濱海地區城市道路地基處理案例研究

黃慶財

（福州新區開發投資集團有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

近年來，隨著我國經濟發展，許多沿海城市正積極響應國家政策，開發濱海區域，利用濱海地區水運交通便利等地理優勢，將產業由城區向沿海布局，拓展城市框架。濱海的新城建設能夠為城市發展格局提供重要的支點和要點，具有非常重大的戰略意義，能夠加速推動城市國際化發展進程，是目前我國城市新一輪發展的主要方向和重點突破口。

而市政道路及配套基礎設施的建設，則是在新區建設大背景下，最先行的環節，是城市建設最基本的保障，是踐行城市發展理念、加快城市轉型升級、全面推動改革創新、提升城市整體品質的重要途徑和載體。市政道路的建設往往能夠體現出新區建設的質量和水平，是新區建設中一張閃亮的名片。尤其在濱海地區建設新區，更需要注重道路建設的品質和后期服務水平[1]。

但是濱海地區由于海水對該區域的沖積和沉積作用，建設地質條件通常較一般區域更為多變和復雜，地質特征主要表現為含有深厚的淤泥質土層和粉砂層，地層豎向變化較大，土層均勻性較差，屬于不均勻地基，且往往存在可能的液化砂土層。因此，針對濱海地區道路地基處理方案和案例的研究則尤為的重要[2]。

1 項目背景

本文以福建某濱海新城片區內擬建道路項目為例，對濱海地區道路地基處理方案進行研究，分析濱海道路在該類地質條件下軟基等特殊地基的處理方式、計算過程和設計處理效果。

本文案例片區自然環境優越，靠山、臨水、通海，規劃條件便利。片區內路網結構均衡、合理，包括結構性主干路，設計車速60 km/h；生活性主干路，設計車速50 km/h；次干路，設計車速40 km/h。擬建項目鄰近地鐵，邊界條件較為復雜。建設區位優越，是新區發展建設的重要組成部分。

1.1 工程概況

本文以片區建設項目中一條結構性主干路和一條次干路為切入點，重點分析主、次干路在濱海地區建設的軟基處理情況、區別和預期效果。案例主干路道路全長約1.8 km，紅線寬度52 m，設計車速60 km/h；次干路道路全長約1.7 km，紅線寬度40 m，設計車速40 km/h。

1.1.1 城市主干路建設條件

該工程擬建場地現狀地形較為簡單，道路周邊地勢相對平坦，地面標高約為2.59～2.67 m，場地內主要為拆遷工地、河道、紅蟲地、菜地等，無重要構筑物。

該工程的地貌單元屬沖海積平原地貌，工程區的主要地層包括以下類別：雜填土①、粉質黏土②、淤泥質土③、（含泥）粉砂④、淤泥質土⑤、粉質黏土⑥、淤泥質土⑦、粉質黏土⑧、（含泥）粗砂⑨、粉質黏土⑩、殘積礫質黏性土?、全風化花崗巖?、砂土狀強風化花崗巖?、碎塊狀強風化花崗巖?、中～微風化花崗巖?。

工程擬建場地各土層在水平方向上的分布及性質不均勻，在垂直方向土層軟硬相間，均勻性差。擬建道路地基的均勻性評價屬不均勻地基，因為道路存在高路堤，并且地基存在軟弱土層和液化土層，其對路基的整體穩定性有一定影響，所以地基穩定性評價結果較差。

項目場地通過標貫法液化，判別在7 度地震下，場地內20 m 深度范圍內存在可液化土層，土層為（含泥）粉砂④。判別該工程道路所在場地為中等液化場地。

1.1.2 城市次干路建設條件

該工程次干路擬建場地地勢稍有起伏，存在一定高差，現狀地面標高約0.65～6.00 m，沿線主要場地為池塘、菜地、小河、水泥路、土路、工廠、民房等，場地地貌單元屬于沖海積平原地貌。

擬建場地地層在水平方向和垂直方向分布均存在變化較大情況，均勻性較差，屬于不均勻地基。地基均勻性評價屬不均勻地基，地基穩定性評價屬較穩定類。

場地在抗震設防烈度為7 度、設計地震分組為第三組、設計基本地震加速度值0.10 g 的情況下，（含泥）粉砂③和（含泥）礫砂⑤為可液化土層，場地鉆孔的液化指數范圍值為0.00～12.46，平均值為IlE=2.27，判定場地的液化等級為輕微液化。

