肇慶地區(qū)道路工程軟土路基處理方法

張家利

中鐵城市規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司 安徽 蕪湖 241000

廣東省肇慶市某道路工程，線路長約3km，路基填高6~12m左右，屬高填方軟土路基。工程場地位于西江流域，場地地貌屬于山前沖積平原的河流侵蝕堆積地貌，地貌多樣，丘陵連綿起伏，農(nóng)田溝塘河網(wǎng)縱橫交織，道路路線基本分布河塘溝谷中。地表分布Q4ml雜填土：灰黑色，濕，成分主要有黏土夾雜植物根系組成，分布厚度0.8m~2.8m；以下Q4dl淤泥：黑色，流塑，飽和，含水量84.1%，孔隙比2.18，含有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)含有機(jī)質(zhì)，有腐味和腥臭味，分布厚度2.10～9.40m；下伏Q4el黏土：棕紅色，硬塑，揭露厚度在14.70～34.10m。該工程重難點在厚軟土高填方路基的穩(wěn)定和沉降的控制。

1 軟土地基處理方案選擇

對于軟土地基處理的方法主要有換填法、排水固結(jié)法和復(fù)合地基處理，三類方法的適用范圍和優(yōu)缺點見表1。

表1 軟土路基處理方案

在收集項目區(qū)域內(nèi)軟基處理成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)項目具體情況及地質(zhì)特點，結(jié)合表1對比分析，項目推薦采用以下處理方案：

（1）換填法

對表層軟土進(jìn)行換填處理，形成人工“硬殼層”。對于河塘范圍，排除河塘水后，挖除河塘表層浮泥（淤泥），然后回填素土分層壓實，換填厚度2m。施工應(yīng)采用逐段開挖、逐段填筑的原則，及時對開挖部位進(jìn)行回填，逐層碾壓。換填土層采用機(jī)械靜壓法分層碾壓，減小對基底軟土層的擾動。

（2）塑料排水板+堆載（欠載）預(yù)壓

一般路段路基采用塑料排水板結(jié)合堆載（欠載）預(yù)壓方法處理，以加速淤泥土層固結(jié)速度，提高地基承載力。塑料排水板間距1.0m，三角形布設(shè)。施工工藝流程嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和施工技術(shù)要求進(jìn)行。

（3）CFG+塑料排水板+堆載（欠載）預(yù)壓

橫向填挖交界路段采用CFG+塑料排水板+堆載（欠載）預(yù)壓處理，防止不均勻沉降，造成后期路面開裂。CFG樁徑0.50m，樁距2.0m～2.5m，正方形布置。同時為減小超靜孔系水壓，增設(shè)塑料排水板，樁距2.0m～2.5m，正方形布置。

（4）不同處理方案的過渡

軟土地基差異沉降在路面的表現(xiàn)為路面縱坡的變化，過大的差異沉降必然引發(fā)路面的縱坡變化劇烈，以致出現(xiàn)橫向裂縫或“跳車”。對于復(fù)合處理路段和非復(fù)合路基處理路段之間，一般設(shè)置兩級過渡段，第一級為樁體的樁間距由密變疏，和緩的降低地基剛度，第二級為疏樁和非復(fù)合路基設(shè)置土工格柵，加強(qiáng)路基的整體性。

（5）反壓護(hù)道

本項目為厚軟土高填方路基，原地基承載能力差，為了防止路基失穩(wěn)，在路基兩側(cè)填筑一定寬度的反壓護(hù)道，反壓護(hù)道寬度 25m，高度 5.0m。反壓護(hù)道與路基同時施工，壓實度要求不小于85%。以增加邊荷載的措施，保持原地基的穩(wěn)定性。

2 軟土路基設(shè)計計算

2.1 軟土路基設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

（1）路堤穩(wěn)定計算采用有效固結(jié)應(yīng)力法。地基沉降量采用分層總和法（Es及e-p 曲線）計算主固結(jié)沉降 Sc。總沉降采用沉降系數(shù)與主固結(jié)沉降計算，沉降系數(shù)采用1.1～1.4。

