沿海地區道路軟基處理設計

汪煥玲

（福建省城鄉規劃設計研究院，福建 福州 350000）

1 沿海地區道路軟土地基工程特性及常用的幾種處理方法

1.1 沿海地區道路軟土地基工程特性

軟土地基問題一直以來是道路建設的主要危害之一，嚴重影響地基的強度和穩定性，若處理不當則會出現不均勻沉降，導致路面出現縱、橫向裂縫或邊坡不穩定等質量事故。我國沿海地區的軟土主要為淤泥、淤泥質粘土、淤泥質亞粘土和淤泥質混砂四類，見表1。

表1 我國沿海地區軟土典型類型及工程特性[1]

1.2 沿海地區道路軟基處理常用的幾種方法

1.2.1 排水固結法

通過布置垂直排水井，改善地基的排水條件，及通過采取加壓、抽氣、抽水和電滲等措施，加速地基土的固結和強度增長，提高地基土的穩定性，并使沉降提前完成的方法，稱為排水固結法[2]。

排水固結法可分為：塑料排水板法、堆載預壓法、砂井法、袋裝砂井法、真空預壓法、降水預壓法和電滲排水法。排水固結法一般適用于處理厚度較大的飽和軟土和沖填土地基，但對于較厚的泥炭層要慎重對待[2]。作為綜合處理的方法，排水固結法可和其他地基處理方法結合使用。

1.2.2 CFG 樁（水泥粉煤灰碎石樁）

CFG 樁是英文Cement fly-ash gravel pile 的縮寫，意即水泥粉煤灰碎石樁，由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻適量水泥加水拌合，用成樁機具制成的具有一定粘結強度的樁[3]。最大施工樁徑可達600 mm，處理深度一般不超過25 m，施工進度快，處理后能顯著提高軟基承載力和減少沉降。但是在黏性土地基中，由于CFG 樁樁體強度較高，擠密效果不佳，且CFG 樁造價較高。

CFG 樁法適用于處理粘性土、粉土、沙土和樁端具有相對硬土層、承載力標準值不低于70 KPa 的淤泥質土，非欠固結人工填土等地基。

1.2.3 水泥攪拌樁

水泥土樁復合地基主要是利用水泥與軟粘土中的水發生水介和水化反應，反應的結果使軟土中大量的自由水被吸收成結晶水并固定下來，從而生成具有一定強度的柱體，起到加固地基的作用[3]。水泥攪拌樁按主要使用工法分為單軸、雙軸和三軸攪拌樁。

適用范圍：淤泥、淤泥質土、含水量較高、地基承載力不大于120 KPa 的粘性土、粉土等軟土地基[1]。

1.2.4 釘形水泥土雙向攪拌樁

第一，要樹立綠色生態文明城市觀念，讓每一位公民自覺投入到生態文明建設中。綠色生態城市文明觀念在公民心中一直是一個很模糊的概念，在城市文明建設的過程中，要多組織一些有關城市生態文明、城市森林文化工程、城市生態文化工程建設等活動，讓廣大居民能夠從城市林業建設中，體會到人與自然和諧相處的意義，樹立居民的生態文明觀、道德觀，發展綠色文化，讓大家養成尊重自然，愛護環境的好習慣，在提高自身參與度的同時，增強責任感[3]。

釘形水泥土雙向攪拌樁，是在水泥土攪拌成樁過程中，由動力系統分別帶動安裝在同心鉆桿上的內、外兩組攪拌葉片同時正、反向旋轉攪拌，通過攪拌葉片的伸縮使樁身上部截面擴大而形成的類似釘子形狀的水泥土攪拌樁[4]。是由上海市第一市政工程有限公司聯合東南大學在分析軟土地基特性和國內外地基加固技術存在問題的基礎上，發明的一種新樁型與全新的施工方法。和傳統水泥攪拌樁相比，正反雙向攪拌提高了水泥土的攪拌均勻性，保證了水泥土攪拌樁的水泥摻入量，見圖1。

圖1 釘形水泥土雙向攪拌樁構造圖

釘形水泥土雙向攪拌樁適用于淤泥、淤泥質土、粉土、軟粘土及無流動地下水的松散砂土等軟弱地基[4]，含水量宜小于80%。

2 工程實例分析

2.1 工程設計概況

擬建項目位于某沿海縣城，為新建城市次干路，設計車速40 Km/h，路線全長659.832 m，紅線寬度26 m，路面設計荷載BZZ-100；路面結構采用水泥混凝土路面。

2.2 工程地質概況

場地地貌類型為海積階地與殘破積階地，地形開闊，較平緩；沿線主要穿越池塘、草地。根據資料調查情況，場地自上而下地層依次為：素填土①1、雜填土①2、耕植土①3、粉質黏土②、淤泥③、粉質黏土④、凝灰熔巖殘積黏性土⑤、砂土狀強風化凝灰熔巖⑥1、碎塊狀強風化凝灰熔巖⑥2 和中風化凝灰熔巖⑦組成。場地內存在軟弱土淤泥，厚度為1.2～24.2 m，埋藏深度為0.90～9.70 m、承載力特征值fao=45 KPa，其工程地質性能差，未經處理不具備作為道路路基基礎持力層的條件。

