深圳市前海地區(qū)某市政道路軟土路基設(shè)計(jì)

沙 亮

（深圳市綜合交通設(shè)計(jì)研究院，廣東深圳 518003）

0 前言

深圳市前海地區(qū)某市政道路位于濱海潮間帶，場(chǎng)地普遍分布軟弱淤泥層、中粗砂（含淤泥）、淤泥質(zhì)黏土等。以上地層總厚度一般為5～12 m，場(chǎng)地屬于對(duì)建筑抗震不利地段，穩(wěn)定性和適宜性較差。場(chǎng)地范圍內(nèi)第四系地層自上而下依次為：（1）第四系人工填土，含素填土、填石、植物層；（2）第四系全新統(tǒng)海陸交互相沖擊層，含淤泥、中粗砂；（3）第四系全新統(tǒng)沖洪積層，含黏土、中粗砂；（4）第四系上更新統(tǒng)沖洪積層，含淤泥質(zhì)黏土、黏土、中粗砂；（5）第四系中更新統(tǒng)殘積層，含砂質(zhì)黏性土、粉質(zhì)黏土。

由于場(chǎng)地工程地質(zhì)條件復(fù)雜，需要處理的軟弱土層埋深及厚度大，地下水埋藏較淺，且全段欠方嚴(yán)重。綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素，該工程軟基處理工程主要采用插板排水固結(jié)堆載預(yù)壓法、水泥攪拌樁、CFG樁等處理方案。

1 插板排水堆載預(yù)壓法

該法用塑料插板作為排水載體來(lái)加速土層的固結(jié)，并用填土或砂等外加荷載來(lái)增加總應(yīng)力，并使超靜孔壓消散，從而增加有效應(yīng)力，使地基承載力逐步變大。

該法適用于項(xiàng)目現(xiàn)狀為漁塘、蠔田段。由于該段淤泥裸露，沒(méi)有覆蓋層，須先修筑圍堰封閉場(chǎng)地，同時(shí)圍堰可以充當(dāng)后續(xù)施工路堤的反壓護(hù)道，有利于路基填土的穩(wěn)定。

插板排水固結(jié)法的總體結(jié)構(gòu)包括排水系統(tǒng)和預(yù)壓系統(tǒng)，其中排水系統(tǒng)又包括水平和豎向排水系統(tǒng)。水平排水系統(tǒng)由在淤泥頂面吹填而成的砂墊層中設(shè)置縱橫向間距為50 m的盲溝做為框架，在縱橫盲溝交匯處設(shè)置集水井，用抽水泵抽水，盲溝采用滲濾土工布包裹碎石形式；豎向排水系統(tǒng)由塑料排水板在砂墊層中按正方形間距1 m×1 m布設(shè)組成，塑料排水板須打穿淤泥層進(jìn)入下臥層不小于0.5 m，上端高出排水砂墊層0.3 m。

道路路基填筑分為3個(gè)部分：（1）從砂墊層標(biāo)高填筑到路床設(shè)計(jì)標(biāo)高以下1.5 m（含地基預(yù)留沉降量），填料為中粗砂，在填砂層頂部鋪設(shè)1層雙向經(jīng)編PVC增強(qiáng)纖維土工格柵；（2）填筑1.5m厚路床，填料為適合道路填筑要求的素土；（3）2.5m厚超載預(yù)壓砂，為節(jié)約成本，填料為中細(xì)砂。

1.1 施工工序

清理障礙物→鋪設(shè)土工布→吹填砂墊層→打設(shè)塑料排水板→做盲溝、集水井→埋設(shè)監(jiān)測(cè)儀器→填砂層（填筑中粗砂至路床頂面以下1.5 m并分層碾壓）→鋪設(shè)雙向經(jīng)編PVC增強(qiáng)纖維土工格柵→路床填土（分層碾壓填筑1.5 m厚路床）→預(yù)壓砂層→沉降監(jiān)測(cè)→卸載。

1.2 施工技術(shù)要求

（1）插板原材料：塑料排水板斷面為4 mm×100 mm，應(yīng)具有足夠的抗拉強(qiáng)度，溝槽表面平滑，尺寸準(zhǔn)確，能保持一定的過(guò)水面積，抗老化能力在1.5 a以上，并具有耐酸堿抗腐蝕性。

（2）預(yù)壓時(shí)間：設(shè)計(jì)預(yù)壓時(shí)間滿載不少于200 d，實(shí)際卸載時(shí)間應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)預(yù)壓時(shí)間、實(shí)測(cè)沉降推算工后沉降量、實(shí)測(cè)沉降速率等綜合確定。

（3）卸載標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)預(yù)壓處理后的淤泥層固結(jié)度要達(dá)到不小于90%的要求，預(yù)壓期最后連續(xù)2個(gè)月，沉降速率小于5 mm/月。

