城市干道軟土地基加固實例

陳銘生

[摘要]軟弱土路基，須做補強處理。本文以廣東省某城市干道路基工程為例，介紹了軟弱土處理施工技術(shù)。

[關(guān)鍵詞]靜動力排水 軟土固結(jié) 軟土地基 施工技術(shù)

一、概論

本文討論的軟弱土路基加固補強施工技術(shù)，僅限于靜動力排水固結(jié)技術(shù)。

1. 動力固結(jié)法

常用的動力固結(jié)法，包括重錘夯實法、振動擠密法和機械壓實法。動力固結(jié)法加固地基的機理基本都是利用各種動荷載或反復(fù)振動荷載使土體原有結(jié)構(gòu)的破壞，土粒重新排列，最后達(dá)到一個較為密實、穩(wěn)定的新結(jié)構(gòu)。

對于非飽和土（包括各種垃圾土、廢棄物等），動荷載施加后將這些材料的元有結(jié)構(gòu)解體，孔隙中的氣體溢出，從而達(dá)到加固目的。對顆粒較粗的地基加固效果尤為顯著，只要控制好最佳含水量與相適應(yīng)的能量，一般均會獲得成功。

2. 靜力排水固結(jié)法

沿海及湖濱地區(qū)，廣泛分布著海相、湖相以及河相沉積的軟弱黏性土層。這種土的特點是含水量大、壓縮性高、強度低、透水性差且不少情況埋藏深厚。由于其壓縮性高、透水性差，在建筑物荷載作用下會產(chǎn)生相當(dāng)大的沉降和沉降差，有可能影響建筑物的正常使用。另外，由于其強度低，地基承載力和穩(wěn)定性不能滿足工程要求。因此，這種地基通常需要采用處理措施，靜力排水固結(jié)法就是處理軟弱土地基的有效方法之一。

按照使用目的，排水固結(jié)法可以解決以下兩個問題

（1） 沉降問題，使地基的沉降在加載預(yù)壓期間大部分或基本完成，使建筑物在使用期間不產(chǎn)生不利的沉降和沉降差。

（2） 穩(wěn)定問題，加速地基土的抗剪強度的增長，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。

3. 靜動力排水固結(jié)法

靜動力排水固結(jié)法是在傳統(tǒng)的強夯（動力固結(jié)）法和堆載預(yù)壓及排水固結(jié)法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它利用強夯法（動力固結(jié)法）的夯擊機具與排水固結(jié)法中排水體系進(jìn)行軟黏土地基處理。靜動力排水固結(jié)法是近年來發(fā)展起來的一種軟土地基處理新技術(shù)、具有處理質(zhì)量好、投資低、工期短的顯著特點，對于淤泥與淤泥土的處理，優(yōu)勢尤其顯著。

為了解靜動力排水固結(jié)法的加固機理，首先簡要介紹軟黏土的性質(zhì)以及強夯法與堆載預(yù)壓法的加固機理與應(yīng)用范圍。

軟黏土是軟弱黏性土的簡稱，土的類別多為淤泥，淤泥質(zhì)黏性土，淤泥質(zhì)粉土。軟黏土的基本特點可以歸結(jié)為：①天然軟土一般具有天然含水量高，一般在40%-120%之間；②壓縮系數(shù)a1-2在0.5-5.0MPa-1一般在1.0-3.0之間，滲透系數(shù)大部分在10-9～10-7cm/s之間，在荷載作用下固結(jié)很慢，強度不易提高；④抗剪強度低；⑤天然軟土具有顯著的結(jié)構(gòu)性等特點。

目前動力固結(jié)法及靜力排水固結(jié)法均已成為比較成熟的地基加固技術(shù)，但由上述知仍各有許多不足之處，如單純的強夯法（動力固結(jié)法）加固軟黏土地基引起孔隙水壓力的增長不能及時消散，很容易形成橡皮土；而靜力排水固結(jié)法要使用繁雜的加壓系統(tǒng)，而且排水固結(jié)法在很大程度上會影響工期，對經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天來說，這是一個明顯的弱點。