（2）壓縮層計算深度控制原則為計算層底面附加應(yīng)力與有效自重應(yīng)力之比不大于 0.15；對于淺薄層軟土路段，計算至相對硬層為止。對于基巖埋深較淺路段，計算至基巖層頂。

（3）容許工后沉降。涵洞或箱形通道處≤0.30m，一般路段≤0.50m。

（4）穩(wěn)定安全系數(shù)。采用有效固結(jié)應(yīng)力法計算，穩(wěn)定安全系數(shù)不小于1.2。

2.2 工后沉降和穩(wěn)定計算

（1）塑料排水板處理軟基計算

一般路段采用塑料排水板聯(lián)合堆載（欠載）預(yù)壓處理方案，塑料排水板長度需打穿淤泥層，長度采用12m，間距1.0 m，等邊三角形布置，反壓護(hù)道寬度 25m，高度 5.0m；采用理正巖土計算軟件6.5Pb2，輸入勘察鉆孔各地層參數(shù)（見表2）及工期要求，計算得出本段總沉降量 300.4cm，工后沉降22.2 cm，穩(wěn)定性系數(shù)1.206，滿足相關(guān)規(guī)范要求。

表2 巖土參數(shù)建議值

（2）塑料排水板聯(lián)合CFG樁處理計算

塑料排水板長度采用12m，間距2.0m，正方形布置，CFG樁長度15m，間距2.0m，正方形布置；采用理正巖土計算軟件6.5Pb2，輸入勘察鉆孔各地層參數(shù)（見表2）及工期要求，計算得出本段總沉降量117cm，工后沉降29.9cm，穩(wěn)定性系數(shù)1.396，滿足相關(guān)規(guī)范要求。

3 軟土路基施工技術(shù)要求

3.1 材料技術(shù)要求點

（1）塑料排水板

塑料排水板寬度100mm，厚度4mm；單位重不小于90g/m；縱向通水量不小于40cm3/s。

（2）排水墊層

在塑料排水板頂設(shè)置排水墊層，墊層采用砂墊層，滲透系數(shù)不小于5×10-3cm/s，含泥量不大于5%。排水墊層兩側(cè)設(shè)置30cm×30cm縱向碎石盲溝，每隔5m設(shè)置30cm×30cm橫向碎石盲溝將固結(jié)水排出路基范圍，盲溝用反濾土工布包裹。

（3）鋼塑格柵

鋼塑格柵采用雙向鋼塑格柵，拉伸屈服強(qiáng)度≥80KN/m，延伸率≤3%，其技術(shù)指標(biāo)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 CFG樁的施工要求

（1）CFG樁施工應(yīng)符合下列要求

CFG樁混合料應(yīng)嚴(yán)格按照成樁試驗確的定配合比拌制，應(yīng)均勻攪拌，混合料攪拌時間不得少于1min。CFG樁可采用長螺旋或振動沉管法，具體方法可根據(jù)現(xiàn)場實際情況和試驗確定。成樁過程中，應(yīng)抽樣做混合料試塊，每臺機(jī)械一天應(yīng)做一組（3塊）試塊（邊長為150mm的立方體），標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d，測定其抗壓強(qiáng)度。

（2）塑料排水板堆載預(yù)壓的施工要求

塑料排水板必須經(jīng)檢驗合格后方可使用。現(xiàn)場存放塑料排水板應(yīng)防止陽光照射、污染和破損。及時清除施工豎向排水體帶出的淤泥，避免污染排水墊層或者盲溝。含有污染土的路段應(yīng)對固結(jié)排出的污水進(jìn)行隔離和收集，并經(jīng)處理達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后再排放。宜采用履帶式放工設(shè)備，塑料排水板宜采用長菱形套管。應(yīng)沿線路每約20m試打豎向排水體以確定打設(shè)深度。橫向軟土分布差異較大時，沿橫向也應(yīng)打豎向排水體。應(yīng)及時清除掩蓋排水墊層的路堤填料，保證排水順暢。

