復合地基在沿海公路深層軟土地基處理中的應用

王亞

（中國建筑第八工程局有限公司設計管理總院，上海201206）

1 軟基處理方式簡述

一般而言，深層軟土地基處理的方法主要有夯能置換法、堆載+排水固結法、樁體復合地基、輕質路堤等。

1）夯能置換法。使重錘從高處落下，利用夯錘的沖擊能量以波的形式改變土體的物理力學性質，在地基一定深度內改變了地基土的孔隙分布，迅速提高了地基的承載力和壓縮模量，還可以提高路基的穩定性，減少沉降，增強土體的抗液化能力，形成比較均勻的、密實的地基，主要以強夯法為代表。

2）堆載+排水固結法利用橫向或豎向排水體在地基土中形成排水體系，在土體的重力作用下縮短土體的排水通道，加速軟土地基的排水固結，提高軟土的強度。

3）復合地基法。復合地基是指天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強，或被置換，或在天然地基中設置加筋材料，加固區是由天然地基土體或和增強體兩部分組成的地基。一般比較常見的有加固土樁（水泥攪拌樁、高壓旋噴樁）、擠密樁（砂樁、碎石樁）、CFG樁、剛性樁（管樁、方樁、混凝土樁等）。

4）輕質路堤。通過降低路堤自重荷載減小總沉降，增強路基的穩定。比較常見的路堤填料有粉煤灰、土工泡沫（EPS）、現澆泡沫輕質土等[1]。

2 工程實例

福建沿海某道路為一級公路，全長8km，設計速度80km/h，路基寬50m，設計車輛荷載為公路-I級。

2.1 地質情況

工程所屬地質單元為海岸沖淤積階地，根據勘察報告，地質條件如下：

1）①填土（Q4ml）：淺灰、灰褐色，稍濕，松散，成分較雜，均勻性很差，以黏性土為主，含中粗砂、碎石、耕土，厚度為0.50-4.80m。

2）②淤泥（Q4m）：深灰、灰色，飽和，流塑-軟塑狀，干強度中等，韌性中等，搖振反應慢，切面較光滑，局部為淤泥至土，海積成因；此層天然含水量高、孔隙比大、強度低的特性，屬高壓縮性土，沿線均有分布，夾有細砂②1透鏡體。本層厚15.10～23.80m。

3）③粉質黏土（Q4al-pl）：淺黃色，淺灰色，灰白色，可塑-硬塑狀，以黏粒、粉粒為主，局部含砂量較多，屬中等偏高壓縮性土，力學強度較低，沖洪積形成，本層厚度為0.60～11.40m。

4）⑦殘積砂質黏性土（Qel）：灰黃色、灰白色，可硬塑，稍有光滑，干強度中等，中等韌性，由花崗巖風化殘積而成，厚度為1.30～9.60m。

2.2 力學參數指標

根據室內土工試驗，對主要土層的力學指標進行了統計分析，如表1所示。

3 處理方式適應性

從處理效果、環境、造價、工期等方面，對前述幾種常用的地基處理方式的適應性進行分析比較：（1）夯能置換法。適用于加固碎石土、砂土、塑性指數小于10的黏性土、濕陷性黃土、雜填土以及泥炭等。處理深度根據夯能大小，處理深度一般可達到7～8m，施工工藝簡單，速度快。但對于飽和性黏土、淤泥的處理效果一般，而且對周邊環境影響大，考慮到工程周邊建筑密集，村莊較多，此種方法難以采用。（2）堆載+排水固結法。這是一種常用的軟基處理方式，但不足之處是預壓期較長，由于本工程的工期較為緊張，也難以采用。（3）輕質路堤。輕質路堤已在許多高速公路工程中采用，主要用于橋梁后的高填土區域，減少填筑的土體重力，但造價較為昂貴，難以大面積采用。（4）復合路基。樁體復合地基的處理方式較多，主要以樁體的強度分為柔性、半剛性、剛性樁。造價也有不同，一般而言剛性樁造價高，柔性樁造價低。

綜上所述，本工程80%以上的路段均存在15～26m的深厚淤泥軟土，綜合考慮工期、造價、環境等因素，擬采用樁體的復合地基處理方式。

水泥攪拌樁主要是確定樁長、置換率、水泥摻量，其中，樁長是主要因素。水泥攪拌樁加固一般以穿透淤泥層，達到承載力相對較高的土層為宜，但如果無法穿透時，可以考慮重點加固淤泥層的上層土層，因為路基受力主要作用至路面結構以下7～10m，只要在淤泥上層形成一個相對承載力與變形模型較大的硬殼層，且總的路基變形（包括軟弱下臥層）符合技術標準，就能夠有效減小樁長，既節約了投資，也保證了處理效果[2]。

4 工程實際應用

4.1 計算原理

考慮到本工程攪拌樁的樁長難以穿透淤泥層，因此，復合地基的沉降S應包括復合地基加固區的沉降S1和加固區下臥層的沉降S2兩部分，即：

加固區的沉降可按式（2）和式（3）計算：

式中，Epsi為各層樁土復合壓縮模量，kPa；Ep為樁體壓縮模量，

kPa；Esi為各層土體壓縮模量kPa；Δp1為地基中各土層中點的附加應力，kPa；Δhi為各土層的初始厚度，m；m為置換率。軟弱下臥層S2按相關規范予以計算[3]。

4.2 基礎條件

路基寬50m，邊坡1∶1.5，填土厚度3.5m，填土容重18kN/m3；路面結構厚0.7m，平均重度23kN/m3；路堤加載方式：9個月完成路基填筑，預壓期3個月，3個月完成路面結構，總共用時15個月，工后沉降基準期180個月；沉降修正系數1.2；工后沉降要求≤0.30m。

4.3 沉降計算（分層總和法）

4.3.1 不進行地基處理時

施工期末的沉降為0.363m，工后基準期末的沉降為0.777m；工后沉降Sp=0.777-0.363=0.414m＞0.3m。則計算得出的工后沉降大于工后沉降，需要進行地基處理。

4.3.2 采用水泥攪拌樁復合地基處理時

擬采用的水泥攪拌樁樁長12m，樁徑0.5m，樁間距1.2m，正三角形布置。計算出加固區的工后沉降Sp1=0.269m，軟弱下臥層的工后沉降Sp2=0.018m，則地基總的工后沉降為Sp=Sp1+Sp2=0.287m＜0.3m。經過地基處理后，工后沉降可以滿足要求。

5 結語

復合地基是處理沿海深層軟土路基的主要方式，選擇樁型時，要重點考慮軟土性質、造價、工期、周邊環境等約束條件，綜合比較、因地制宜，才能保證路基的使用效果。