集美大學新校區道路軟土地基處理方案比選與可行性研究報告

黃海宏 （集美大學，福建 廈門 361021）

1 集美大學新校區道路巖土工程勘察情況

擬建場地位于集美大學內部舊校區以西、高速公路連接線以東，屬于亞熱帶海洋性季風氣候區。擬建場地原始地貌屬杏林灣港灣灘涂一部分，后由人工圍海造地形成，現擬建場地經場平后較為平緩、開闊，地坪標高1.87m～2.39m。

根據鉆探揭露，擬建場地地層結構較復雜，地層巖性、厚度和埋藏分布等在橫縱向上變化較大。根據地層時代、成因類型、巖性等可將本場地地基土分為7個工程地質層，自上而下分述如下：①層素填土、②層淤泥、③層粗砂、④層殘積砂質粘性土、⑤層全風化花崗巖、⑥層強風化花崗巖、⑦層微風化花崗巖。

2 水文地質特征

擬建場地地下水為賦存運移于①層素填土中的孔隙水，屬潛水；賦存運移于③層粗砂的孔隙水，屬承壓水；賦存運移于⑤層全風化花崗巖、⑥層強風化花崗巖及⑦層微風化花崗巖中的網狀孔隙、裂隙水，屬弱承壓水；②層淤泥及④層殘積砂質粘性土為相對隔水層。①層素填土含水性、透水性較差，總體上水量不大；③層粗砂透水性及富水性較好，且其厚度及分布范圍較大，故其水量較大；⑤層全風化花崗巖、⑥層強風化花崗巖及⑦層微風化花崗巖為弱透水含水層，水量不大。地下水主要接受大氣降水下滲補給及相鄰含水層的側向補給，并大致由東北向西南方向滲流排泄。勘察期間，測得各鉆孔地下水初見水位埋深0.80m～1.70m,標高0.31m～1.44m；混合穩定水位埋深0.4m～1.40m,標高0.71m～1.84m。根據區域水文地質資料，擬建場地地下水位年變幅1m～2m。

3 巖土工程評價與建議

3.1 巖土體分析與評價

①層素填土：新近回填，該層土尚未完成自重固結，密實度及均勻性差，力學強度低，工程性能差，未經加固處理不宜直接作為擬建物地基持力層。

②層淤泥：流塑，高壓縮性，力學強度低，工程性能差，未經加固處理不宜直接作為擬建物地基持力層。

③層粗砂：主要呈中密狀，局部稍密或密實，飽和，力學強度較高，可選作擬建物地基持力層。

④層殘積砂質粘性土：可～硬塑，力學強度較高，工程性能較好，可選作擬建物地基持力層。

⑤層全風化花崗巖：力學強度較高，工程性能較好，可選作擬建物地基持力層。

⑥層砂礫狀強風化花崗巖：力學強度較高，工程性能較好，可選作擬建物地基持力層。

⑦層微風化花崗巖：力學強度高，工程性能好，可選作擬建物地基持力層。

3.2 巖土設計參數

巖土設計參數根據標貫試驗成果、輕探試驗成果、室內巖土試驗等成果，并結合地區工程經驗綜合確定。其中巖土技術參數重度、壓縮模量、變形模量和滲透系數為平均值，抗剪強度為標準值，地基承載力依試驗結果和地區經驗為特征值。另外，需要說明的是，殘積土因受其試驗手段和方法的局限性，壓縮模量的試驗結果普遍偏低，故壓縮模量主要根據土工試驗結果，結合地區經驗綜合確定；變形模量則根據標貫試驗成果，參照福建省標準《建筑地基基礎技術規范》（2003征求意見稿）并結合地區經驗綜合確定。

綜合以上分析可以看到：存在7.5m～14m厚的高壓縮性淤泥軟土，流塑，高壓縮性，力學強度低，工程性能差，必須進行地基處理；且淤泥土層分布及埋深變化較大，并夾有中（細）砂透鏡體，均勻性差。