1.3 施工監(jiān)測(cè)與第三方監(jiān)測(cè)

施工監(jiān)測(cè)是保證圍堰施工安全、場(chǎng)地填筑過(guò)程中邊界穩(wěn)定的重要措施。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)也將作為工后沉降的推算、處理效果的評(píng)價(jià)、工程量核實(shí)等的重要依據(jù)。為了保證工程的安全，項(xiàng)目業(yè)主委托了獨(dú)立的第三方監(jiān)測(cè)單位對(duì)排水固結(jié)堆載預(yù)壓施工全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，第三方監(jiān)測(cè)的內(nèi)容、項(xiàng)目和精度要求也高于施工監(jiān)測(cè)。

施工監(jiān)測(cè)包括以下四部分內(nèi)容：（1）監(jiān)測(cè)總沉降量；（2）分層沉降；（3）孔隙水壓力；（4）觀測(cè)圍堰的水平位移。

施工期的填筑安全性參照規(guī)范要求，由上述監(jiān)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行控制，具體標(biāo)準(zhǔn)為：（1）沉降速率小于 15 mm/d；（2）邊樁位移小于 5 mm/d；（3）孔隙水壓力增量與加載量的比值B≤0.6。當(dāng)發(fā)生沉降、位移偏大等不穩(wěn)定情況時(shí)，應(yīng)加密監(jiān)測(cè)次數(shù)。

1.4 施工注意事項(xiàng)

施工中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)排水板的保護(hù)，運(yùn)輸過(guò)程中嚴(yán)禁破壞其濾膜，并室內(nèi)保存，防止日照使芯板老化。為使施工機(jī)械有良好的工作面和軟土固結(jié)盡快完成，施工時(shí)應(yīng)及時(shí)抽掉集水井中排出的孔隙水；另外，由于在底基層填筑過(guò)程中，往往因趕工期而使得加載速率大大超標(biāo)，致使淤泥層產(chǎn)生剪切破壞，附加沉降大大增加，更為嚴(yán)重的是因加載不均勻或速度快而使得淤泥產(chǎn)生大面積的滑坡，最后不得不大面積停止加載，反而延誤工期。為避免以上事故的發(fā)生，實(shí)際施工中一定要特別注意嚴(yán)格控制加載速率。

2 水泥攪拌樁

水泥攪拌樁加固軟土地基的機(jī)理主要是通過(guò)水泥的水解和水化反應(yīng)及水泥水化物與黏土的化學(xué)反應(yīng),從而形成強(qiáng)度相對(duì)較高的樁體與樁周軟土一起形成復(fù)合地基,以起到提高地基承載力、增強(qiáng)路基穩(wěn)定性及減少路基沉降的作用。

項(xiàng)目水泥攪拌樁設(shè)計(jì)樁徑為600 mm，設(shè)計(jì)樁間距為1.3 m×1.3 m，按梅花形布置，要求打穿淤泥層，進(jìn)入持力層不小于1.0 m，樁頂鋪設(shè)一層鎖口式鋼塑土工格柵和0.3 m厚級(jí)配碎石褥墊層。

該法適用于項(xiàng)目上覆人工填土層較厚，下臥層為淤泥路段，且須降低對(duì)附近構(gòu)筑物影響的路段。因該法處理軟土內(nèi)含有一定的有機(jī)質(zhì)，水泥攪拌中摻入水泥用量的20%石膏作為外摻劑，以增強(qiáng)固結(jié)效果。

2.1 施工工序

鉆機(jī)就位→對(duì)中調(diào)平→預(yù)攪下沉同時(shí)配制漿液→噴漿攪拌提升→重復(fù)攪拌下沉→重復(fù)噴漿提升→停鉆移位、成樁結(jié)束→施工下一根樁。

2.2 施工注意事項(xiàng)

為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質(zhì)量,第一次提鉆噴漿時(shí)應(yīng)在樁底部停留30 s,進(jìn)行磨樁端，余漿上提過(guò)程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭，停留時(shí)間為30 s；供漿必須連續(xù)，攪拌必須均勻，一旦因故（提升過(guò)快、堵塞、斷電、機(jī)械故障）停漿，應(yīng)使攪拌機(jī)鉆頭下沉至停漿面以下50 cm，待恢復(fù)供漿后再噴漿提升。

