吹填場地道路軟基處理方案研究

肖高霞，楊紹猛，胡 坤

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

0 引言

浙江某縣位于浙江省南端，其海域遼闊，全縣海岸線252 km，沿海灘涂面積 97.24 km2。國家海洋局原批復用海面積2 956.94 hm2用于海洋養殖。后期由于現狀涂面較高、養殖區域排水困難使得效益較低，政府將該區塊規劃打造成海洋經濟特色發展區、臨港產業新城。為滿足功能區劃要求，形成必要的土地條件，對江南海涂圍墾區進行吹填及淺層軟基處理。

場區已實施的為淺層軟土處理，處理范圍為原表層土及吹填土。考慮下部存在較大厚度的軟弱淤泥類土，土層承載力低，滲透性能差，且具高靈敏度，高壓縮性及易流變、蠕變等特性。為保障道路工后沉降小及施工、通車后安全穩定，道路范圍仍需進行軟基處理。

1 巖土層特征描述

擬建場地屬濱海淤積平原地貌，場地原為灘涂養殖區，現已經過吹填并經淺層軟基處理，局部地段有宕渣回填（施工便道），地勢基本平坦。根據勘察野外現場編錄、原位測試成果及室內試驗所取得地基土物理力學性質指標，將勘探深度50 m范圍內巖土體劃分為5個工程地質層，現自上而下分述如下，見圖1及表1。

2 場區吹填及淺層軟基處理

現區塊已完成吹填及淺層軟基處理，等待第三方檢測。場區內吹填材料為航道疏浚土。采用2艘2 500 m3/h和1艘3 500 m3/h絞吸船進行施工，見圖2。

圖1 工程地質剖面圖

表1 地基土基礎設計主要參數一覽表

區內采用無砂墊層的真空預壓法，單塊預壓時間約4個月，塑板長度3～5 m，間距1 m。場區軟基處理需達到標準：（1）處理后地坪平均標高：+3.5m；（2）軟基處理范圍：吹填土和原狀土淺表層新淤土；（3）地基承載力：50 kPa。

3 道路軟基處理方案研究

目前國內外地基加固技術種類繁多，不同加固技術在加固效果、施工工期和工程造價等方面各不相同。浙江省常用道路軟基處理方式有淺層處理、土工合成材料加筋法、排水固結法、復合地基、樁承式加筋路堤、輕質路堤或上述處理技術兩種或多種的組合。

3.1 常用軟基處理技術[1]

3.1.1 淺層處理法

圖2 吹填工藝圖

淺層處理法一般有設置排水墊層、換填或拋石擠淤、淺層加固等方法，以提高地基承載力，增強地基穩定，減少沉降。

優缺點：該淺層加固方法施工速度快、整體性好，目前在日本有著廣泛的應用，國內因設備的限制應用較少，見圖3。

圖3 換填+砂礫墊層聯合堆載預壓

適用范圍：該處理方法適用于地基承載力不足的軟土路段；對路基強度不滿足設計要求的也可采用該法淺層改良。

3.1.2 土工合成材料加筋法

土工合成材料加筋是在路堤下部填料中加入土工合成材料等條帶網格狀抗拉材料，以改善填料的力學性能，提高路堤的穩定性，擴散荷載應力，減少不均勻沉降。目前應用較廣的土工合成材料類型有編織土工布、復合土工布、塑料土工格柵、經編土工格柵、玻纖土工格柵、整體式鋼絲土工格柵、鋼塑土工格柵、土工格室等。

適用性：該方法常與換填、排水固結、水泥攪拌樁、管樁等處理方式結合使用，以提高路基穩定，減少不均勻沉降。在施工過程中，應注意土工合成材料不宜直接設置在地面上，應現場清理后鋪設200 mm以上砂礫墊層后，再鋪設土工合成材料。

3.1.3 排水固結法

排水固結是在軟土地基上設置豎向排水體，然后施加荷載，促使地基排水、固結、壓密，以提高地基強度，減少在路堤荷載作用下產生工后沉降量的一種方法。常用加壓系統包括堆載預壓、真空預壓及降水預壓。

優缺點：排水固結處理效果較明顯、處理費用低，但需結合堆載預壓一同進行處理，預壓時間通常在8～12個月，見圖4。

圖4 塑料排水板處理

適用范圍：該方法適用于深度大于5 m的軟土，處理深度一般不超過30 m。對能滿足預壓期的路段處理效果明顯，其工后沉降較小。

3.1.4 水泥攪拌樁

水泥攪拌樁是以水泥作為固化劑的主劑，利用深層攪拌機械將水泥漿或水泥粉作為固化劑，在地基深處將軟土和固化劑強制攪拌，形成復合地基以提高地基承載力、減小地基沉降的一種方法，見圖5。

圖5 水泥攪拌樁處理

適用性：調查表明，水泥攪拌樁對淺層軟土地基處理效果明顯，但打設深度達到10 m以上時，因外部壓力較大，漿液不能有效噴出而影響了處理效果。因此對軟土厚度10～20 m時可采用釘型雙向水泥攪拌樁。

