平華大道市政管線下軟弱結構層的處理方案比較

王麒

沈陽市市政工程設計研究院有限公司 遼寧沈陽 110015

1 工程概述

平華大道東段市政道路工程，工程地點位于珠海市斗門區(qū)，道路南北走向，道路起于湖心路，終于湖濱二路，全長709.09米，規(guī)劃寬度36米，道路等級為城市次干道。本工程現(xiàn)狀場地為臨時混凝土路面，服務于香海彼岸小區(qū)。

場地內(nèi)埋藏的地層主要是填筑土層、第四系海陸交互相沉積層。原地基軟土分布廣泛而深厚，強度差、壓縮性大，無法承載路基荷載、不能滿足沉降要求。為使地基具有足夠的強度，并使得施工后沉降控制在一定范圍，對全線地基進行深層加固，使得市政管線敷設的地基承載力達到要求；結合珠海地區(qū)的工程實踐，采用技術成熟、可操作性強的處理方法，在確保工期的基礎上盡量減少造價。

2 管線設計

充分考慮道路沿線現(xiàn)有市政設施及現(xiàn)狀道路布置情況，管線標準橫斷面結合現(xiàn)狀，根據(jù)規(guī)劃及相關規(guī)劃條例布置，遵循合理、經(jīng)濟的原則進行地下管線的設計。根據(jù)《珠海市城市規(guī)劃技術標準與準則》，道路沿線需布置管線有給水、雨水、污水、電力、電信、燃氣等管線。考慮到埋設深、淺，實施順序、造價等因素，將雨水管、燃氣管、給水管、纜線管廊設置于人行道或非機動車道上，污水管放置于機動車道內(nèi)。

本工程新建DN400給水管，采用離心球墨鑄鐵管，給水管位于道路東南側人行道上，距道路中心線15.5米（非機動車道邊線外1.0m），埋設深度在1.3-2.0m。新建雙側D=1.2m—A=1.6*1.2m雨水管渠，雨水管位于非機動車道下距道路中心線12.5m處，埋設深度在2.0-4.4m，自南向北排入道路北側泥灣門水道中。新建D=0.5m污水管，采用Ⅱ級鋼筋混凝土管，布置在西側機動車道下，距道路中線6.5m處，自北向南排入南側湖心路現(xiàn)狀D=0.8m污水管中。

根據(jù)鉆探結果，場地內(nèi)埋藏的地層主要有填筑土層、第四系海陸交互相沉積層（該層由淤泥〈2-1〉、粘土〈2-2〉、淤泥質粘土〈2-3〉、礫砂〈2-4〉組成）。原地基軟土分布廣泛而深厚，強度差、壓縮性大，無法滿足市政管線承載要求，需對現(xiàn)狀軟弱土體進行處理。

3 軟基處理方法比較

3.1 深層水泥攪拌復合地基

基本原理：深層攪拌法是通過深層攪拌機，沿深度方向將軟土與固化劑（水泥漿，外加一定量的摻和劑）就地進行強制攪拌，從而形成水泥土加固體，該土體整體性強且強度高，經(jīng)深層攪拌機自下而上的深層攪拌樁，深層攪拌樁與天然地基組成深層攪拌樁復合地基，見圖1。

適用范圍：深層攪拌法適用于處理包括淤泥、淤泥質土、粉土、砂性土、泥炭土等各種成因的飽和軟粘土，設計地基承載力≤120KPa的軟弱地基層。

處理深度：水泥攪拌樁樁徑一般為0.5m-1.0m，使用較多的樁徑為0.5m、0.6m、0.8m、1.0m，通常樁徑0.8m及1.0m的稱之為大直徑水泥攪拌樁。水泥含量一般為12%-20%，水泥土強度一般不高。樁徑0.5m、0.6m水泥攪拌樁處理深度一般在15m以內(nèi)，樁徑0.8m水泥攪拌樁處理深度一般在20m左右，樁徑1.0m的水泥攪拌樁處理深度一般在30m以內(nèi)。

該工法技術基本成熟，但是處理淤泥層時施工過程質量不易控制，水泥土強度低，樁身強度較低。

圖1 水泥攪拌樁處理斷面圖

3.2 素砼樁/CFG 樁

基本原理：CFG樁和素砼樁樁身具有較高的強度和剛度，可以全長發(fā)揮樁的側摩阻力，將荷載傳遞給較深的相對硬層。施工時對樁間土有擠密作用，較大幅度提高地基承載力，減少沉降，見圖2。

