道路特殊路基處理技術方案對造價的影響分析

方丹

（福州路信公路設計有限公司，福建福州 350026）

0 引言

以社會經濟的持續發展為背景、日新月異的新時代環境為機遇，建筑材料以及施工機械的科技創新，道路工程特殊路基處理施工方案也隨之變革。道路路基段特殊路基處理費用占該段道路工程費用的20%，一定條件下多達50%以上。在建設項目設計階段既要確保軟基處理符合道路使用年限要求，又要求必須加強道路路基的技術經濟研究。同時，道路路基穩定系數直接關系到路面安全運行和路面后期養護管理等相關費用的投入。道路特殊路基處理在整個道路使用壽命期中的重要性不言而喻，路基方案是否經濟合理，關系到相關部門對整個項目的投資決策和后期費用。那么，如何根據地區的地質、水文、氣候等特點，在保證道路路基穩定安全的情況下，制定經濟有效的軟基形式呢？

根據區域內不同的地形條件所形成的不同的地質土質條件，采用不同的施工工藝及機具，常用的道路特殊路基處理方式有以下幾種：淺層處理、動力擠密法、固結排水、粒料樁、水泥攪拌樁、水泥粉煤灰碎石樁、剛性樁。各類軟基處理技術的主要作用及應用條件各不相同。

1 淺層處理

淺層處理在本地區常用的有粒料換填法和拋石擠淤法。

1.1 粒料換填法

粒料換填法主要通過挖除地質性能不佳的土，換填碎石、砂、透水性材料、改良土等填料，適用于厚度0.5～3m 的淺層換填軟土地段。其特點：其一，開挖量適宜，開挖過程中通過控制邊坡坡率，多數無須二次產生支護費用；其二，施工機具簡單；其三，軟土地基處理效果好；其四，換填深度超過3m 時，經濟效果不明顯；其四，置換出的棄方處理需額外占用土地，運輸過程容易污染環境，工程造價相應增高[1]。

1.2 拋石擠淤法

拋石擠淤法主要是在含水率較大的軟土中拋投粒徑較大的石料，如片石在自重及外力（爆炸、加載、卸載）作用下下沉將淤泥擠出，適用于厚度小于3m 的淤泥路段。其特點：其一，施工機具簡單；其二，當石料沉底時，對淤泥地基處理的效果最好；其三，施工質量好控制；其四，換填深度超過3m 時，石料有可能不沉底，在淤泥層中形成硬殼層，施工質量不好控制；其五，置換出的棄方處理需額外占用土地，運輸過程容易污染環境，工程造價相應提高。

2 動力擠密法

動力擠密法以強夯法為例，主要通過大質量夯錘從高處落下沖擊軟土，使土基壓縮，局部土體液化打通排水通道，孔隙水溢出，土體得以固結，適用于處理高飽和度的粉土與軟黏土地基，處理的深度有限。其優點為施工工藝簡單、施工速度快、處理效果好、無摻料機械化程度高、造價相應最低，但噪聲污染不可忽視。

3 固結排水

以塑料排水板為例，通常是在土層中打入豎向塑料排水板結合50～100cm 砂墊層，形成一個縱向加橫向排水系統，通過路基的地質條件和填土高度選擇等載或超載預壓。軟土地基可在荷載的壓力作用下，增加土應力，促使孔隙水能夠迅速地通過排水板通道到達砂墊層，再通過橫向排水通道排出，相比自然沉降固結的等待時間有所減短。適用于軟土厚度較大的地段，但處理深度一般小于12m，預壓期需要3～6 個月。其優點是施工工藝簡單，同類袋裝砂井、真空預壓固結排水軟基方案中造價費用最低；缺點是塑料排水板的質量差異大、預壓時間長、施工工期長、施工監理難度大、深厚層軟土的處理效果不佳、堆載預壓需要的土方量大，一般設在自身即為填方的段落[2]。

4 粒料樁預壓

以砂樁預壓為例，砂樁主要是利用振沖法，在施工時使地基中形成密實樁體，通過樁體對樁周土的擠密作用，使土體和樁形成復合地基。砂樁具有良好的透水性可加快地基固結，使地基承載力提高。常用的施工方法是振動沉管法，一般通過把帶閉合樁靴的鋼管垂直振沖沉入土層的設計深度，在樁管內灌入砂，然后邊振動邊緩慢拔樁管至地面，從而形成了砂樁，通常還會在砂樁上設置50～100cm 砂墊層作為水平排水層，根據穩定、沉降計算，進行等載或超載預壓。適用于砂材料豐富地區，樁長不宜大于20m 的地段[3]。

