某市政道路工程中軟土地基處理方式分析

陳曉鋒

（福州城建設(shè)計研究院有限公司廈門分公司，福建 廈門 361000）

0 引言

近年來，隨著城市道路不斷的建設(shè)，遇到的軟土地基也越來越多。常用的軟土地基處理方法歸結(jié)起來大致分為三大類：換填法、復(fù)合地基法、排水固結(jié)法。換填法主要用于淺層處理（＜3m），深層軟基處理一般采用復(fù)合地基法和排水固結(jié)法，這兩種處理方法主要區(qū)別在于造價和工期懸殊大，采用排水固結(jié)法造價低，但工期長，復(fù)合地基法造價高，工期短。在選擇地基處理方案時，應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基的共同作用，進(jìn)行多種方案的技術(shù)比較，選用地基處理或加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)與地基處理相結(jié)合的方案[1]。軟土地基處理的方案設(shè)計應(yīng)按因地制宜、就地取材、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則進(jìn)行。對軟土性質(zhì)差、地基條件復(fù)雜或有特殊要求的地基處理工程，可采用兩種或兩種以上措施進(jìn)行綜合處理[2]。

1 工程概況

平潭如意路（金井一路—吉釣路）市政道路工程，位于平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)金井灣片區(qū)內(nèi)，設(shè)計起點(diǎn)為金井一路（樁號K3+887.184），終點(diǎn)為吉釣路（樁號K6+443.014），設(shè)計路線總長2555.83m，道路紅線寬50m，雙向六車道，城市主干路，設(shè)計速度50km/h。

2 地質(zhì)情況

根據(jù)地勘報告，該項(xiàng)目擬建道路路段大體包括三種類型：基巖路段、軟土路段、正常路段。以軟土路段為主，基巖路段及正常路段主要分布在間夾的山地及山前坡地路段。

2.1 基巖路段

主要分布在山地路段，地基土為不同風(fēng)化程度的基巖，可直接作為路基持力層。此路段的分布段落有：K4+620—K4+720、K5+660—K6+300。

2.2 正常路段

路基土以填土、粉質(zhì)黏土、細(xì)中砂、坡積、殘積黏性土為主，部分為強(qiáng)風(fēng)化巖，總體路基工程性質(zhì)較好。該路段只需清除表面耕植土，稍作平整后可直接作為路基持力層，但應(yīng)考慮路基縱橫向的不均勻性影響。此路段的分布段落有：K4+160—K4+620、K4+940—K5+080、K5+190—K5+390、K6+300—K6+440。其中K6+300—K6+440 段原為船塢，新近回填，回填厚度大，填土較松散，建議該段宜對上部填土進(jìn)行密實(shí)處理，亦可考慮對上部一定厚度的填土進(jìn)行換填處理。

2.3 軟土路段

基巖路段及正常路段之外的均為軟土路段，主要有K3+900—K4+160、K4+720—K4+940、K5+080—K5+190、K5+390—K5+660。主要分布在沖海積平原區(qū)及局部溝谷地區(qū)，應(yīng)根據(jù)軟土厚度以及設(shè)計標(biāo)高，結(jié)合回填土的厚度進(jìn)行綜合考慮。上部回填土、中細(xì)砂與黏土厚度較大的路段，可考慮對上部硬土層進(jìn)行密實(shí)處理后作為路基持力層；上部硬土層厚度較小且下臥軟土厚度不大的可考慮對淤泥層采取換填或拋石擠淤的方式進(jìn)行處理。對填高超過3m 且上部硬土層厚度不大的軟土路段，應(yīng)進(jìn)行軟弱下臥層驗(yàn)算，綜合考慮采用水泥攪拌樁、CFG 樁等方法進(jìn)行處理。填方路堤坡面應(yīng)進(jìn)行必要防護(hù)或采用擋土墻等形式支護(hù)，下臥軟土應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行軟基處理。

3 軟土地基處理設(shè)計方案

根據(jù)福州勘測院提供的地勘報告，該項(xiàng)目在樁號K3+900—K4+160、K4+720—K4+940、K5+080—K5+190、K5+390—K5+660 為軟土地基。該項(xiàng)目范圍內(nèi)存在吹填造地、灘涂、鹽田等不良地質(zhì)路段，未經(jīng)處理不宜直接作為持力層，根據(jù)已提供地勘資料，擬建場地表面分布有回填砂和素填土，堆填時間短，其土質(zhì)松散，易發(fā)生填土密實(shí)沉降問題；場地下部分布的不良土質(zhì)主要為淤泥，淤泥具有流塑，層厚較大，承載力差，工程力學(xué)性質(zhì)差的特點(diǎn)。