3 CFG樁

CFG樁身材料主要是碎石、石屑、粉煤灰，摻適量水泥和水拌和而成,具有良好的和易性。碎石是該樁的粗骨料，石屑是填充碎石孔隙、改善骨料級(jí)配的次骨架材料，粉煤灰具有粗骨料和低標(biāo)號(hào)水泥的作用。設(shè)置在軟基中的碎石樁作為豎向增強(qiáng)體,將上部荷載通過(guò)樁體向地基深處傳遞,擠密并置換了部分軟土,改善了軟土的排水條件,加速了軟土中超孔隙水壓力的消散,CFG樁和樁間土一起通過(guò)由碎石或石屑組成的褥墊層形成CFG復(fù)合地基。

該法適用于項(xiàng)目上覆人工填土層較厚，且填土層中含有較多碎石，下臥層為淤泥的路段。項(xiàng)目CFG設(shè)計(jì)樁徑為600 mm，設(shè)計(jì)樁間距為1.3 m×1.3 m，按梅花形布置，要求打穿淤泥層，進(jìn)入持力層不小于1.0 m，樁頂鋪設(shè)一層鎖口式鋼塑土工格柵和0.3 m厚級(jí)配碎石褥墊層。

3.1 施工工序

采用振動(dòng)沉管法，分為移機(jī)就位、沉管造孔、填料加密和成樁4道工序。

3.2 施工注意事項(xiàng)

為確保CFG樁復(fù)合地基質(zhì)量，根據(jù)地質(zhì)情況選用合理的施工機(jī)械設(shè)備，布樁時(shí)宜從中心向外推進(jìn)施工；沉管達(dá)到要求深度后，立即填灌樁芯混合料，盡量減少間隔時(shí)間。填料前檢查沉管內(nèi)是否吞進(jìn)樁尖或進(jìn)水進(jìn)泥，若存在則及時(shí)處理。嚴(yán)格控制拔管速率在1.2～1.5 m/min，如遇淤泥或淤泥質(zhì)土，拔管速度應(yīng)適當(dāng)放慢，拔管過(guò)程避免反插。施工過(guò)程中應(yīng)觀測(cè)新施工樁對(duì)已施工樁的影響，當(dāng)發(fā)現(xiàn)樁斷裂并脫開(kāi)時(shí)，必須對(duì)工程樁逐樁靜壓，靜壓時(shí)間一般為3min，靜壓荷載以保證使斷樁接起來(lái)為準(zhǔn)。

4 排水預(yù)壓與CFG樁聯(lián)合處理

由于近期吹填的淤泥容許承載力不到40 kPa,而橋頭路段和擋墻地基要求承載力達(dá)150～200 kPa。軟基處理時(shí)先用插板排水堆載預(yù)壓法將地基的承載力提到120 kPa,再用CFG樁使承載力達(dá)到200 kPa，從而滿足了設(shè)計(jì)要求。

5 不同地基處理方法交接部位的過(guò)渡處理

不同地基處理方法工后沉降的大小及工后沉降發(fā)展的過(guò)程均存在一定的差異,為了滿足路面鋪筑及管線埋設(shè)的需要,必須采取措施減少這種差異。項(xiàng)目采用超載預(yù)壓的辦法來(lái)減少不同地基處理方法交接部位的沉降差異。具體做法為在交接部位的兩邊100 m以內(nèi),超載預(yù)壓土堆填厚度從0～1.5 m逐漸變化,該部分預(yù)壓土的預(yù)壓時(shí)間為90 d。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)深厚軟基的處理，插板排水堆載預(yù)壓法仍是最經(jīng)濟(jì)有效的處理方法，但處理工期較長(zhǎng)。

（2）水泥攪拌樁有效處理深度一般小于15 m，且造價(jià)較高，但其可最大限度地利用原土，且施工時(shí)噪聲小、無(wú)振動(dòng)、工期短，對(duì)周邊構(gòu)筑物影響較小。

（3）CFG樁可利用工業(yè)廢料粉煤灰和石屑作摻和料，無(wú)需配筋，可大幅降低工程造價(jià)，施工速度快、工期短、質(zhì)量容易控制。

（4）采用插板排水堆載預(yù)壓與CFG樁聯(lián)合處理可大幅提升地基承載力，合理的組合地基處理方法，可以起到事半功倍的效果。

（5）經(jīng)過(guò)近兩年時(shí)間的路基沉降觀測(cè),未發(fā)現(xiàn)路基有明顯沉降現(xiàn)象,差異沉降小于0.15%。該分項(xiàng)竣工驗(yàn)收時(shí),各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到優(yōu)良工程的標(biāo)準(zhǔn)。因此該項(xiàng)目軟土路基處理方案是合理可行的，也將隨著深圳前海地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)全面鋪開(kāi)，為類似項(xiàng)目提供參考。

[1]高宏興.軟土地基加固[M].上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,1990.

[2]SJG 04-1996,深圳地區(qū)地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3]劉家豪.塑料排水板排水法加固軟基工程實(shí)例集[M].北京：人民交通出版社，1999.