砂樁兼具排水固結和復合地基的特點，優點是在砂原料產地工程造價低、施工技術可靠、機具設備簡單、操作技術易于掌握，可加快施工速度，處理效果較好，能夠縮短預壓期。同樣，堆載預壓需要的土方量大，不適合缺乏土源的地區使用，在各類復合地基處治方案中造價適中。

擠密樁是在砂樁的基礎上延伸出的一種以增大土體密實度為主的軟土處理方案。沉管法擠密樁與砂樁不同的地方是在粒料成樁的過程中不斷引入壓縮空氣對粒料加壓，形成直徑較大的樁體，同時增加周土密度，與原地基形成復合地基[4]。

5 水泥攪拌樁

粉噴水泥攪拌樁主要是利用水泥作為化學固化劑，通過帶有回轉、翻松、噴粉和攪拌的機械，對路基局部范圍內某一深度、一定直徑范圍內的軟土，用水泥粉末通過特制的粉體噴攪施工機械噴入。由下而上逐步噴攪將局部軟土改良形成硬結樁體，提高路基整體性和水穩性，與整體路基共同作用形成復合地基。攪拌樁適用于處理十字板抗剪強度不小于10kPa、有機質含量不大于10%的不穩定軟土路基，軟土厚度較深的地段。粉噴法加固土樁處理的深度小于12m，漿噴法加固土樁的深度小于20m。

粉噴水泥攪拌樁的優點為加固質量較好，能夠縮短工期，比較于其他復合地基處治方案成本較低，缺點：其一，工藝要求復雜，對鉆進速度、提升速度、復攪速度等均有嚴格要求，監管難度大；其二，粉噴工藝不再向地基中增加水分，傾向于高含水率的軟土，且需要評估粉塵污染的情況；其三，漿噴工藝適合低含水率的軟土，且處理的深度更深，效果優于粉噴樁，但造價相對高。

6 水泥粉煤灰碎石樁

水泥粉煤灰碎石樁即CFG 樁，是一種低標號的水泥混凝土樁。混合料可用水泥、碎石、粉煤灰拌和，也可用水泥、碎石、砂拌和。CFG 樁是用鉆機鉆孔或用振動設備沉管施工。施工方法有長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料灌注成樁、振動沉管灌注成樁、長螺旋鉆孔灌注成樁等。使用長螺旋鉆孔對環境噪聲污染小，對施工泥漿污染也比較少，長螺旋施工中不適用于對凈高有使用限制的段落。長螺旋鉆孔適用范圍廣，深厚軟土可用，處理的厚度可大于15m，特別適用于對承載力和變形要求嚴格的高填路堤段和橋涵構造物銜接路段。

CFG 樁優點是無預壓期，施工工期短，常用樁身混凝土強度等級C20，處理效果好，施工過程質量好控；缺點是施工工藝復雜，在各類復合地基處治方案中造價較高。CFG 樁在對工期、變形有要求的項目中廣泛應用。

7 剛性樁

剛性樁處治原理不同于復合地基，外荷載主要是通過樁體傳遞到持力層或由樁身側摩擦力來承擔。以預應力混凝土管樁為例，管樁由工廠預制、現場焊接管節、樁尖，管頂樁帽組成，施工工藝分捶打成樁和靜壓成樁，適用于深厚軟土地基上荷載大、變形要求嚴格的高填路堤路段、橋頭與路堤銜接段或通道與路堤銜接段。銜接段的管樁可采用變間距、變樁長分級過渡方式設置處理，有利于節約造價，處治深度不超過30m。

剛性樁的優點為施工工期短、樁體強度高、工后沉降量小、處治效果好、工藝質量好控制、處治的深度大。缺點是打樁有噪音、路堤填高不足會出現蘑菇狀路面、施工工藝復雜、工程造價在基本類型的軟基處理中最高。雖然造價較高，但其他方面性能十分優秀，剛性樁常見于地鐵、通道等項目中。

需要注意的是，軟基處治并不是一種方式或單一工藝可以達到理想效果，往往是需要多種處治方法互相配合而來。排水板、粒料樁等常用墊層配合作為排水通道參與其中。墊層有砂墊層、碎石墊層、砂碎石墊層，其中，砂墊層預壓中使用的砂料含泥量小于5%。在原地面分層鋪筑厚度50～100cm 不等砂墊層，可分成兩層攤鋪，深層軟基處治施工前攤鋪一層作為施工機具進場的墊層，深層軟基處治施工后再施工一層，兩層一起作為軟土頂面增設的一個排水層，再進行路堤填筑，并利用填料的等載或超載進行預壓，使軟土中的孔隙水排向墊層，最終促進土體固結。