該工程軟基處理方案結(jié)合所在區(qū)域的材料及平潭已建市政道路工程實(shí)例，并借鑒國內(nèi)外其他道路建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及成果，擬定以下方案進(jìn)行比選，各方案比較詳見表1。

表1 常用軟基處理方式比較表

通過上述方案比選，并結(jié)合項(xiàng)目工期要求（總工期為1年），該工程若采用工期需求較長的塑料排水板＋堆載預(yù)壓則無法滿足該工程進(jìn)度要求；采用PHC管樁及旋噴樁由于造價高昂，因此也不推薦其作為該工程軟土地基處理方法。由于水泥攪拌樁和CFG 樁工期相對較短，水泥攪拌樁相對于CFG 樁造價較低，但水泥土攪拌樁處理深度有限，一般為8～12m，故該工程針對軟土層層底埋深一般在12m 以內(nèi)區(qū)段采用水泥土攪拌樁對軟土路基進(jìn)行處理，軟土層層底埋深大于12m 區(qū)段采用CFG 樁進(jìn)行處理。

綜上所述，該工程軟土地基采用以下處理方案：第一，淤泥厚度＜2m，覆蓋層厚度＜2m 路段，采用換填處理；第二，淤泥厚度＜2m，覆蓋層厚度＞2m，采用強(qiáng)夯進(jìn)行處理；第三，淤泥厚度2～12m，采用水泥攪拌樁處理；第四，淤泥厚度＞12m，采用CFG 樁處理方案；第五，后期對新近回填的砂、素填土進(jìn)行強(qiáng)夯處理。

3.1 水泥攪拌樁軟基處理

水泥攪拌樁樁徑采用0.5m 正三角形布置，樁間距1.3m，處理邊界最外側(cè)樁距路基下坡腳距離不小于1.0m[3]。樁頂鋪設(shè)50cm 厚的碎石墊層，墊層上鋪設(shè)雙層土工格柵。樁頂標(biāo)高以軟基處理縱斷面設(shè)計圖為準(zhǔn)，樁底應(yīng)插入淤泥層下的持力層1.0m。水泥攪拌樁采用漿噴法，水泥攪拌樁28 天樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)＞1300kPa，90 天樁體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)＞1800kPa。單樁承載力≥150kN，復(fù)合地基承載力≥120kPa。水泥采用P.O42.5 普通硅酸鹽水泥，水泥摻量不＜50kg/m，水泥水灰比為0.45～0.55。

3.2 CFG 樁（水泥粉煤灰碎石樁）軟基處理

CFG 樁樁徑采用0.5m 正三角形布置，樁間距1.8m，處理邊界以最外側(cè)樁距路基下坡腳距離不小于1.0m。樁頂鋪設(shè)50cm 厚的碎石墊層，墊層上鋪設(shè)雙層土工格柵。樁底應(yīng)插入淤泥層下的持力層1.0m。CFG 樁身28 天強(qiáng)度要求達(dá)到C15，單樁承載力≥230kN，復(fù)合地基承載力≥120kPa。CFG 樁采用長螺旋鉆中心壓灌成樁施工或振動沉管成樁工藝。CFG樁樁頂要布設(shè)樁帽，樁帽的材料采用C20 混凝土。

3.3 強(qiáng)夯處理

由于現(xiàn)場表面經(jīng)當(dāng)?shù)亻_發(fā)有大量回填，主要以砂回填為主，伴有部分素填土，堆填時間短，較為松散，易發(fā)生填土密實(shí)沉降問題，厚度在2～6m 之間，且部分路段存在下臥層有厚度＜2m 的淤泥軟土等，為達(dá)到軟基處理效果與節(jié)約成本原則及提高下臥層地基土的強(qiáng)度、降低下臥層土的壓縮性、改善下臥層土的抗液化條件、提高下臥土層的均勻程度，減少將來可能出現(xiàn)的差異沉降，采用沖擊力強(qiáng)的夯擊處理。將現(xiàn)有砂、素填土整平，整平后進(jìn)行強(qiáng)夯，夯至路床底標(biāo)高。

該工程強(qiáng)夯處理采用二批方格布置，夯錘選用質(zhì)量為15t，底面積4.0m2的圓形夯錘，起重機(jī)為25t 的履帶吊車。點(diǎn)夯兩遍（選用夯擊能3000kN.m），滿夯一遍（選用夯擊能1000kN.m）。相鄰兩遍及點(diǎn)夯與滿夯之間間歇時間14d。強(qiáng)夯的有效加固深度為6m。強(qiáng)夯后地基承載力≥120kPa，土基回彈模量≥35MPa。強(qiáng)夯的有效加固深度、夯擊能應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯確定。夯坑內(nèi)填料應(yīng)滿足路基透水性填料的要求。