4 軟土路基監(jiān)測

除施工單位進(jìn)行相關(guān)施工監(jiān)控外，項目建設(shè)單位應(yīng)委托經(jīng)驗豐富的專業(yè)隊伍進(jìn)行第三方監(jiān)控，且第三方監(jiān)測斷面的數(shù)量應(yīng)大于總斷面的30%。

（1）依據(jù)

軟土路基施工期間應(yīng)進(jìn)行動態(tài)觀測。二級及二級以上等級的公路，施工過程中必須進(jìn)行沉降和水平位移觀測。

（2）監(jiān)測目的

檢驗軟土路基的處治效果；控制道路路堤的填筑速率，用于路堤施工過程中的穩(wěn)定性控制，確保道路施工期的路堤安全。

（3）監(jiān)測項目

堆載預(yù)壓過程中道路路堤各路段的沉降量及沉降速率；堆載預(yù)壓過程中道路路堤兩側(cè)的地表土水平位移以及深層土水平位移。

（4）監(jiān)測斷面布置

根據(jù)規(guī)范和設(shè)計要求，結(jié)合項目地形在適當(dāng)?shù)穆范尾贾贸两当O(jiān)測斷面，并設(shè)置相應(yīng)的觀測點，埋設(shè)相關(guān)儀器。監(jiān)測相關(guān)準(zhǔn)備工作完成以后才能進(jìn)行路基填土。在項目開工前應(yīng)提出較為系統(tǒng)的沉降監(jiān)測方案，審批后按方案實施，以便于指導(dǎo)施工。

（5）監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)

施工期間宜按道路中心線的地面沉降速率應(yīng)每晝夜不大于10～15mm、路基坡腳水平位移速率應(yīng)每晝夜不大于5mm，以控制路堤的穩(wěn)定性。待滿足穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時，可以進(jìn)行下一層路基填筑，施工過程必須嚴(yán)格控制速率。填土?xí)r，按監(jiān)測頻率進(jìn)行監(jiān)測，符合標(biāo)準(zhǔn)時才能加下一級荷載。當(dāng)沉降或位移超過標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)立即停止路堤填筑。

（6）觀測斷面布設(shè)

地表沉降觀測斷面宜每50m布設(shè)一處；在橫向填挖交界處可在填方側(cè)布設(shè)。在道路路基地質(zhì)條件差、地形變化較大的路段應(yīng)根據(jù)情況對觀測斷面加密。

（7）監(jiān)測頻率

施工期間，應(yīng)每填筑一層進(jìn)行一次沉降觀測；路堤填筑高度達(dá)到極限高度之后應(yīng)每天進(jìn)行沉降觀測一次；若臨時中斷施工或處于加載間隙期，可3d進(jìn)行觀測一次。在堆載預(yù)壓期間，第一個月內(nèi)應(yīng)每天進(jìn)行沉降觀測一次，第二個月至第三個月宜每7d進(jìn)行沉降觀測一次，從第四個月起到堆載預(yù)壓期末可每15d觀測一次。

（8）路面鋪筑

道路路面鋪筑應(yīng)在路基沉降穩(wěn)定后實施，一般采用雙控標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制：一是工后沉降量需小于設(shè)計或規(guī)范要求容許值，二是要求在路基完成后連續(xù)2個月的觀測沉降量，應(yīng)每月不超過5mm，然后再進(jìn)行路基調(diào)平到達(dá)路基設(shè)計標(biāo)高，再加鋪道路路面結(jié)構(gòu)層。

5 結(jié)語

道路工程涉及深厚軟基和高填方處理方案時，應(yīng)充分調(diào)查和收集區(qū)域內(nèi)相關(guān)項目的處理經(jīng)驗、項目地質(zhì)特點和周邊環(huán)境條件，綜合確定處理方案。選擇合適的軟基處理方案是道路軟基處理的關(guān)鍵，項目通過方案比較，提出適合的軟土地基處理方案，并結(jié)合工后沉降、穩(wěn)定性計算驗證，為肇慶地區(qū)深厚道路軟基處理積累經(jīng)驗。