吹填造地上修建市政道路特殊路基段的設(shè)計要點研究

文/程芳

1 前言

隨著城市經(jīng)濟不斷發(fā)展，人口日益增加，城市可建設(shè)用地日漸不足。吹填造地形成陸域可作為儲備用地，提供土地資源，以緩解城市建設(shè)用地不足的矛盾。此舉將對沿海建設(shè)用地不足的城市周邊地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展起到促進作用。

2 工程概況

項目包含4 條道路：陽塘北路、陽塘路、陽塘西一路（機場大道—陽塘北路段）及陽塘中路（環(huán)嶝路—陽塘北路段）。道路總長約4.6km，道路等級為城市次干路，紅線寬度30～36m。擬建道路位于吹填場地，主要是吹砂、吹泥等[1]，部分還處在堆載預(yù)壓處理中（圖1）。

圖1 場地內(nèi)示意圖

3 擬建項目地質(zhì)情況及受影響因素

3.1 該項目地質(zhì)情況

場地原始地貌位于海灣灘涂，沿線道路南側(cè)分布有大量的養(yǎng)殖魚塘，現(xiàn)狀已完成吹填，吹填料主要為淤泥混砂，并已進行場地軟基處理，處理標(biāo)準(zhǔn)：吹泥區(qū)地表承載力≥60kPa，填砂區(qū)地表承載力≥100kPa，滿足一般施工設(shè)備將來上場作業(yè)的支撐條件。在陸域回填層荷載作用下，經(jīng)處理后15年殘余沉降量＜30cm,1年殘余沉降量＜10cm。根據(jù)所提勘察報告，該工程場地按地層沉積時代、成因類型及其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的差異從上自下分別為：填砂①1（Q4ml）、填砂①2（Q4ml）、素填土①3（Q4ml）、填石①4（Q4ml）、淤泥②1（Q4m）、淤泥混砂②2（Q4m）、淤泥②3（Q4m）、中砂②4（Q4m）、淤泥混砂②5（Q4m）、粉質(zhì)黏土③1（Q4al+pl）、中砂③2（Q4al+pl）、粗砂③3（Q4al+pl）、殘積砂質(zhì)黏性土④（Qel）、全風(fēng)化花崗巖⑤（γ52(3)c）等組成。

3.2 受影響因素

軌道：陽塘中路與在建的軌道交通3 號線、4 號線、8號線于機場大道南側(cè)呈正交，其中軌道交通4 號線和8號線共線，在建的軌道交通3、4、8 號線均采用高架形式。吹填場地：吹填標(biāo)高、吹填材料及場地的交地時間和交地標(biāo)準(zhǔn)對軟基處理方案選擇的影響。

4 特殊路基設(shè)計

吹填造地路基處理方法較多，選擇時應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、水文、材料及環(huán)境條件進行經(jīng)濟及技術(shù)比選，當(dāng)單一的處理方法無法滿足穩(wěn)定與沉降的要求時，可考慮多種組合使用。針對目前較成熟的處理方法主要有三類：置換法、排水固結(jié)法和復(fù)合地基法。置換法是針對淺表層不良土質(zhì)，排水固結(jié)法、復(fù)合地基法是針對較深層不良土質(zhì)。由于本工程所在區(qū)域的材料為吹填淤泥混砂。故置換法不適用，市面上常采用的是：砂樁堆載預(yù)壓地基處理法、CFG 樁復(fù)合地基法、水泥攪拌樁復(fù)合地基處理法等。砂樁堆載預(yù)壓地基處理法優(yōu)點：置換作用強，提高軟弱地基承載力，消除砂土液化及造價[320 元/m2（淤泥厚度12m）]較低。缺點：淤泥較厚時，處理后的地基變形較大；振動沉管對高架橋樁基、軌道盾構(gòu)有影響，需先行施工；砂源緊張，材料質(zhì)量較難控制等。本項目淤泥較厚，同時本項目工期短，故砂樁堆載預(yù)壓地基處理法不適用。水泥攪拌樁復(fù)合地基處理法優(yōu)點：能改良土體；新工藝雙向攪拌樁處理深度較深；一般費用較低[480 元/m2（淤泥厚度12m）]；缺點：場地內(nèi)的塑料排水板可能影響樁體的強度及樁身完整性，施工質(zhì)量控制難度較大；新工藝雙向攪拌樁尚未大面積推廣，施工單位數(shù)量有限，尚未收集到檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)，風(fēng)險較大等。本項目工期較緊張，無法進行多次試驗。故水泥攪拌樁復(fù)合地基處理法不適用。CFG 樁復(fù)合地基法優(yōu)點：施工期短，處理效果好；處理深度大，施工質(zhì)量容易控制等。缺點：吹填造地性質(zhì)沒有得到改善；費用較高[720 元/m2（淤泥厚度12m）]。