3.4 換填處理

在樁號K4+300—K4+340 存在淺層淤泥，針對淺層淤泥，須將現(xiàn)狀淤泥全部挖除，換填開山石（利用挖方）；樁 號K5+180—K5+200、K5+220—K5+400 和K5+520—K5+580 存在素填土及雜填土，須將現(xiàn)狀雜填土全部挖除并換填開山石（利用挖方），換填后的地基承載力≥120kPa，土基回彈模量≥35MPa。

4 沉降與穩(wěn)定監(jiān)測設(shè)計

地基處理是隱蔽工程，施工時必須重視施工質(zhì)量監(jiān)測和質(zhì)量檢驗(yàn)方法,只有通過施工全過程的監(jiān)督管理才能保證質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施。該工程線路較長，地質(zhì)情況變化復(fù)雜，為保證道路軟土路基施工的安全和路堤穩(wěn)定性，進(jìn)行路堤監(jiān)測。

監(jiān)測斷面的設(shè)置選擇在軟基段內(nèi)填土高、軟土性質(zhì)差的最軟弱位置以及各個代表軟基段斷面，監(jiān)測斷面位置可根據(jù)有關(guān)地質(zhì)資料、現(xiàn)場施工情況以及埋設(shè)前的原位測試資料等作適當(dāng)調(diào)整。

路堤填土速率應(yīng)滿足以下要求：填筑時間不應(yīng)小于地基抗剪強(qiáng)度增長需要的固結(jié)時間，以及路堤中心沉降每晝夜≤10～15mm，邊樁位移每晝夜≤于5mm[4]。

路面鋪筑前必須待沉降穩(wěn)定后進(jìn)行，采用雙標(biāo)準(zhǔn)控制，即要求推算的工后沉降量符合橋臺與路堤相鄰處工后沉降≤10cm、涵洞和通道處工后沉降≤20cm、一般路段工后沉降≤30cm 的規(guī)定；同時要求連續(xù)兩個月觀測的沉降量每月不超過5mm[5]。

5 樁基檢測內(nèi)容及結(jié)果

地基處理是隱蔽工程，軟基處理的質(zhì)量控制應(yīng)貫穿在施工的全過程，并應(yīng)堅持全程的施工監(jiān)理。施工過程中必須隨時檢查施工記錄和計量記錄，并對照規(guī)定的施工工藝對每根樁進(jìn)行質(zhì)量評定。

5.1 CFG 樁檢測

CFG 樁檢測內(nèi)容主要含有：低應(yīng)變動力試驗(yàn)（用于判定樁身完整性）；單樁豎向承載力試驗(yàn)（用于判定CFG 樁豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計要求）；復(fù)合地基承載力試驗(yàn)（用于判定CFG 樁加固后地基承載力是否滿足要求）。

5.2 水泥土攪拌樁檢測

水泥攪拌樁樁檢測內(nèi)容主要有單樁豎向承載力試驗(yàn)（用于判定水泥土攪拌樁豎向抗壓承載力是否滿足設(shè)計要求）、復(fù)合地基承載力試驗(yàn)（用于判定水泥土攪拌樁加固后地基承載力是否滿足要求）、鉆芯取樣（用于載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)后對樁身質(zhì)量有懷疑時，應(yīng)在成樁28d 后，進(jìn)行鉆取芯樣作抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)）。

5.3 樁基檢測結(jié)果

根據(jù)福建省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司提供的相關(guān)檢測報告得出以下結(jié)論，水泥攪拌樁和CFG樁的單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)和復(fù)合地基載荷試驗(yàn)均滿足設(shè)計要求，水泥攪拌樁樁長、樁端持力層性狀、樁身水泥土強(qiáng)度均滿足設(shè)計要求，通過低應(yīng)變檢測樁身完整性的CFG 樁均屬于完整樁或基本完整樁，沒有影響正常使用的樁。

6 結(jié)語

通過介紹平潭如意路（金井一路—吉釣路）的工程概況，分析了其工程地質(zhì)、工期和工程造價，最終確定采用了換填＋強(qiáng)夯＋水泥攪拌樁＋CFG 樁等多種軟基處理組合使用進(jìn)行施工，闡述了設(shè)計方案、監(jiān)測方案及檢測項(xiàng)目等內(nèi)容，可供以后同類型的地質(zhì)情況設(shè)計參考。