淺析市政道路軟弱地基處理技術

陳志國

(福建恒安達建設發展有限公司，漳州 363000)

本文工程背景為南北向道路，南起于惠民路，經過湖體后下穿北環城路跨線橋， 北至謝溪南路， 路線全長3.308km。

2 工程地質地貌

場地沿線屬殘丘剝蝕臺地地貌單元， 道路呈南北走向，沿線道路沿線途經莊稼地、村莊，水塘，沿線地質各土層自上而下描述如下：

①1雜填土(Q4ml)：灰色、褐黃色，松散～稍密，稍濕～飽和，具高壓縮性，未完成自重固結。 厚度為0.40 ～5.20m。

①2素填土(Q4ml)：褐黃、灰色，松散～稍密，稍濕～飽和，高壓縮性，力學性能差，未完成自重固結，層厚度為0.80～8.70m。

①3耕土(Q4ml)：褐黃、灰色，稍濕～飽和，成分以粘性土為主，層厚度為0.40 ～0.80m，地層均勻性差。

②粉質粘土(Q4al+pl)：褐黃、黃褐、灰白、局部呈磚紅色，軟塑～可塑，以可塑為主，稍濕～飽和。 層厚1.10～10.60m。

酒堡如城堡，城墻上頭屹立高大的杜康塑像，酒神舉杯遙寄蒼天，儼然一個升帳點兵的酒元帥。而兵馬則是城墻下、酒堡周遭一排排一列列井然有序的酒壇子。壇頸封口的紅布和壇肚子上菱形的酒字帖，恰似將士威武的盔甲。不見殺氣騰騰，但聞酒香氤氳。

③淤泥(Q4m)：暗灰、灰黑色，飽和，軟塑～流塑。 層厚1.20～6.60m，屬于高壓縮性軟土層，工程性能差。

④粉質粘土(Q4al+pl)：灰褐、褐黃色，可塑，飽和。以粉粘粒為主，含少量中細砂，砂含量約5%～10%，層厚1.10～4.90m。

⑤中砂(Q4al+pl)：灰白色、灰黃色，松散～密實，以稍密～中密為主，飽和。 厚度0.90～11.80m。

⑥礫砂(Q4al+pl)：黃褐色、灰黃色，中密～密實，以密實為主，飽和。 厚度6.60～9.00m。

⑦粉質粘土(Qdl)：紅棕、褐黃色，可塑，稍濕～飽和。 層厚0.60～3.20m。

⑧殘積粘性土(Qel)：黃褐色，夾白色，花斑色，可塑～硬塑，可塑為主，飽和，由花崗閃長巖風化而成，厚度1.24～17.8m。

3 市政道路軟弱地基處理方法與選擇

3.1 軟弱地基處理的理論依據

土體長期在自身重力、建構筑物自重、使用荷載或其他因素的作用下，均可在土體中產生有效應力。有效應力將引起土體固結變形，使路堤、路基、土石壩、房屋、橋梁、涵洞等發生沉降、傾斜以及水平位移[2]。 由土力學特性較差的土層(如淤泥、淤泥質土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層) 構成的軟弱道路地基， 未進行有效的軟基處理，在荷載作用下易發生壓縮變形或失穩破壞，從而影響道路地基的正常發揮，因此，對于軟弱地基必須先進行有效的工程處理降低軟弱地基的壓縮變形， 使其滿足道路的承載力要求。

3.2 常用軟弱地基處理方式

考慮到軟土地基固有特性， 結合市政道路工程自身的特點，最優方案是選擇技術上可行，且能有效提高路基承載力和減小沉降量，又經濟合理的軟基處理方法。當前工程上常見的較為有效的軟基處理如下：