5 特殊路基段處理目的、原則、范圍、標(biāo)準(zhǔn)、具體處理措施

5.1 處理目的

吹填土和原狀軟弱土路基，由于吹填土及軟弱土強度低、透水性差、壓縮性大、靈敏度高、變形穩(wěn)定時間長，其工程特性為道路設(shè)計、施工及運營帶來了一系列難題：如路基下沉、路面拉裂、橋頭跳車、增加工程造價、運營維修費用大等，同時這些也是當(dāng)前工程界關(guān)注的熱點問題。軟土路基設(shè)計的重點是對軟土的工程特性及地基處理方案進行研究。從而達到以下幾個目的：路基處理滿足道路穩(wěn)定要求；路基處理滿足道路工后沉降要求；路基處理滿足市政管線使用功能要求；路基處理滿足上部結(jié)構(gòu)承載力要求。

5.2 軟土路基處理原則

軟土地基處理的基本原則是：先簡后繁、先地上后地下、就地取材、經(jīng)濟合理，既技術(shù)先進又實際可行，從穩(wěn)定、沉降兩個方面分析入手，在確保路基穩(wěn)定的同時控制工后沉降。通過對全線軟土的穩(wěn)定、沉降分析計算，擬定需要處理的軟基段落，針對不同軟基路段軟土的分布情況、路基高度以及工期等影響因素，分別就較常用且適合本項目的方案進行分析比選，擬可采用塑料排水板堆載預(yù)壓法、擠密砂樁堆載預(yù)壓法、預(yù)應(yīng)力混凝土樁、振動沉管砂樁和淺層換填等。

5.3 處理范圍

該項目特殊路基處理主要對道路路基、雨污水管線等進行地基處理，具體范圍如下：道路紅線內(nèi)綠化帶之外路基部分；橫穿道路的雨污水管線。橫穿管結(jié)構(gòu)邊緣至橫穿管處處理范圍線距離為兩倍該段處理樁型的樁間距。道路紅線內(nèi)處理邊線與綠化帶之間距離為該兩倍該段處理樁型的樁間距。

5.4 處理設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

穩(wěn)定安全系數(shù)。穩(wěn)定驗算時，采用圓弧滑動法按路堤施工及公路營運期的荷載分別計算穩(wěn)定安全系數(shù)，施工期采用直剪快剪指標(biāo)，按固結(jié)有效應(yīng)力法計算，其容許值為1.2。該項目擬建4 條道路均為城市次干路，根據(jù)《城市道路路基設(shè)計規(guī)范》（CJJ 194—2013）第6.2.8規(guī)定，路基容許工后變形?？紤]該項目底下埋設(shè)有大量縱向、橫向雨污水管線，并考慮雨污水管線結(jié)構(gòu)性能與涵洞、箱型通道性能類似，因此該項目一般路基段工后沉降統(tǒng)一采用涵洞、箱型通道處要求,采用0.3m。復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值。復(fù)合地基承載力特征值不小于上部構(gòu)造物對地基承載力的要求值。

5.5 處理措施

吹填造地路基設(shè)計施工受地質(zhì)等因素限制，從以下技術(shù)分析，并提出處理措施如下：充分利用現(xiàn)場地形地質(zhì)資料，確定軟土路基處理范圍和深度；充分重視動態(tài)信息化設(shè)計過程。該項目軟基處理方案選擇應(yīng)綜合考慮吹填料的物理力學(xué)性質(zhì)、吹填料下方原狀土層的物理力學(xué)性質(zhì)、潛水與承壓水水位埋深及補給情況，相鄰工程項目的交叉影響，項目建設(shè)工期安排及經(jīng)濟性等因素。最終采用以水泥攪拌樁為主，以高壓旋噴樁為輔（部分路段由于地鐵施工凈空受影響，能滿足凈空要求，且高壓旋噴樁不屬于擠土樁，對橋梁樁基影響較小）的方案進行處理。

項目開工至今，目前根據(jù)施工期間監(jiān)測反饋，穩(wěn)定安全系數(shù)及容許工后沉降均在合理范圍內(nèi)（表1）。

表1 陽塘路路基沉降觀測成果表（沉降板）

6 結(jié)語

綜上所述，對于工期緊迫需軟基處理同時施工作業(yè)面凈高受限的吹填造地項目，采用水泥攪拌樁、高壓旋噴樁進行處理，可以滿足市政道路建設(shè)要求。此法將為沿海建設(shè)用地不足的城市提供借鑒，對社會經(jīng)濟發(fā)展起到促進作用。