8 福鼎市某項目一期工程

8.1 項目基本情況

福鼎市某項目一期工程道路沿濱海淤積平原及丘陵山腳修建，沿線以平原地貌為主，主要為灘涂、魚塘、菜地和樹林。根據勘察院的項目野外地質填圖和鉆研成果來看，項目區的場地內上覆素填土、海相沉積物淤泥、沖洪積含碎石粉質黏土、含泥卵石；下伏基巖為白堊系凝灰熔巖。

8.2 項目設計方案

道路沿濱海灘涂和魚塘修建，地形平坦開闊，無泥石流、滑坡等不良地質現象發育。其中，沿濱海灘涂段地表主要土層為淤泥，厚8.00～12.00m，土層軟弱，中下部為沖洪積物含泥卵石及凝灰熔巖風化層，穩定性一般。灘涂路段長年積水，土基干濕類型為潮濕。該處灘涂位置屬于高填路堤，路基壓實度≥93%。該項目采用在軟基3m 以上按砂樁預壓的方案，預壓期不小于6 個月。砂樁采用矩形布置(間距1.5m)，結合20cm 級配碎石與30cm 砂墊層，做為排水通道，并在兩側設置施工階段臨時排水溝。

該項目施工方案因地制宜，合理利用地區充足砂石粒料，并在軟基處理時將幾種措施合理組合，形成復合地基，確保路基整體穩定性。

9 長樂區某項目提升改建工程

9.1 項目基本情況

福州市長樂區某項目提升改建工程道路的沿線周邊為平坦開闊的地形地勢，沿途穿過農田、洞江流域、三溪流域。場地地基土層除表層為人工填土外，主要為海陸交互沉積成因土層和花崗巖風化層，原始地貌屬海陸交互相地貌單元。

根據地勘報告，場地雖為同一工程地質單元，但巖土層的工程特性在縱橫方向上有明顯差異，故從地貌、工程地質單元角度為不均勻地基。工程地質條件方面，場地巖土層地基總體穩定性較差，總體工程地質性能差。

該道路為改造項目，現狀道路的路基土以雜填土為主，地基下部分布多層軟土層厚度10～20m，包括流塑狀淤泥、流塑狀淤泥質土、可塑狀粉質黏土、可液化土層粉砂，其土層均勻性較差，壓縮性高，穩定性較差，承載力極低，下臥硬殼層為粉質黏土、含碎石粉質黏土層，厚度約3～10m。穩定地層埋深較深，由于軟基地段分布較廣，局部亦分布有可液化土層，應對雜填土、淤泥、淤泥質土和粉砂進行地基處理。同時穩定地層埋深較深，造成道路軟基地段路基沉降變形較大，橋梁與路基連接處沉降差較大，對行車安全造成極大的隱患。

9.2 項目設計方案

考慮到該項目工期緊張，為了減少工后沉降，提高道路建成后路面行車舒適性，設計方案在橋頭段軟基處治擬重點論證。考慮到該項目軟土路段淤泥較厚（大部分在15m 以上），而水泥攪拌樁有效處理深度一般在15m 以內，因此不采用水泥攪拌樁。根據項目軟土特性，從施工難易程度、施工質量可控性、對周圍環境影響和工期要求中比選出CFG 樁和預應力混凝土管樁兩種處治方案，由于在工程造價經濟方案中，CFG 樁造價比預應力混凝土管樁造價約低500 元/延米，占據明顯優勢。此外，對土石廢棄料處理的造價費用也需考慮進去。

10 結語

綜上所述，通過福建地區幾種常見軟基處理方式和在不同項目中的軟土處治應用方案解析，得出軟基處理費用占道路路基段造價居高不下，除項目本身所處地理地質條件影響外，還受到工期、環保、區域發展等因素和造價成本的影響。

福鼎市某項目與長樂區某項目同屬于濱海淤積平原，都需要對深厚的軟土層進行處理，但是在處治方案的選擇中又有各自側重。長樂區某項目屬于提升改建項目，建設周期緊迫，亟待開放交通，受橋頭段落不均勻沉降的影響，選擇CFG 樁為技術經濟最優方案。福鼎項目與其相同的是以確保路基整體穩定性為第一要求，不同的是為新建項目，建設期可忽略現狀交通對項目的影響，無橋頭與路基銜接影響，當地也有充足砂石粒料，因此因地制宜選擇砂樁預壓，技術經濟最優。