溫州沿海地區(qū)市政道路軟土地基處理方法研究

蘇 華

(中煤科工集團武漢設(shè)計研究院有限公司，湖北武漢 430064)

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)化的飛速發(fā)展，為滿足城鎮(zhèn)交通發(fā)展的需求，市政道路工程逐漸增多，在市政道路工程建設(shè)中，經(jīng)常會在某些路段出現(xiàn)軟土地基，其承載能力一般不會超過50 kN/m2。因此，對于軟土地基的處理成了市政道路工程中的重點和難點。

目前關(guān)于軟土地基處理方面有很多學(xué)者進行討論，特別是對高速公路，以及橋梁、涵洞等工程方面已取得很多可應(yīng)用到工程實踐中的經(jīng)驗，然而對市政道路工程，特別是在溫州沿海地區(qū)卻涉及較少。

由于市政道路工程工期緊、施工場地通常又比較狹窄，有時還需要維持既有道路的正常交通。雖然處理軟土地基的技術(shù)和方法很多，但是如何選擇適合溫州沿海地區(qū)市政道路工程軟土地基處理的方法，成為目前工程實踐中亟需解決的問題。

1 軟土地基特性及破壞機理

根據(jù)《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》的判別標(biāo)準(zhǔn):天然含水量不小于35%、天然孔隙比不小于1或十字板剪切強度小于35 kPa的地基稱為軟土地基。

基于軟土地基的特殊特點，在市政道路工程中表現(xiàn)出如下不利的工程性質(zhì)。

1)地基承載能力低，難以施工。

2)由于壓縮性大，導(dǎo)致沉降量較大，不能滿足使用功能。

3)開挖基坑容易引發(fā)溝槽邊坡失穩(wěn)破壞，影響施工的順利進行。

2 軟土地基處理方法的比選

2.1 軟土地基處理方法

對軟土地基的處理對策有很多，不論采用何種方法，處理后的地基必須滿足強度、變形、動力穩(wěn)定性和透水性要求，從而達到提高地基承載力，減小不均勻沉降以及路面設(shè)計使用年限內(nèi)的殘余沉降(一般簡稱工后沉降)的目的。

目前常用的處理方法主要有如下幾種:

1)墊層法。墊層法屬于軟土地基的淺層處理方法，主要包括換土墊層法、換土加筋墊層法及加筋碎石墊層法。

2)拋石擠淤法。一般用于處理常年積水的洼地，排水施工困難，表土呈流動狀態(tài)，厚度較薄，片石能沉達底部的泥沼或厚度小于3 m的軟土路段，此法在石料豐富的地區(qū)經(jīng)常采用。

3)排水固結(jié)法。其原理是改變地基原有排水邊界條件，縮短地基孔隙水的排水距離，加速軟土地基的固結(jié)過程。

4)粒料樁。粒料樁法的特點是某些部位地基需要提高其地基承載力時，在需處理范圍內(nèi)，由碎石、砂礫等松散粒料做樁料，通過設(shè)置的較大直徑的樁體，對地基土起置換作用，通常采用的有碎石樁和砂樁。

5)加固土樁。用帶有回轉(zhuǎn)、翻松、噴粉與攪拌功能的機械，將軟土地基局部范圍的某一深度、某一直徑內(nèi)的軟土用固化材料予以改良、加固，形成加固土樁體。目前采用的加固土樁一般有水泥攪拌樁、粉噴樁和旋噴樁。

6)水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)。水泥粉煤灰碎石樁適用于處理軟弱粘性土、粉土、砂土和已自重固結(jié)的素填土地基。對于淤泥質(zhì)土、淤泥、有機質(zhì)土、地下水具有腐蝕性時應(yīng)按地區(qū)經(jīng)驗或通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。

2.2 軟土地基處理方法適用性綜合分析

不同的軟土地基處理方法有不同的適用范圍，對軟土地基處理技術(shù)手段的選擇，首先需要了解軟土地基處理的目的、道路工程對地基性能的具體要求、軟土的性質(zhì)、施工工藝及設(shè)備和施工周期的要求等。其次，要注意參考當(dāng)?shù)胤e累的施工經(jīng)驗，以及周圍環(huán)境對施工的特定要求(如振動噪聲、污染等)。最后，需要從處理技術(shù)及工程造價兩方面進行比選。

2.2.1 工程項目軟土地基處理方案要求

工程項目對軟土地基處理方案的要求，主要有以下幾個方面:

1)道路等級與地基處理要求:道路的等級越高，路基沉降的要求也越嚴(yán)格，對沉降處理措施要求就越高。

2)周圍環(huán)境對地基處理施工的要求:地基處理施工會對周圍環(huán)境帶來一定的影響。施工工藝不同，環(huán)境受到影響的程度也就不同。

3)類似場地上同類工程地基處理經(jīng)驗:我國地域遼闊，土的工程性質(zhì)復(fù)雜，在進行地基處理設(shè)計時，重視當(dāng)?shù)爻晒Φ慕?jīng)驗，尤其是了解區(qū)域性土和施工工藝的特殊性，對選定地基處理方案極為重要。

4)地基處理設(shè)計的要求。

地基處理設(shè)計要求一般包括地基承載力、地基變形量控制，以及構(gòu)造物的特點。《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定的城市道路容許工后最大沉降如表1所示。

2.2.2 軟基處理方法的技術(shù)比較及工程造價分析

1)軟土地基處理方法技術(shù)比較。

表1 城市道路容許工后最大沉降 mm

軟土地基技術(shù)比較主要是指各類軟土地基處理方法的處理范圍以及承載能力和工后沉降分析。通過對既有方法的歸納總結(jié)，將各種軟土地基的處理范圍以及相關(guān)的注意事項總結(jié)如表2所示。

表2 軟土地基處理范圍

2)軟土地基處理工程造價比較。

根據(jù)已有工程經(jīng)驗，將各種軟基處理方式以每根樁造價為縱坐標(biāo)，處理深度H為橫坐標(biāo)，做軟土地基處理方法造價圖，如圖1所示。

圖1 軟土地基處理方法造價圖

從圖1可以看出，隨地基處理深度的逐漸增加，各種需要打樁的軟土地基處理方法的單樁的造價從低到高依次為:袋裝砂井(袋裝砂井與塑料排水板相差并不大)、粉噴樁、水泥攪拌樁、CFG樁、管樁和高壓旋噴樁。

3 工程應(yīng)用

溫州某地區(qū)市政道路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)如下:

道路等級:城市次干道Ⅱ。

計算行車速度:40 km/h;25 km/h(交叉口)路幅形式:雙向四車道。

通過現(xiàn)場踏勘和調(diào)查，并結(jié)合溫州地區(qū)的實際情況，本工程全路段屬于山前海積平原，表層以素填土和粘土為主，下臥淤泥質(zhì)亞粘土，設(shè)計采用礦渣填料來填筑路堤。軟土的分布深度約為2 m～15 m不等。

由2.2節(jié)分析可知，從軟土地基處理方法適用范圍、工程造價以及該項目周圍環(huán)境對施工的要求，選擇粉噴樁作為該工程軟土地基處理方法。其特點是無振動，無噪聲，對周圍環(huán)境影響較小，并且處理后承載力高，工后沉降小，同時造價方面同樣有競爭優(yōu)勢。粉噴樁處理軟土地基典型斷面及平面布置圖如圖2所示。

圖2 粉噴樁典型橫斷面及平面圖

4 結(jié)語

1)目前可以應(yīng)用到工程實踐的軟土地基處理方法有很多種，但是其適用性卻各不相同。

2)粉噴樁作為軟土地基處理方法之一，具有無振動，無噪聲，對周圍環(huán)境影響較小，并且處理后承載力高，工后沉降小，同時造價方面同樣有競爭優(yōu)勢等特點，適合作為溫州沿海地區(qū)市政道路工程軟土地基方法。

3)本文對溫州沿海地區(qū)市政道路軟土地基處理方法的探討可以為類似工程項目提供參考。

［1］JTJ 017-96，公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］王國欣，肖樹芳，黃宏偉.杭州海積軟土應(yīng)力—應(yīng)變特征與結(jié)構(gòu)強度損傷規(guī)律研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2005，24(9)：1557-1558.

［3］鄭煥然.濱海軟土地基處理技術(shù)及沉降分析［D］.長沙：湖南大學(xué)，2003.

［4］呂玉梅.軟土地基處理技術(shù)［M］.北京：中國水利水電出版社，2009：105-112.

［5］沈珠江.軟土工程特性和軟土地基設(shè)計［J］.巖石工程學(xué)報，1998，20(1)：100-106.

［6］楊 權(quán).常用公路軟土地基處理方法在佛山地區(qū)的使用研究［D］.廣州：華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.

［7］馮國磊.沿海地區(qū)濱海相軟土地基處理技術(shù)研究［J］.山西建筑，2013，39(16)：56-57.