濱海地區(qū)城市道路地基處理案例研究

黃慶財

（福州新區(qū)開發(fā)投資集團有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，許多沿海城市正積極響應(yīng)國家政策，開發(fā)濱海區(qū)域，利用濱海地區(qū)水運交通便利等地理優(yōu)勢，將產(chǎn)業(yè)由城區(qū)向沿海布局，拓展城市框架。濱海的新城建設(shè)能夠為城市發(fā)展格局提供重要的支點和要點，具有非常重大的戰(zhàn)略意義，能夠加速推動城市國際化發(fā)展進程，是目前我國城市新一輪發(fā)展的主要方向和重點突破口。

而市政道路及配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，則是在新區(qū)建設(shè)大背景下，最先行的環(huán)節(jié)，是城市建設(shè)最基本的保障，是踐行城市發(fā)展理念、加快城市轉(zhuǎn)型升級、全面推動改革創(chuàng)新、提升城市整體品質(zhì)的重要途徑和載體。市政道路的建設(shè)往往能夠體現(xiàn)出新區(qū)建設(shè)的質(zhì)量和水平，是新區(qū)建設(shè)中一張閃亮的名片。尤其在濱海地區(qū)建設(shè)新區(qū)，更需要注重道路建設(shè)的品質(zhì)和后期服務(wù)水平[1]。

但是濱海地區(qū)由于海水對該區(qū)域的沖積和沉積作用，建設(shè)地質(zhì)條件通常較一般區(qū)域更為多變和復(fù)雜，地質(zhì)特征主要表現(xiàn)為含有深厚的淤泥質(zhì)土層和粉砂層，地層豎向變化較大，土層均勻性較差，屬于不均勻地基，且往往存在可能的液化砂土層。因此，針對濱海地區(qū)道路地基處理方案和案例的研究則尤為的重要[2]。

1 項目背景

本文以福建某濱海新城片區(qū)內(nèi)擬建道路項目為例，對濱海地區(qū)道路地基處理方案進行研究，分析濱海道路在該類地質(zhì)條件下軟基等特殊地基的處理方式、計算過程和設(shè)計處理效果。

本文案例片區(qū)自然環(huán)境優(yōu)越，靠山、臨水、通海，規(guī)劃條件便利。片區(qū)內(nèi)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)均衡、合理，包括結(jié)構(gòu)性主干路，設(shè)計車速60 km/h；生活性主干路，設(shè)計車速50 km/h；次干路，設(shè)計車速40 km/h。擬建項目鄰近地鐵，邊界條件較為復(fù)雜。建設(shè)區(qū)位優(yōu)越，是新區(qū)發(fā)展建設(shè)的重要組成部分。

1.1 工程概況

本文以片區(qū)建設(shè)項目中一條結(jié)構(gòu)性主干路和一條次干路為切入點，重點分析主、次干路在濱海地區(qū)建設(shè)的軟基處理情況、區(qū)別和預(yù)期效果。案例主干路道路全長約1.8 km，紅線寬度52 m，設(shè)計車速60 km/h；次干路道路全長約1.7 km，紅線寬度40 m，設(shè)計車速40 km/h。

1.1.1 城市主干路建設(shè)條件

該工程擬建場地現(xiàn)狀地形較為簡單，道路周邊地勢相對平坦，地面標高約為2.59～2.67 m，場地內(nèi)主要為拆遷工地、河道、紅蟲地、菜地等，無重要構(gòu)筑物。

該工程的地貌單元屬沖海積平原地貌，工程區(qū)的主要地層包括以下類別：雜填土①、粉質(zhì)黏土②、淤泥質(zhì)土③、（含泥）粉砂④、淤泥質(zhì)土⑤、粉質(zhì)黏土⑥、淤泥質(zhì)土⑦、粉質(zhì)黏土⑧、（含泥）粗砂⑨、粉質(zhì)黏土⑩、殘積礫質(zhì)黏性土?、全風(fēng)化花崗巖?、砂土狀強風(fēng)化花崗巖?、碎塊狀強風(fēng)化花崗巖?、中～微風(fēng)化花崗巖?。

工程擬建場地各土層在水平方向上的分布及性質(zhì)不均勻，在垂直方向土層軟硬相間，均勻性差。擬建道路地基的均勻性評價屬不均勻地基，因為道路存在高路堤，并且地基存在軟弱土層和液化土層，其對路基的整體穩(wěn)定性有一定影響，所以地基穩(wěn)定性評價結(jié)果較差。

項目場地通過標貫法液化，判別在7 度地震下，場地內(nèi)20 m 深度范圍內(nèi)存在可液化土層，土層為（含泥）粉砂④。判別該工程道路所在場地為中等液化場地。

1.1.2 城市次干路建設(shè)條件

該工程次干路擬建場地地勢稍有起伏，存在一定高差，現(xiàn)狀地面標高約0.65～6.00 m，沿線主要場地為池塘、菜地、小河、水泥路、土路、工廠、民房等，場地地貌單元屬于沖海積平原地貌。

