沿海地區(qū)道路軟基處理設(shè)計(jì)

汪煥玲

（福建省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，福建 福州 350000）

1 沿海地區(qū)道路軟土地基工程特性及常用的幾種處理方法

1.1 沿海地區(qū)道路軟土地基工程特性

軟土地基問題一直以來是道路建設(shè)的主要危害之一，嚴(yán)重影響地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，若處理不當(dāng)則會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降，導(dǎo)致路面出現(xiàn)縱、橫向裂縫或邊坡不穩(wěn)定等質(zhì)量事故。我國(guó)沿海地區(qū)的軟土主要為淤泥、淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)亞粘土和淤泥質(zhì)混砂四類，見表1。

表1 我國(guó)沿海地區(qū)軟土典型類型及工程特性[1]

1.2 沿海地區(qū)道路軟基處理常用的幾種方法

1.2.1 排水固結(jié)法

通過布置垂直排水井，改善地基的排水條件，及通過采取加壓、抽氣、抽水和電滲等措施，加速地基土的固結(jié)和強(qiáng)度增長(zhǎng)，提高地基土的穩(wěn)定性，并使沉降提前完成的方法，稱為排水固結(jié)法[2]。

排水固結(jié)法可分為：塑料排水板法、堆載預(yù)壓法、砂井法、袋裝砂井法、真空預(yù)壓法、降水預(yù)壓法和電滲排水法。排水固結(jié)法一般適用于處理厚度較大的飽和軟土和沖填土地基，但對(duì)于較厚的泥炭層要慎重對(duì)待[2]。作為綜合處理的方法，排水固結(jié)法可和其他地基處理方法結(jié)合使用。

1.2.2 CFG 樁（水泥粉煤灰碎石樁）

CFG 樁是英文Cement fly-ash gravel pile 的縮寫，意即水泥粉煤灰碎石樁，由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻適量水泥加水拌合，用成樁機(jī)具制成的具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的樁[3]。最大施工樁徑可達(dá)600 mm，處理深度一般不超過25 m，施工進(jìn)度快，處理后能顯著提高軟基承載力和減少沉降。但是在黏性土地基中，由于CFG 樁樁體強(qiáng)度較高，擠密效果不佳，且CFG 樁造價(jià)較高。

CFG 樁法適用于處理粘性土、粉土、沙土和樁端具有相對(duì)硬土層、承載力標(biāo)準(zhǔn)值不低于70 KPa 的淤泥質(zhì)土，非欠固結(jié)人工填土等地基。

1.2.3 水泥攪拌樁

水泥土樁復(fù)合地基主要是利用水泥與軟粘土中的水發(fā)生水介和水化反應(yīng)，反應(yīng)的結(jié)果使軟土中大量的自由水被吸收成結(jié)晶水并固定下來，從而生成具有一定強(qiáng)度的柱體，起到加固地基的作用[3]。水泥攪拌樁按主要使用工法分為單軸、雙軸和三軸攪拌樁。

適用范圍：淤泥、淤泥質(zhì)土、含水量較高、地基承載力不大于120 KPa 的粘性土、粉土等軟土地基[1]。

1.2.4 釘形水泥土雙向攪拌樁

第一，要樹立綠色生態(tài)文明城市觀念，讓每一位公民自覺投入到生態(tài)文明建設(shè)中。綠色生態(tài)城市文明觀念在公民心中一直是一個(gè)很模糊的概念，在城市文明建設(shè)的過程中，要多組織一些有關(guān)城市生態(tài)文明、城市森林文化工程、城市生態(tài)文化工程建設(shè)等活動(dòng)，讓廣大居民能夠從城市林業(yè)建設(shè)中，體會(huì)到人與自然和諧相處的意義，樹立居民的生態(tài)文明觀、道德觀，發(fā)展綠色文化，讓大家養(yǎng)成尊重自然，愛護(hù)環(huán)境的好習(xí)慣，在提高自身參與度的同時(shí)，增強(qiáng)責(zé)任感[3]。

