濱海地區公路軟基處理方案設計

郭培培 孫曉軍 陳健

（1、3青島市公路規劃設計院，山東 青島 266100 2、浙江交科工程檢測有限公司，浙江 杭州 311215）

⒈工程概況

雙高公路位于青島市膠州灣畔，是高新區連接主城區、機場、火車站的快速通道，是雙向六車道一級公路，設計車速60km/h，路基寬度32m，路線全長7.6km。

工程所在地質屬于濱海相淤泥粘土，具有高壓縮性，高靈敏度，欠固結（Pc

⒉工程地質

工程所處區域，為粉砂淤泥質海岸地貌，地下水位埋深0.0m～4m。區內為淤泥質海灘，地表以下自上而下為：①素填土：黃褐色，以粘性土為主，含砂礫，多為蝦池、鹽田壩體，少數主要壩體底部筑有沙袋、碎石塊。厚度0.5m～5.6m。〔σ0〕＝110kPa。②淤泥、淤泥質亞粘土：青灰色～灰黑色，軟塑～流塑，局部有機質富集，上部多為蝦池底部有機腐殖質，臭味重。厚度大于5m。〔σ0〕＝60kPa；②－1層淤泥質亞粘土，軟塑，青灰色。〔σ0〕＝60kPa。②－2層亞粘土，軟塑～硬塑，黃褐色。〔σ0〕＝120kPa；③-1層亞粘土：黃褐色，灰黃色，濕～飽和，可塑～硬塑。夾薄層狀粉砂及細砂透鏡體。其中①、②、②－1、②－2層工程土石分級為Ι級土；③層工程土石分級為Ⅱ級土。

⒊軟基處理方案設計及比選

3.1 真空-堆載聯合預壓方案

真空預壓是利用大氣負壓代替堆載對軟基進行預壓，使軟基里的孔隙水固結排出，達到消除沉降，提高土體強度的目的。真空與堆載預壓兩者區別在于加載方式不同，真空預壓方案是利用快速抽真空，形成大氣負壓，起到快速加載的效果，可以在3～5天達到80kPa以上的加載效果，并且不發生加載穩定問題，土體不發生剪切滑動破壞等工程事故，而堆載預壓達到80kPa以上的加載效果，需要大量搬運土石方，由于擬加固的土體強度較小，為了保證加載過程中土體的穩定，堆載預壓不可能一次加載，需要分2～3級分級加載，并且達到與真空預壓相同的軟基處理效果以后，需要大面積卸載，進而將產生大量的棄土石方，而真空預壓不存在卸載問題。

真空預壓施工技術要求及工藝：

（1）鋪設砂墊層之前，進行場地地表水疏干整平場地，鋪設一層土工布及一層雙向拉伸塑料土工格柵，其上鋪設工作墊層。

（2）密封壓膜溝深度必須切斷透水層，最淺進入不透水層頂面以下0.5m，邊坡宜為2:1。

（3）開挖密封壓膜溝時，塑料排水板不剪斷，應沿溝邊向上插入到砂墊層中至少0.2m。

（4）用素粘土回填密封溝和填筑覆水圍埝。

（5）打設塑料排水板的平面間距偏差不得大于5cm，垂直度偏差不得大于1.5%，拔管后露出地面的塑料排水板長度為20cm。

（6）密封膜采用三層聚氯乙烯簿膜，要求在工廠熱合一次成形。

（7）真空預壓是指膜內真空度不低于650mm汞柱，抽真空有效時間90天，最終按照卸載標準確定。

（8）每個真空預壓區周圍設置粘土圍幕，用素粘土漿液打設粘土圍幕，要求其滲透系數小于5X10-8cm/s。

（9）真空預壓卸載標準:按實測沉降曲線推算的固結度大于90%；連續10天實測沉降速率不大于1.5mm/天。

（10）進行真空聯合堆載預壓時，先進行抽真空，當真空壓力達到設計要求并穩定后，進行堆載，并繼續抽氣，堆載時需在膜上及膜下各鋪設一層土工布。

（11）堆載預壓在加載過程中應控制加載速率，最大豎向變形量不應超過10mm/天，邊樁水平位移不應超過4mm。

此方案工期、造價及處理效果具體如下：

（1）工期：施工準備（包括整平場地，設備進場，鋪設工作墊層及排水砂墊層，打設塑料排水板，然后鋪設密封膜）約1月，真空預壓約3月，總工期約4月。

（11）造價：每平米綜合單價354元。

（11）效果：平均固結沉降量為0.9m，使用期殘余沉降量小于0.3m，地基回彈模量大于50MPa，地基承載力達到100kPa以上。

3.2 水泥攪拌樁復合地基方案

原理是在軟土地基中攪拌摻入一定量的水泥等固化劑，使之固化，利用水泥和軟土之間所產生的一系列物理-化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的地基，進而提高土體的強度，該方案結構、工期、造價及處理效果具體如下：

（1）結構：將現有場地地表水疏干，進行場地整平，鋪設一層土工布及一層土工格柵，鋪設工作墊層及砂石褥墊層，打設水泥攪拌樁，水泥攪拌樁與樁間土復合受力，形成水泥攪拌樁復合地基。進而提高地基的強度。水泥攪拌樁樁徑0.5米，正三角形布置，間距1.2m，面積置換率約為15%，打設深度為7.5米。

（2）工期：施工準備3個月，大面積施工4個月，大面積施工完成以后需3月的水泥土強度增長的齡期方可進行下一道工序的施工，總工期將超過10個月。

（3）造價：每平米綜合單價551元，本工程所處濱海地區的地下水含有硫酸鹽，采用抗硫酸鹽水泥。

（4）效果：使用期殘余沉降量小于0.3m，地基回彈模量大于50MPa，地基承載力達到100kPa以上。

3.3 強夯塊石礅復合地基方案

該方案適合于處理淺層的軟土地基。大于3米的深層軟基，采用該方案無論從經濟上或者處理效果上比較，都是不太合適的。由于本工程軟基的自然強度低，軟土的自然不排水抗剪強度為20kPa左右，對作為形成塊石礅礅體的側向約束很小，在軟土中可能形成的塊石礅礅體直徑很大，將增加塊石礅礅體對原有軟基的置換和擠密（礅體置換率超過50%）；另外，由于塊石礅在軟土中形成了排水通道，土體將進一步固結，在強夯塊石礅復合地基形成以后，仍需要進行堆載預壓，地基土的沉降才能夠穩定。

綜合上述各種軟基處理方案的比較，推薦采用真空堆載聯合預壓方案。該方案是總結了國內港口多年來軟基處理的成功經驗，無論從技術，工期和造價上分析，都是最優的濱海深厚軟基處理方案。

結語

真空堆載聯合預壓能改善土體物理力學性質指標，加固效果明顯。不僅能滿足地基承載力和工后沉降要求，而且能夠降低造價，縮短工期，節約土資源，同時也可以避免加載穩定問題、土體剪切滑動破壞等工程事故，是一種很好的軟基處理方法。

[1]徐紹國，顧長存.《青島濱海公路試驗段軟土地基處理》.青島出版社，2007.

[2]龔曉南.《地基處理手冊》.北京中國建筑工業出版社，2008.