圖2 素砼樁/CFG 樁復合地基法處理斷面圖

適用范圍：CFG樁和素砼樁適用性較好，常用于加固粘性土、粉土、人工填土、淤泥質粘土和黃土等地基。

設計指標：常用的樁徑為400mm或500mm。長細比宜小于等于60，即400mm樁徑時加固深度不宜超過25m，500mm樁徑時加固深度不宜超過30m。樁身水泥粉煤灰碎石料或者混凝土強度等級為C15。

CFG樁和素砼樁工法技術成熟，控制好施工過程中的每個環(huán)節(jié)，處理效果佳，處理深度超過25m時造價較高。CFG樁樁身材料為水泥粉煤灰碎石，在珠海地區(qū)無該材料供應，需要進行現(xiàn)場拌制，對環(huán)境污染較大，另外在處理淤泥時水泥粉煤灰碎石樁和易性較差，容易出現(xiàn)縮頸及斷樁病害。素砼樁樁身材料采用商品混凝土，本地區(qū)有較多的商品混凝土供應，材料來源充足，對環(huán)境污染較少，混凝土和易性更好、材料質量有保證，成樁質量更好，因此本地區(qū)一般采用素砼樁而不采用CFG樁。

3.3 管樁

管樁復合地基適用于處理粘性土、粉土、淤泥質土、松散或稍密砂土及素填土等地基。管樁常用的樁型為PTC樁或PHC樁，其樁身強度高，成樁質量高，在處理深厚軟土有其獨特優(yōu)勢。

設計指標：管樁復合地基的常用樁徑為400mm，處理深度根據(jù)軟土層厚度決定。為了改善樁土承載比，往往在樁頂設計樁帽，樁帽常采用C30鋼筋混凝土。

在城市道路軟基處理中，該法由于樁間距較大，市政管線地基應單獨采用水泥攪拌樁復合地基處理，見圖3。

圖3 PHC 管樁復合地基法處理橫斷面圖

4 各種處理方法技術及工期比較

處理方法 優(yōu)點 缺點水泥攪拌樁處理后，軟土指標及受力性能得到提高，沉降量小，處理效果佳。工期較短，一般在3個月左右，可以適當較少管槽開挖坑底加固工程量。水泥土強度與土質關系較大，淤泥水泥土強度較低，施工過程中，質量不易控制。CFG 樁或素砼樁處理后，大部分路堤填土荷載由樁體承擔，沉降量小，處理效果佳。工期一般在3 個月左右。處理深度超過25m時，造價較高。管樁 其樁身強度高，成樁質量高，在處理深厚軟土有其獨特優(yōu)勢，工期在2 個月左右。樁間距較大，埋深較大的管線基礎需要單獨處理。

5 處理方案

經(jīng)勘查報告顯示，本項目市政管線敷設需進行軟基處理。排水固結法較復合地基造價上具有明顯優(yōu)勢，因此在場地沒有限制的情況下優(yōu)先推薦采用此法。但本項目距離現(xiàn)狀時代香海彼岸小區(qū)建筑較近，原道路填土中塊石粒徑大，含量高，若采用排水固結法，則存在排水板施工困難，真空及堆載荷載傳遞至效果差，密封困難同時會對現(xiàn)狀小區(qū)建筑基礎產(chǎn)生影響等問題，因此本工程推薦采用復合地基法進行處理。結合地質情況，本項目場地軟土層普遍在20m以上，滿足本項目場地的復合地基法主要有大直徑水泥攪拌樁、管樁或素砼樁復合地基。從處理效果、造價、工期等方面對素砼樁和管樁復合地基進行對比，大直徑水泥攪拌樁在造價上具有明顯優(yōu)勢，因此推薦采用大直徑水泥攪拌樁進行處理。處理方案如下：

1、樁間距采用2.0m×2.0m間距，樁徑1m，梅花樁布置；

2、樁頂鋪設50cm碎石墊層及土工格柵；

3、樁長：23m；

4、主要施工流程如下：對樁基施工范圍內(nèi)的場地進行清理，整平至標高1.0m施工面→施工大直徑攪拌樁→達到齡期后，施工管線→鋪設土工格柵和碎石墊層；

5、要求樁身90天無側限抗壓強度≥1.3Mpa（28天無側限抗壓強度≥0.81Mpa）單樁承載力≥256KN，復合地基承載力≥100KPa。

6、攪拌樁具體參數(shù)應由試樁后確定再大面積施工。