場道路的要求

該項目為工期控制型EPC項目，項目工期短。設計和采購工作已經全面展開，受制于進場道路沒有打通，現場遲遲無法開工,工期如果滯后將面臨巨額罰款。基于上述原因，項目對臨時道路提出具體要求如下：

(1)最短時間打通進場道路。

(2)保證道路的安全可靠性。

(3)建成后的通行能力不小于50 t的貨車。

(4)保護環境，最大限度的減少環境破壞。

(5)保留河道給排水功能，保證每天的正常過水量。

2 地基處理方案

2.1 方案選擇

目前，國內沿海地區軟基的處理方法主要有：

真空預壓法、袋裝砂井法、塑料排水板法、換填法、化學固結法和強夯法等。

基于該場地地勘資料所揭示的紅樹林區域的巖土層分布特點，表層1～2.5 m有紅樹林根系的作用，相對承載力較好，需有效利用，且不能破壞。按照項目對進場道路的要求，結合當地海上建構筑的特點和地基處理方式，以及當地的施工機具設備、技術水平，同時，滿足環保生態環境要求等因素，道路路基全部采用塊石，下鋪400 g/m2的厚型土工布防止淤泥擠壓后上浮，加速沉降。跨河道位置，考慮以下二個方案。

方案一：常規的市政道路模式，河道位置橋梁的形式，其他位置地基處理后，采用回填土+漿砌塊石護面方案。該方案最為穩妥可靠，且能保證河道的正常使用，但施工工期長，施工難度大，施工措施要求高。

方案二：結合當地海上建構筑物的特點和地基處理方式，在河道位置采用木樁+木筏地基礎處理，再鋪設鋼筋混凝土預制管涵保證河道過水暢通，管涵周邊用塊石回填至設計標高，其他位置直接采用塊石回填方案，塊石回填坡率均為 1：2。該方案施工難度小，措施費較低，且施工周期較短，但木筏與木樁的鏈接需要在低潮位時水下作業，質量控制有難度。

根據分包商報價，方案一，工期最短的要6個月，無法滿足項目的工期要求。方案二，總體工期和費用可以接受，后期的維護方便，施工的重點在河道位置的地基礎處理工作項。最后確定采用方案二。

2.2 方案優化

原道路方案平面圖如圖3所示。沿河道徑流方向埋設過水用鋼筋混凝土管涵，地基處理擬采用木樁+木筏，材料均為鐵木。木樁規格采用150×150 mm方木，長4米，間距500 mm，梅花形布置；木筏采用100×100 mm方木，長6 m，間距250×250 mm，正方形網格布置。木筏與木樁采用鐵釘連接，水下作業，施工難度較大，施工質量控制有較大難度，同時，當地工人施工效率很低，分包商無法保證完成時間。

圖3 原道路方案平面圖

基于此，須對方案二進行優化。設計方受到沉船碼頭方案的啟發，考慮塊石為散體材料，對沉降不敏感，易修復，大膽的提出一種全新的道路方案“漂浮公路”，即取消木樁，用大直徑的原木做成木筏，直接放置在原始地坪上，自然下沉，預留一定的沉降量，待沉降穩定后再澆筑路面混凝土，路基完成后即可通行大型車輛。

漂浮公路的具體方案確定后，考慮實施的便捷性，施工方案進一步優化。按照就地取材原則，當地有大量的椰子林，樹干可以滿足木筏的受力要求，在跨河道位置直接采用雙層椰子樹木筏，單根直徑不小于250 mm，長度6 m，上層沿道路橫向鋪設，間距500 mm；下層沿道路縱向鋪設，間距1.2 m，上下層之間用直徑6 mm的鋼筋綁扎在一起，放置于河床上，木筏上鋪直徑6 mm，150×150 mm鋼筋網，保障塊石回填后整體性，使路基整體下沉。同時，為防止淤泥從塊石縫隙上浮，加大路基的沉降量，鋼筋網下鋪設400 g/m2的土工布，然后回填塊石，鋪設1.2 m直徑鋼筋混凝土管涵，再回填塊石，分步完成施工，穩定后的沉降量估算在600～800 mm，待路基沉降穩定后再施工混凝土路面，混凝土路面厚度250 mm，標號K300，配筋：Φ6@150 mm單層雙向。優化設計的跨河段路基剖面見圖4。

圖4 優化設計的跨河段路基剖面圖

2.3 施工及完工后效果

施工采取逐步推進的方式，從市政道路一端開始分段施工。除河道位置受場地西側望加錫海的潮汐影響，每天有效施工時間只有5個小時，同時跨河段路基相對工序較多，施工復雜，推進速度較慢，其他位置均較順利完成。由于原狀土的空隙較多，前期的沉降較多，較快，需要考慮路基沉降問題，實際施工路基頂標高超過設計標高200～600 mm不等，其中，跨河段位置為600 mm，接兩端市政道路為200 mm。由于路基采用塊石散體材料，對沉降不敏感，沉降不影響路基質量。路基施工完成即投用，經過大量的重型車輛碾壓，投用一年后，通過觀測，路基沉降基本穩定，再次全面修復、平整壓實后，澆筑混凝土路面。道路完工效果見圖5。

圖5 道路完工圖

3 結語

該方案結合當地居民建筑和公路在類似場地的地基處理方式，依據因地制宜、就地取材的原則，有效利用表層巖土承載力略好(表層巖土紅樹林根系較多，有加筋效果)的特點，跨河位置采用木筏和鋼筋網來保證道路路基的整體性，整個沼澤軟土區域路基下鋪設土工布，防止淤泥擠壓后上浮，增大沉降量，路基均采用塊石回填，易施工，易修復，且具有一定的透水性，可緩解河道管涵過水量不足的影響，同時不易被沖刷破壞。項目的咽喉要道被快速的打通，項目得以順利展開，也為島內的居民提供了交通便利條件。

采用該技術方案，既節約又環保，且工期短、經濟效益和社會效益顯著，目前該道路使用效果良好，值得推廣和應用，可為類似的沼澤地區的軟土地基處理提供一種新的參考方法。