4 軟土地基處理常用方法

軟土地基處理有許多種不同的方法：如按處理效果可分為臨時處理和永久處理；按處理深度可分為淺層處理和深層處理；按處理對象土性劃分為砂性土處理和粘性土處理，飽和土處理和非飽和土處理；按處理的方式又可分為化學處理和物理處理等。一般按照地基處理機理進行分類。

綜合各種地基處理方法的適用范圍和集美大學新校區道路工程勘探和道路設計等情況，以下對拋石擠淤換填法、塑料排水板排水固結法、加筋墊層三種方案的設計和施工進行介紹。

擠淤換填法是依靠換填材料的自重以及借助于其他外力諸如：壓載、振動、爆炸、強夯或卸荷（即及時挖除換填體周邊處的淤泥）等，使軟弱層遭受破壞后被強制擠出而進行的換填處理。

塑料排水板預壓法是排水固結法的一種，是將塑料排水板用插板機插入加固的軟土中，然后在地面加載預壓，使土中水沿塑料板的通道溢出，經砂墊層排除，從而使地基加速固結。

加筋法是在土中加入條帶、纖維或網格等抗拉材料，依靠它改善土的力學性能，提高土的強度和穩定性的方法。加筋法已經被廣泛的應用于公路、鐵路的地基處理中。

5 工后總沉降估算

根據巖土工程勘察報告提供的軟土參數對堆填土的工后總沉降量進行了估算，分別按淤泥層后為6m和12m兩種計算，交通荷載按等代1m厚度的土計算影響。

①7m厚淤泥層，3m堆填土。

7m淤泥軟土層工后總沉降：

②14m厚淤泥層，3m堆填土。

14m淤泥軟土層總沉降：

3m等高堆填土作用下，淤泥厚度改變1m，不均勻沉降差約4.5cm。

6 結 論

綜合以上初步分析，得到以下初步結論：地基承載力達到要求；工后總沉降不能過大；工后不均勻沉降不能過大；保證軟土地基上的道路和結構物有足夠的穩定性。現行的拋石擠淤的辦法，只能達到提高管道底部地基承載力的作用，不能顯著改善道路路堤的工后沉降。由于道路沿線淤泥層的厚度變化和路堤填土高度的變化，會帶來路面縱向和橫向的不均勻沉降（初步估算：不考慮堆填土高度變化影響，3m等高堆填土作用下，淤泥厚度改變1m，不均勻沉降差約4.5cm），直接影響路面竣工后的質量和管道的安全。淤泥層厚度大，且分布和埋深變化很大，在堆填土和汽車荷載的外在附加荷載作用下，如不進行有效的地基處理道路會在竣工后的十幾年里發生顯著的工后沉降，總沉降量將達到40cm～70cm。道路施工重車會造成路面基層破壞。

我校新校區道路施工最終采用了拋石擠淤的處理辦法,為了消除不均勻沉降,根據不同的路段選擇了不同的拋石厚度,并且在建設的一開始就完成了路基的施工,在建設期間讓施工車輛反復碾壓,經過2～3年的建設期后,再根據路基的沉降情況進行路基加厚及瀝青混凝土面層的施工。我校新校區道路于2008年竣工交付使用，使用至今道路整體沉降了約30cm（每年均進行觀測），但是路面面層平整，使用正常，無明顯的不均勻沉降及路面開裂縫現象.

[1]GB50021-2001，巖土工程勘察規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2001.

[2]GB50287-99，水利水電工程地質勘察規范[S].北京：中國計劃出版社，1999.

[3]JTGD63-2007，公路橋涵地基與基礎設計規范[S].北京：人民交通出版社，2007.

[4]DBJ13-07-2006，建筑地基基礎技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2006.

[5]JGJ94-2008，建筑樁基技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[6]GB50011-2001，建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.