擬建場地地層在水平方向和垂直方向分布均存在變化較大情況，均勻性較差，屬于不均勻地基。地基均勻性評價屬不均勻地基，地基穩(wěn)定性評價屬較穩(wěn)定類。

場地在抗震設(shè)防烈度為7 度、設(shè)計地震分組為第三組、設(shè)計基本地震加速度值0.10 g 的情況下，（含泥）粉砂③和（含泥）礫砂⑤為可液化土層，場地鉆孔的液化指數(shù)范圍值為0.00～12.46，平均值為IlE=2.27，判定場地的液化等級為輕微液化。

2 地基處理方案

根據(jù)擬建道路的工程地質(zhì)條件，本文依其特性擬定道路地基的處理原則、工后沉降標準和各路段的特殊地基處理方案。

2.1 處理原則

（1）根據(jù)地基土的工程性質(zhì)、路堤填筑高度、填河段位置、橋臺與路堤相接位置、工程要求等，采用不同的處理方法分段對地基進行；

（2）需要重點控制橋臺與路堤相鄰處的工后沉降，以減少橋臺與路堤相鄰處的沉降差，力求解決好“橋臺跳車”問題；

（3）處理方法應(yīng)經(jīng)濟可行、易于施工、技術(shù)先進，且能夠滿足工期要求。

2.2 工后沉降標準

路基允許工后沉降標準見表1。

表1 路基允許工后沉降表 單位：m

2.3 軟土地基處理方案

根據(jù)對建設(shè)條件的分析，從處理原則和工后沉降標準出發(fā)，對該道路軟土地基采用復(fù)合地基處理方案。具體根據(jù)建設(shè)路段進行區(qū)分。

2.3.1 一般路段

2.3.1.1 城市主干路

（1）對于當(dāng)?shù)? 層軟弱土層層底深不大于13 m 時，采用水泥攪拌樁，樁長穿透第2 層軟弱土層并進入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置；

（2）當(dāng)?shù)? 層軟弱土層層底深大于13 m 且不大于28 m 時，采用CFG 樁，樁長穿透第2 層軟弱土層并進入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置。

2.3.1.2 城市次干路

（1）0 m≤路堤填方高度h≤2 m

對于當(dāng)?shù)? 層軟弱土層下有較厚細砂層（不小于3 m），且第1 層軟弱土層層底深不大于13 m 時，采用水泥攪拌樁，樁長穿透第一層軟弱土層并進入持力層不小于1 m，且樁底下第2 層軟弱土層以上持力層厚度不小于2 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置。具體通過計算確定。

對于當(dāng)?shù)? 層軟弱土層下有較厚細砂層（不小于3 m），且第1 層軟弱土層層底深不大于28 m 時，采用CFG 樁，樁長穿透第一層軟弱土層并進入持力層不小于1 m，且樁底下第2 層軟弱土層以上持力層厚度不小于2 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置。具體通過計算確定。

（2）2 m＜路堤填方高度h≤5 m

對于當(dāng)?shù)? 層軟弱土層層底深不大于13 m 時，采用水泥攪拌樁，樁長穿透第2 層軟弱土層并進入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置。

當(dāng)?shù)? 層軟弱土層層底深大于13 m 且不大于28 m 時，采用CFG 樁，樁長穿透第2 層軟弱土層并進入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置。

2.3.2 橋頭路段

當(dāng)?shù)? 層軟弱土層層底深不大于13 m 時，采用水泥攪拌樁，樁長穿透第2 層軟弱土層并進入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，原則上臺后50 m 樁間距采用1.5 m，臺后50 m 以后樁間距采用2.0 m，具體樁間距通過計算確定。與一般路段銜接采用樁長過渡措施。

當(dāng)?shù)? 層軟弱土層層底深大于13m 且不大于28 m 時，采用CFG 樁，樁長穿透第2 層軟弱土層并進入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，原則上臺后50 m樁間距采用1.5 m，臺后50 m 以后樁間距采用2.0 m，具體樁間距通過計算確定。與一般路段銜接采用樁長過渡措施。

依據(jù)地勘提供鉆孔柱狀圖，確定了該深基坑周圍土體的初始參數(shù)。因為在基坑開挖之前已經(jīng)進行了基坑降水處理，因此不考慮地下水對基坑變形的影響。

2.4 液化地基處理方案

（1）城市次干路

路堤填方高度h＜3 m，可不采取抗震措施；3 m≤路堤填方高度h，輕微液化不處理；中等液化、嚴重液化采取消除液化措施；

（2）城市次干路

路堤填方高度h＜4 m，可不采取抗震措施；4 m≤路堤填方高度h；輕微液化不處理；中等液化、嚴重液化采取消除液化措施。

3 地基處理計算案例

根據(jù)以上案例城市主干路和城市次干路建設(shè)條件和建設(shè)方案，本文利用理正軟件進行計算，來復(fù)核處理方案。

3.1 城市主干路（K0+100，一般路段）

3.1.1 計算條件

地勘揭示雜填土厚2.6 m，（含泥）粉砂厚6.9 m，淤泥質(zhì)土厚16.1 m，粉質(zhì)黏土厚3.2 m，穩(wěn)定地下水位0.8 m。一般路段樁號K0+100，路基填土高度