(1)表層處理法：在基礎地基表面鋪砂或用石灰、水泥處治。 屬于淺層軟基處理，施工速度快，造價較低。

(2)換填法：挖除一定范圍內的軟弱土層或不均勻土層，回填其他性能穩定、無侵蝕性、強度較高的材料，并夯壓密實。 屬于淺層軟基處理，施工速度快，造價較低。

(3)堆載預壓法：堆載預壓或真空預壓，或聯合使用堆載和真空預壓，形成固結壓密后的地基。屬于淺層軟基處理，施工速度比較慢，造價中等。

(4)夯實地基法：反復將夯錘提到高處使其自由落下，給地基以沖擊和振動能量， 將地基密實處理或置換形成密實墩體的地基。 屬于淺層軟基處理，施工速度快，造價較低。

(5)水泥粉煤灰碎石樁復合地基法：由水泥、粉煤灰、碎石等混合料加水拌合在土中灌注形成豎向增強體的復合地基。屬于深層軟基處理，施工速度比較慢，造價中等。

(6)擠實砂樁法：在軟土層中擠壓成孔形成密實的砂樁，形成砂樁增強體增加穩定性，減小沉降量，加速固結沉降。 屬于深層軟基處理，施工速度比較快，造價中等。

(7)水泥土攪拌樁復合地基法：以水泥作為固化劑的主要材料，通過深層攪拌樁機械，將固化劑和地基土強制攪拌形成豎向增強體的復合地基。屬于深層軟基處理，施工速度比較慢，造價中等。

(8)旋噴樁復合地基法：通過鉆桿的旋轉、提升，高壓水泥漿由水平方向的噴嘴噴出，形成噴射流，以此切割土體并與土拌合形成水泥土豎向增強體的復合地基。 屬于深層軟基處理，施工速度慢，造價較高。

(9)預制管樁復合地基法：采用預制混凝土管樁作為增強體與樁間土及樁頂的褥墊層(樁帽)共同構成了剛性樁復合地基。 屬于深層軟基處理，施工速度比較快，造價高。

3.3 軟基處理方法的選擇

根據市政道路路基的軟土工程性質、土層厚度、路基填方高度及現場作業條件、進度要求等因素綜合分析，軟基處理方法選擇如下：

(1)從經濟上考慮，現場地質條件允許條件下先考慮不處理的可行性；

(2)當路基地質條件較差，不處理不能滿足相關要求，考慮進度及經濟方面，盡量選擇淺層處理；

(3)軟基淺層處理方法較難達到要求，則考慮深層處理。 深層處理方法選擇要綜合考慮現場作業條件、進度、造價等因素。

4 軟弱路基處理案例

通過以上對軟基處理方式選擇的分析， 考慮本工程區域內不良土質主要為淤泥夾層、表層淤泥等，分布厚度約0.4～12m，根據軟土性質及分布厚度情況，軟弱地基分為淺層軟基(≤3m)和深層軟基(＞3m)分別處理。

4.1 地基處理控制標準

根據不同構造物與路基的銜接分別采用不同的容許工后沉降標準，以確保路堤穩定，容許工后沉降如表1 所示。

表1 容許工后沉降

4.2 軟基處理

淺層軟基厚度大于1.5 小于3m 的采用全部清淤底部換填1m 碎石處理，其余換填合格土處理(如圖1)。淺層軟基厚度小于或等于1.5m 采用全部清淤換填碎石處理(如圖2)。

圖1 淺層軟基處理(大于1.5m 小于3m 換填碎石)

圖2 淺層軟基處理(小于等于1.5m 換填碎石)

圖3 剛性樁復合地基處理軟土地基平面布置示意圖

對軟基厚度＞3m 的深層軟基， 采用水泥攪拌樁或預應力管樁(PTC 管樁)處理，路堤填高大于6m 及橋頭20m范圍采用預應力管樁(PTC 管樁)處理，樁徑采用0.5m，正方形布置形式(如圖3)。 路堤填高小于6m 的深層軟基段采用水泥攪拌樁處理樁徑采用0.6m，按正三角形形式布置(如圖4)。

圖4 水泥攪拌樁處理軟基橫斷面圖

5 結論

軟土地基處理的目的是增加地基穩定性， 減少或消除工后的不均勻沉降，也是保證道路建成后安全、高效運營的關鍵環節。本文通過對軟基處理方式與選擇的分析，針對工程案例中的不同軟基處理厚度、不同路堤填高，分別采用了淺層軟基處理、深層軟基處理的方式，軟基處理方式技術上可行， 且能有效提高路基承載力和減小沉降量，又經濟合理。