2 地基處理方案

根據擬建道路的工程地質條件，本文依其特性擬定道路地基的處理原則、工后沉降標準和各路段的特殊地基處理方案。

2.1 處理原則

（1）根據地基土的工程性質、路堤填筑高度、填河段位置、橋臺與路堤相接位置、工程要求等，采用不同的處理方法分段對地基進行；

（2）需要重點控制橋臺與路堤相鄰處的工后沉降，以減少橋臺與路堤相鄰處的沉降差，力求解決好“橋臺跳車”問題；

（3）處理方法應經濟可行、易于施工、技術先進，且能夠滿足工期要求。

2.2 工后沉降標準

路基允許工后沉降標準見表1。

表1 路基允許工后沉降表 單位：m

2.3 軟土地基處理方案

根據對建設條件的分析，從處理原則和工后沉降標準出發，對該道路軟土地基采用復合地基處理方案。具體根據建設路段進行區分。

2.3.1 一般路段

2.3.1.1 城市主干路

（1）對于當第2 層軟弱土層層底深不大于13 m 時，采用水泥攪拌樁，樁長穿透第2 層軟弱土層并進入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置；

（2）當第2 層軟弱土層層底深大于13 m 且不大于28 m 時，采用CFG 樁，樁長穿透第2 層軟弱土層并進入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置。

2.3.1.2 城市次干路

（1）0 m≤路堤填方高度h≤2 m

對于當第1 層軟弱土層下有較厚細砂層（不小于3 m），且第1 層軟弱土層層底深不大于13 m 時，采用水泥攪拌樁，樁長穿透第一層軟弱土層并進入持力層不小于1 m，且樁底下第2 層軟弱土層以上持力層厚度不小于2 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置。具體通過計算確定。

對于當第1 層軟弱土層下有較厚細砂層（不小于3 m），且第1 層軟弱土層層底深不大于28 m 時，采用CFG 樁，樁長穿透第一層軟弱土層并進入持力層不小于1 m，且樁底下第2 層軟弱土層以上持力層厚度不小于2 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置。具體通過計算確定。

（2）2 m＜路堤填方高度h≤5 m

對于當第2 層軟弱土層層底深不大于13 m 時，采用水泥攪拌樁，樁長穿透第2 層軟弱土層并進入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置。

當第2 層軟弱土層層底深大于13 m 且不大于28 m 時，采用CFG 樁，樁長穿透第2 層軟弱土層并進入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置。

2.3.2 橋頭路段

當第2 層軟弱土層層底深不大于13 m 時，采用水泥攪拌樁，樁長穿透第2 層軟弱土層并進入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，原則上臺后50 m 樁間距采用1.5 m，臺后50 m 以后樁間距采用2.0 m，具體樁間距通過計算確定。與一般路段銜接采用樁長過渡措施。

當第2 層軟弱土層層底深大于13m 且不大于28 m 時，采用CFG 樁，樁長穿透第2 層軟弱土層并進入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，原則上臺后50 m樁間距采用1.5 m，臺后50 m 以后樁間距采用2.0 m，具體樁間距通過計算確定。與一般路段銜接采用樁長過渡措施。

依據地勘提供鉆孔柱狀圖，確定了該深基坑周圍土體的初始參數。因為在基坑開挖之前已經進行了基坑降水處理，因此不考慮地下水對基坑變形的影響。

2.4 液化地基處理方案

（1）城市次干路

路堤填方高度h＜3 m，可不采取抗震措施；3 m≤路堤填方高度h，輕微液化不處理；中等液化、嚴重液化采取消除液化措施；

（2）城市次干路

路堤填方高度h＜4 m，可不采取抗震措施；4 m≤路堤填方高度h；輕微液化不處理；中等液化、嚴重液化采取消除液化措施。

3 地基處理計算案例

根據以上案例城市主干路和城市次干路建設條件和建設方案，本文利用理正軟件進行計算，來復核處理方案。

3.1 城市主干路（K0+100，一般路段）

3.1.1 計算條件

地勘揭示雜填土厚2.6 m，（含泥）粉砂厚6.9 m，淤泥質土厚16.1 m，粉質黏土厚3.2 m，穩定地下水位0.8 m。一般路段樁號K0+100，路基填土高度