2.3 軟基處理設計

考慮本工程地質情況差、工期安排等情況，對以下幾種處理方法作技術經濟比較，以選擇最適合本項目的軟基處理方式。

2.3.1 塑料排水板

優點：固結沉降速率快，工后沉降小，造價低；排水效果有保證；能適合地基變形能力而不影響排水性能；施打排水板過程中對地基擾動?。豢稍诔浫醯鼗线M行插板施工。

缺點：工期較長，施工期間產生較大的沉降，對道路兩側建筑物穩定性造成破壞，處理后表層剛度低，一般不超過80 KPa。

2.3.2 釘形水泥土雙向攪拌樁

優點：相比普通水泥攪拌樁，拌和效果更優，處理深度較大，對于提高承載力和減少工后沉降優于普通水泥攪拌樁。

缺點：造價略高于水泥攪拌樁。

適用范圍及造價：適用性同水泥攪拌樁，一般處理深度不超過25 m；樁徑60 cm，間距1.8-2.2 m，樁長15 m 計，單價：約360 元/m2。

2.3.3 CFG 樁

優點：承載力高，處理效果明顯，沉降變形小，施工方便，施工質量易燮制；成樁齡期比水泥攪拌樁短。缺點：施工工藝要求高，采用振動法有擾動，長管螺旋鉆施工需要工作面大，造價昂貴。

適用范圍及造價：適用性同水泥攪拌樁，一般處理深度不超過25 m；樁徑50 cm，間距1.8～2.2 m，樁長15 m 計，單價：560 元/m2,在含水量大的土體中適用性有待驗證。

根據地勘報告，結合工期緊等情況，該工程擬采用釘形水泥土雙向攪拌樁進行軟基處理。

釘型雙向水泥土攪拌樁在平面上按梅花形布置；上部擴大頭樁徑100 cm，長度2 m，下部樁徑采用50 cm，樁間距1.5 m。處理長度原則上以樁底地質燮制為主，局部路段根據周邊段落靈活調整；水泥攪拌樁處理范圍人行道外側外至少一排樁，深厚軟土路段以樁長15 m 燮制,見圖2。

圖2 釘形雙向水泥土攪拌樁處理軟基橫斷面設計圖

2.4 設計計算

釘形水泥土雙向攪拌樁設計計算按照復合地基要求，做承載力、穩定性及沉降等驗算。

（1） 計算原則：工后沉降量：一般路段≤50 cm，涵洞、通道處≤30 cm，橋臺與路堤相鄰處≤20 cm；工后沉降差引起的道路縱坡變化≤4‰；

（2） 一般路段交工面承載力處理段復合地基承載力≥100 kPa。

驗算給定樁號承載力：

樁號K0+260，其樁長為13.15 m，樁的擴大頭直徑為1 m，長度為2 m，樁身直徑為0.5 m，長度為11.15 m。道路路基土有四層，第一層為粉質黏土，厚度為0.590 m，第二層為淤泥，厚度為15.202 m，第三層為砂土狀強風化凝灰熔巖，厚度為6.5 m，第四層為碎塊狀強風化凝灰熔巖，厚度為5 m。

2.5 施工質量燮制

材料要求：水泥攪拌樁水泥采用42.5R 級普通硅酸鹽水泥，水泥摻量為18%，樁體強度（28 天齡期）≥1.5 MPa；樁體的水灰比為1：0.55，應根據燮內配比試驗和現場試樁試驗確定最佳水灰比。

施工注意事項：

（1） 水泥攪拌樁處理范圍為人行道外側至少一排樁。

（2） 鑿除樁頭后，樁頂鋪設20 cm+30 cm 級配碎石砂墊層和雙向土工格柵，之后埋設沉降盤，在觀測到穩定的初始值后，方可進行路堤填筑。

（3） 樁處理長度原則上以樁底地質燮制為主，上部擴大頭直徑100 cm，長度2 m；下部樁徑50 cm，局部路段根據周邊段落靈活調整。

（4） 檢測標準及頻率：間距1.5 m 段復合地基承載力特征值104.73 KPa,單樁承載力特征值139.88 KN，檢測頻率為總根數的1%。

2.6 沉降監測

（1） 工后沉降量燮制指標：一般路段≤50 cm，涵洞、通道處≤30 cm，橋臺與路堤相鄰處≤20 cm；工后沉降差引起的道路縱坡變化≤4‰；連續兩個月觀測的沉降量每月不超過5 mm。

（2） 地表沉降觀測斷面在一般路段宜每100 m布設一處；在跨度大于30 m 的結構物的兩端相鄰路堤段，各布設一處，跨度小于30 m 時可僅在一端布設；在地基條件差、地形變化大的部位應加密設置觀測斷面[5]。

（3） 沉降觀測在施工期應每填一層觀測一次；路堤填高達到極限高度之后應每天觀測一次；臨時中斷施工或加載間隙期可3 d 觀測一次[5]。

3 結論

沿海地區道路軟基普遍較深厚，設計上應根據現場地質、水文及環境條件等進行技術、經濟上的方案比較，兼顧項目周期安排情況選擇適合的處理方法。施工過程要燮制好材料配比，并做好施工監測，保障軟基處理的質量。