3.1.5 樁承式加筋路堤

樁承式路堤是指在軟土地基中按一定間距打設剛性樁，在樁頂端設置相應尺寸的樁帽，并在樁帽頂面鋪設土工合成材料加筋墊層，然后填筑填料形成的路堤。路堤填筑到一定高度后，荷載通后加筋墊層和樁帽的作用大部分傳遞至樁頂，小部分傳至地表樁間土，擴散后由樁端持力土層和樁間土共同承擔，形成一個相互作用的受力體系。

適用性：采用樁承式加筋路堤，能有效地控制地基的沉降和不均勻沉降，約束側向變形，同時可快速填筑施工，無需預壓期和二次開挖，大大縮短施工工期，施工質量容易控制。主要用于：（1）處理橋頭相鄰路基，解決橋頭路段的不均勻沉降問題；（2）軟基上老路路堤的拓寬工程；（3）道路和鐵路一般路段的軟弱地基處理；（4）軟基上修建的擋墻、涵洞等結構物的基礎處理，見圖6。

3.1.6 輕質路堤

圖6 預應力管樁處理

輕質路堤是采用輕質填料，通過減輕上部填土重量來降低地基中的應力水平、提高地基的穩定性和減少沉降的一種方法。主要分為：EPS塊體輕質路堤、泡沫混凝土輕質路堤、EPS顆粒混合土輕質路堤和粉煤灰輕質路堤等。

適用性：因其工期短、施工方便、對周圍環境影響小及橋頭段沉降過渡效果較好，在高速公路中得到越來越多的應用，城市道路中對于部分沿河填土較高的路段也在推廣采用，見圖7。

3.2 一般路段軟基處理方式比選

比選優劣見表2。

考慮到該工程的具體特征，通過計算、論證以及相似工程的調研分析，再結合溫州地區公路軟基處理的工程實踐經驗，對于比選方案中塑料排水板聯合堆載預壓及真空堆載預壓在該區塊較適合，進行深化比選，見表3。

圖7 泡沫混凝土處理（單位：cm）

表2 一般路段軟基比選

表3 真空預壓與堆載預壓方案優劣性對比表[3]

表4 橋頭路段軟基比選

結論：一般路段推薦采用塑料排水板+堆載預壓法。因工藝成熟、簡單，應用廣泛，施工方便且易監管，預壓所需超載方量可用于場區內其他道路建設及場地內部建設，而施工預壓期重車通行能減少工后沉降，且保持通車可加快新城建設開發進度。

3.3 橋頭路段軟基處理方式比選

根據現在橋梁鉆孔資料，該項目所在位置50 m深度內仍是淤泥土，現有的軟基處理方式中，管樁一般要求樁端下臥持力層的靜力觸探錐尖阻力不小于1 000 kPa，處理深度在30 m左右，而該項目30m仍在淤泥層內，管樁處理在該項目中不太適合。

若采用輕質土填筑路基，現在常用的泡沫混凝土容重6～10 kN/m3，處理費用約330元/m3,對于該路段填筑2 m的輕質土仍需要考慮下部軟土處理，費用較高，因此不推薦采用。

對于深厚軟土的龍港地區水泥攪拌樁可能更適合。該類樁能獲得比剛性樁更高的承載力，因為剛性樁的樁身強度雖然較高，但對位于深厚軟土層的摩擦型剛性樁，其樁身截面積僅0.1～0.2 m2，相應的側表面積也較小，而軟土所提供的摩擦力又很小，因此這類樁基雖具有很高的強度和剛度，卻提供不了較高的承載力。用同樣水泥制作的水泥土攪拌樁的樁身截面積通常大于0.6 m2，甚至達到2～3 m2，所以攪拌樁的截面積比剛性樁大數倍，乃至數十倍。同樣，其樁側面積也很大。因此攪拌的樁身強度雖不很高，但仍能提供較大的承載力。

但是單軸單向攪拌樁處理深度宜8～10 m，樁體存在攪拌不均勻的情況。釘型雙向攪拌樁處理深度在10～20 m，能有效阻止樁頂冒漿、樁體強度上下不均勻、處理深度淺等問題，比選優劣見表4。

結論：通過對比釘型雙向水泥攪拌樁、管樁、雙軸水泥攪拌樁等常用橋頭軟基方式，認為橋頭采用釘型雙向水泥攪拌樁處理最為適合。

4 結語

經過綜合比選，確定該項目在一般路段采用塑料排水板結合超載預壓，橋頭路段采用釘型雙向水泥攪拌樁。對于兩種不同處理方式的交界面，采取縮短樁長，調整樁間距及加鋪格柵、增加超載高度等來進行過渡處理，以減少差異沉降。

本研究結論可供類似工程參考。

[1]浙江省交通規劃設計研究院.浙江省公路軟土地基路堤設計要點[M].北京：人民交通出版設，2009.

[2]JTS 147-2—2009，真空預壓加固軟土地基技術規程[S].

[3]溫州市住房和城鄉建設委員會.溫州市市政工程設計導則[Z].溫州：溫州市住房和城鄉建設委員會，2012.