釘形水泥土雙向攪拌樁，是在水泥土攪拌成樁過程中，由動(dòng)力系統(tǒng)分別帶動(dòng)安裝在同心鉆桿上的內(nèi)、外兩組攪拌葉片同時(shí)正、反向旋轉(zhuǎn)攪拌，通過攪拌葉片的伸縮使樁身上部截面擴(kuò)大而形成的類似釘子形狀的水泥土攪拌樁[4]。是由上海市第一市政工程有限公司聯(lián)合東南大學(xué)在分析軟土地基特性和國(guó)內(nèi)外地基加固技術(shù)存在問題的基礎(chǔ)上，發(fā)明的一種新樁型與全新的施工方法。和傳統(tǒng)水泥攪拌樁相比，正反雙向攪拌提高了水泥土的攪拌均勻性，保證了水泥土攪拌樁的水泥摻入量，見圖1。

圖1 釘形水泥土雙向攪拌樁構(gòu)造圖

釘形水泥土雙向攪拌樁適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、軟粘土及無流動(dòng)地下水的松散砂土等軟弱地基[4]，含水量宜小于80%。

2 工程實(shí)例分析

2.1 工程設(shè)計(jì)概況

擬建項(xiàng)目位于某沿?？h城，為新建城市次干路，設(shè)計(jì)車速40 Km/h，路線全長(zhǎng)659.832 m，紅線寬度26 m，路面設(shè)計(jì)荷載BZZ-100；路面結(jié)構(gòu)采用水泥混凝土路面。

2.2 工程地質(zhì)概況

場(chǎng)地地貌類型為海積階地與殘破積階地，地形開闊，較平緩；沿線主要穿越池塘、草地。根據(jù)資料調(diào)查情況，場(chǎng)地自上而下地層依次為：素填土①1、雜填土①2、耕植土①3、粉質(zhì)黏土②、淤泥③、粉質(zhì)黏土④、凝灰熔巖殘積黏性土⑤、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖⑥1、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖⑥2 和中風(fēng)化凝灰熔巖⑦組成。場(chǎng)地內(nèi)存在軟弱土淤泥，厚度為1.2～24.2 m，埋藏深度為0.90～9.70 m、承載力特征值fao=45 KPa，其工程地質(zhì)性能差，未經(jīng)處理不具備作為道路路基基礎(chǔ)持力層的條件。

2.3 軟基處理設(shè)計(jì)

考慮本工程地質(zhì)情況差、工期安排等情況，對(duì)以下幾種處理方法作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，以選擇最適合本項(xiàng)目的軟基處理方式。

2.3.1 塑料排水板

優(yōu)點(diǎn)：固結(jié)沉降速率快，工后沉降小，造價(jià)低；排水效果有保證；能適合地基變形能力而不影響排水性能；施打排水板過程中對(duì)地基擾動(dòng)小；可在超軟弱地基上進(jìn)行插板施工。

缺點(diǎn)：工期較長(zhǎng)，施工期間產(chǎn)生較大的沉降，對(duì)道路兩側(cè)建筑物穩(wěn)定性造成破壞，處理后表層剛度低，一般不超過80 KPa。

2.3.2 釘形水泥土雙向攪拌樁

優(yōu)點(diǎn)：相比普通水泥攪拌樁，拌和效果更優(yōu)，處理深度較大，對(duì)于提高承載力和減少工后沉降優(yōu)于普通水泥攪拌樁。

缺點(diǎn)：造價(jià)略高于水泥攪拌樁。

適用范圍及造價(jià)：適用性同水泥攪拌樁，一般處理深度不超過25 m；樁徑60 cm，間距1.8-2.2 m，樁長(zhǎng)15 m 計(jì)，單價(jià)：約360 元/m2。

2.3.3 CFG 樁

優(yōu)點(diǎn)：承載力高，處理效果明顯，沉降變形小，施工方便，施工質(zhì)量易燮制；成樁齡期比水泥攪拌樁短。缺點(diǎn)：施工工藝要求高，采用振動(dòng)法有擾動(dòng)，長(zhǎng)管螺旋鉆施工需要工作面大，造價(jià)昂貴。

適用范圍及造價(jià)：適用性同水泥攪拌樁，一般處理深度不超過25 m；樁徑50 cm，間距1.8～2.2 m，樁長(zhǎng)15 m 計(jì)，單價(jià)：560 元/m2,在含水量大的土體中適用性有待驗(yàn)證。