2.487 m，路基寬度52 m。路面厚度約70 cm，路面結(jié)構(gòu)重度23 kN/m3，內(nèi)聚力17 kPa，內(nèi)摩擦角30°；路基填土重度19 kN/m3，內(nèi)聚力15 kPa，內(nèi)摩擦角20°。

3.1.2 該段處理方案

該段處理方案采用的CFG 樁復(fù)合地基，樁徑為50 cm，正三角形布置，樁間距2.0 m，置換率m=0.056 7，單樁承載力特征值＞250 kN，復(fù)合地基承載力特征值＞130 kN。

3.1.3 復(fù)核結(jié)果

通過理正計算結(jié)果顯示，該處路基工后沉降16.1 cm，按《城市道路路基設(shè)計規(guī)范》（CJJ 194—2013）要求，主干路一般路段容許工后沉降≤30 cm，滿足要求。

3.2 城市次干路（K0+390，橋頭位置）

3.2.1 計算條件

地勘揭示淤泥質(zhì)土厚5.8 m，淤泥質(zhì)土厚7.4 m，（含泥）礫砂厚1.9 m，淤泥質(zhì)土厚7.7 m，粉質(zhì)黏土厚6 m，粉質(zhì)黏土厚13.3 m，全風(fēng)化花崗巖厚13.65 m；地下水位埋深0.4 m。路基填土高度4.763 m，路基寬度40 m。路面厚度約70 cm，路面結(jié)構(gòu)重度23 kN/m3，內(nèi)聚力17 kPa，內(nèi)摩擦角30°；路基填土重度19 kN/m3，內(nèi)聚力15 kPa，內(nèi)摩擦角20°。

3.2.2 該段處理方案

該段處理方案為CFG 樁，樁徑為50 cm，正三角形布置，樁間距1.2 m，置換率m=0.157 5，樁長24.7 m，單樁承載力特征值117 kN，復(fù)合地基承載力特征值126 kPa。

3.2.3 復(fù)核結(jié)果

通過理正計算結(jié)果顯示，該處路基工后沉降18.9 cm，按《城市道路路基設(shè)計規(guī)范》（CJJ 194—2013）要求，主干路橋臺位置容許工后沉降≤20 cm，滿足要求。

4 其他主要地基處理方法探討

道路地基處理有多種處理方式，不同處理方式具有不同的適用性[3]。

4.1 強夯法

強夯法是為提高軟弱地基的承載力，將重錘從一定高度下落，用重力夯擊土層，使得地基能夠迅速固結(jié)的方法。具體為利用起吊設(shè)備，將10～40 t 的重錘提升至10～40 m 高處，使其自由下落，依靠重錘下落產(chǎn)生的強大的夯擊能和沖擊波作用來夯實土層。強夯法在工程建設(shè)中主要用于砂性土、非飽和黏性土與雜填土地基。在100～200 t·m 夯實能量下，一般可獲得3～6 m 的有效夯實深度。

強夯法適用場景常見于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。但是強夯法也存在不適用的情況，如夯擊作用不允許對工程周圍建筑物及設(shè)備有一定振動影響，在必需采用強夯法時，應(yīng)采取防振、隔振措施。

根據(jù)該案例的詳細勘察報告及現(xiàn)場調(diào)查，擬建場地下伏深厚軟土，因此強夯法對于深厚軟弱土層的適用性較差。

4.2 堆載預(yù)壓法

堆載預(yù)壓法的基本原理為地基在預(yù)壓荷載作用下排水固結(jié)，地基產(chǎn)生變形，地基強度從而得以提高，卸去預(yù)壓荷載后再建造建（構(gòu)）筑物，不僅地基承載力能夠提高，而且可以有效控制工后沉降。堆載預(yù)壓法對各類軟弱地基均有效，但對于泥炭等有機沉積地基則不適用，且工期較緊張的項目不適宜使用。

根據(jù)該案例的詳細勘察報告及現(xiàn)場調(diào)查，場地下伏2 層軟弱土層，采用堆載預(yù)壓合適。但由于道路施工工期緊，無法提供足夠的預(yù)壓時間，因此無條件采用堆載預(yù)壓法。

5 總結(jié)

結(jié)合福建某濱海新區(qū)擬建高等級市政道路的具體案例，本文對濱海地區(qū)城市道路的地基處理方案進行的詳細的分析和探討，從實際地質(zhì)勘探成果出發(fā)，結(jié)合案例中擬建道路的具體情況給出了針對軟基和液化地基的詳細處理方式，并提供具體計算參數(shù)和假設(shè)，通過計算復(fù)核處理方式的可行性。

濱海地區(qū)城市道路地基處理是市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的先行保障，有針對性的探討和研究，保證濱海地區(qū)城市道路地基的高品質(zhì)建設(shè)，是沿海城市新區(qū)發(fā)展的重要舉措。