2.487 m，路基寬度52 m。路面厚度約70 cm，路面結構重度23 kN/m3，內聚力17 kPa，內摩擦角30°；路基填土重度19 kN/m3，內聚力15 kPa，內摩擦角20°。

3.1.2 該段處理方案

該段處理方案采用的CFG 樁復合地基，樁徑為50 cm，正三角形布置，樁間距2.0 m，置換率m=0.056 7，單樁承載力特征值＞250 kN，復合地基承載力特征值＞130 kN。

3.1.3 復核結果

通過理正計算結果顯示，該處路基工后沉降16.1 cm，按《城市道路路基設計規范》（CJJ 194—2013）要求，主干路一般路段容許工后沉降≤30 cm，滿足要求。

3.2 城市次干路（K0+390，橋頭位置）

3.2.1 計算條件

地勘揭示淤泥質土厚5.8 m，淤泥質土厚7.4 m，（含泥）礫砂厚1.9 m，淤泥質土厚7.7 m，粉質黏土厚6 m，粉質黏土厚13.3 m，全風化花崗巖厚13.65 m；地下水位埋深0.4 m。路基填土高度4.763 m，路基寬度40 m。路面厚度約70 cm，路面結構重度23 kN/m3，內聚力17 kPa，內摩擦角30°；路基填土重度19 kN/m3，內聚力15 kPa，內摩擦角20°。

3.2.2 該段處理方案

該段處理方案為CFG 樁，樁徑為50 cm，正三角形布置，樁間距1.2 m，置換率m=0.157 5，樁長24.7 m，單樁承載力特征值117 kN，復合地基承載力特征值126 kPa。

3.2.3 復核結果

通過理正計算結果顯示，該處路基工后沉降18.9 cm，按《城市道路路基設計規范》（CJJ 194—2013）要求，主干路橋臺位置容許工后沉降≤20 cm，滿足要求。

4 其他主要地基處理方法探討

道路地基處理有多種處理方式，不同處理方式具有不同的適用性[3]。

4.1 強夯法

強夯法是為提高軟弱地基的承載力，將重錘從一定高度下落，用重力夯擊土層，使得地基能夠迅速固結的方法。具體為利用起吊設備，將10～40 t 的重錘提升至10～40 m 高處，使其自由下落，依靠重錘下落產生的強大的夯擊能和沖擊波作用來夯實土層。強夯法在工程建設中主要用于砂性土、非飽和黏性土與雜填土地基。在100～200 t·m 夯實能量下，一般可獲得3～6 m 的有效夯實深度。

強夯法適用場景常見于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。但是強夯法也存在不適用的情況，如夯擊作用不允許對工程周圍建筑物及設備有一定振動影響，在必需采用強夯法時，應采取防振、隔振措施。

根據該案例的詳細勘察報告及現場調查，擬建場地下伏深厚軟土，因此強夯法對于深厚軟弱土層的適用性較差。

4.2 堆載預壓法

堆載預壓法的基本原理為地基在預壓荷載作用下排水固結，地基產生變形，地基強度從而得以提高，卸去預壓荷載后再建造建（構）筑物，不僅地基承載力能夠提高，而且可以有效控制工后沉降。堆載預壓法對各類軟弱地基均有效，但對于泥炭等有機沉積地基則不適用，且工期較緊張的項目不適宜使用。

根據該案例的詳細勘察報告及現場調查，場地下伏2 層軟弱土層，采用堆載預壓合適。但由于道路施工工期緊，無法提供足夠的預壓時間，因此無條件采用堆載預壓法。

5 總結

結合福建某濱海新區擬建高等級市政道路的具體案例，本文對濱海地區城市道路的地基處理方案進行的詳細的分析和探討，從實際地質勘探成果出發，結合案例中擬建道路的具體情況給出了針對軟基和液化地基的詳細處理方式，并提供具體計算參數和假設，通過計算復核處理方式的可行性。

濱海地區城市道路地基處理是市政基礎設施建設的先行保障，有針對性的探討和研究，保證濱海地區城市道路地基的高品質建設，是沿海城市新區發展的重要舉措。