根據(jù)地勘報(bào)告，結(jié)合工期緊等情況，該工程擬采用釘形水泥土雙向攪拌樁進(jìn)行軟基處理。

釘型雙向水泥土攪拌樁在平面上按梅花形布置；上部擴(kuò)大頭樁徑100 cm，長(zhǎng)度2 m，下部樁徑采用50 cm，樁間距1.5 m。處理長(zhǎng)度原則上以樁底地質(zhì)燮制為主，局部路段根據(jù)周邊段落靈活調(diào)整；水泥攪拌樁處理范圍人行道外側(cè)外至少一排樁，深厚軟土路段以樁長(zhǎng)15 m 燮制,見圖2。

圖2 釘形雙向水泥土攪拌樁處理軟基橫斷面設(shè)計(jì)圖

2.4 設(shè)計(jì)計(jì)算

釘形水泥土雙向攪拌樁設(shè)計(jì)計(jì)算按照復(fù)合地基要求，做承載力、穩(wěn)定性及沉降等驗(yàn)算。

（1） 計(jì)算原則：工后沉降量：一般路段≤50 cm，涵洞、通道處≤30 cm，橋臺(tái)與路堤相鄰處≤20 cm；工后沉降差引起的道路縱坡變化≤4‰；

（2） 一般路段交工面承載力處理段復(fù)合地基承載力≥100 kPa。

驗(yàn)算給定樁號(hào)承載力：

樁號(hào)K0+260，其樁長(zhǎng)為13.15 m，樁的擴(kuò)大頭直徑為1 m，長(zhǎng)度為2 m，樁身直徑為0.5 m，長(zhǎng)度為11.15 m。道路路基土有四層，第一層為粉質(zhì)黏土，厚度為0.590 m，第二層為淤泥，厚度為15.202 m，第三層為砂土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖，厚度為6.5 m，第四層為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖，厚度為5 m。

2.5 施工質(zhì)量燮制

材料要求：水泥攪拌樁水泥采用42.5R 級(jí)普通硅酸鹽水泥，水泥摻量為18%，樁體強(qiáng)度（28 天齡期）≥1.5 MPa；樁體的水灰比為1：0.55，應(yīng)根據(jù)燮內(nèi)配比試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試樁試驗(yàn)確定最佳水灰比。

施工注意事項(xiàng)：

（1） 水泥攪拌樁處理范圍為人行道外側(cè)至少一排樁。

（2） 鑿除樁頭后，樁頂鋪設(shè)20 cm+30 cm 級(jí)配碎石砂墊層和雙向土工格柵，之后埋設(shè)沉降盤，在觀測(cè)到穩(wěn)定的初始值后，方可進(jìn)行路堤填筑。

（3） 樁處理長(zhǎng)度原則上以樁底地質(zhì)燮制為主，上部擴(kuò)大頭直徑100 cm，長(zhǎng)度2 m；下部樁徑50 cm，局部路段根據(jù)周邊段落靈活調(diào)整。

（4） 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及頻率：間距1.5 m 段復(fù)合地基承載力特征值104.73 KPa,單樁承載力特征值139.88 KN，檢測(cè)頻率為總根數(shù)的1%。

2.6 沉降監(jiān)測(cè)

（1） 工后沉降量燮制指標(biāo)：一般路段≤50 cm，涵洞、通道處≤30 cm，橋臺(tái)與路堤相鄰處≤20 cm；工后沉降差引起的道路縱坡變化≤4‰；連續(xù)兩個(gè)月觀測(cè)的沉降量每月不超過5 mm。

（2） 地表沉降觀測(cè)斷面在一般路段宜每100 m布設(shè)一處；在跨度大于30 m 的結(jié)構(gòu)物的兩端相鄰路堤段，各布設(shè)一處，跨度小于30 m 時(shí)可僅在一端布設(shè)；在地基條件差、地形變化大的部位應(yīng)加密設(shè)置觀測(cè)斷面[5]。

（3） 沉降觀測(cè)在施工期應(yīng)每填一層觀測(cè)一次；路堤填高達(dá)到極限高度之后應(yīng)每天觀測(cè)一次；臨時(shí)中斷施工或加載間隙期可3 d 觀測(cè)一次[5]。

3 結(jié)論

沿海地區(qū)道路軟基普遍較深厚，設(shè)計(jì)上應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)、水文及環(huán)境條件等進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上的方案比較，兼顧項(xiàng)目周期安排情況選擇適合的處理方法。施工過程要燮制好材料配比，并做好施工監(jiān)測(cè)，保障軟基處理的質(zhì)量。