人們結(jié)合軟土的工程特性，在保留動力固結(jié)法經(jīng)濟、快捷等特點的同時，著手于改進(jìn)傳統(tǒng)的強夯法（動力固結(jié)法）和靜力排水固結(jié)法。

靜動力排水固結(jié)法通過設(shè)置水平排水體系（挖設(shè)盲溝，在盲溝交匯處設(shè)集水井；地表鋪設(shè)一定厚度的砂墊），并設(shè)置豎向排水體系（插設(shè)塑料排水板），土地層在適量的靜（覆蓋）力、變化的動力荷載及其持續(xù)的后效力（動力殘余力，即動力作用后，在軟弱土層上的土體靜態(tài)覆蓋力下仍保持的殘余力，該殘余力對促進(jìn)軟弱土體的排水固結(jié)作用必不可少且十分重要）的超載作用下，多次發(fā)生孔隙壓力的升降，快速排水體系將孔隙水不斷排出，土的抗剪強度就不斷提高，孔隙比也逐步減小，施工后沉降大大降低，地基土成為超固結(jié)土，從而達(dá)到了軟基回固的目的。

靜動力排水固結(jié)法工期短、造價低，既彌補了傳統(tǒng)單純的強夯法不適合加固飽和軟黏土地基的不足，克服了其不能有效排除軟土中高壓孔隙水的缺點，加速了孔隙水的消散，改變了軟黏土的滲透性，同時與靜力排水固結(jié)法相比又簡化了排水固結(jié)中繁雜的加壓系統(tǒng)，并在施工時間內(nèi)大部分或基本完成主固結(jié)沉降，大大減小了次固結(jié)沉降，縮短了工期，有效提高地基承載力，節(jié)省工程投資。

對于軟土地基的處理，實踐證明靜動力排水固結(jié)法是一種有效的加固方法。該法強調(diào)通過信息化施工，進(jìn)行施工質(zhì)量的過程控制、處理平面內(nèi)的點控制（便于減小差異沉降）。工程實踐表明：這種方法已經(jīng)在很多個工程中得到成功的應(yīng)用，并即將在重大工程項目中推廣應(yīng)用。

二、工程實例

1、背景資料

湛江市××路K9+962.072～K9+130路段擬建為城市主干道，路段長167.928m，軟基處理寬度68.5m，總面積11503.068㎡。路段原表層為耕植土，0.8～1.6m，平均厚度1.2m；下臥淤泥土層，2.7～7.1m，平均深度5.3m；其下為淤泥質(zhì)粉細(xì)砂或粉質(zhì)黏土層。該路段于2013年7月2日已完成袋裝砂井施工，7月15日進(jìn)行路基填土；預(yù)壓土填高至約2m后數(shù)天便發(fā)生淤泥質(zhì)土側(cè)向擠出，并在施工區(qū)表面（位于前進(jìn)方向左側(cè)部分輔道人行道）上出現(xiàn)開裂。該路段處于220KV走廊下，據(jù)現(xiàn)場觀察，高壓線與現(xiàn)地面最短距離約8m。

水文地質(zhì)情況：場地地貌單元屬三角洲沖積平原，土層從上至下為：

（1）耕植土，濕、軟塑，層厚0.70-1.30m，平均2.57m。

（2）海沖積土，包括淤泥質(zhì)土，飽和、軟塑，局部流塑，層厚0.80-7.10m，平均4.30m，含水量 =80.9%-83.2%，平均82.0%，孔隙比 =2.188～2.338，平均2.275，標(biāo)貫擊數(shù)N=0.9～1.7擊，平均1.0擊；淤泥質(zhì)粉細(xì)砂：含大量淤泥，局部含大量貝殼，飽和、松散，層厚1.90～7.10m，平均5.03m；粉質(zhì)黏土：局部含較多石英礫，局部土體細(xì)膩，濕、軟塑，層厚2.10～4.90m，平均3.03m，標(biāo)貫擊數(shù)N=7.9～8.9擊，平均8.5擊，中砂：一般含大量粉黏粒，局部黏性土薄層，飽和、松散，平均0.90m；