珠三角軟土地區(qū)公路建設地基處理方案選擇研究

賴昕云

摘 要：珠三角地區(qū)軟土分布廣泛、地質情況復雜。通過研究前人對珠三角地區(qū)的軟土性質研究，并結合工程實際情況對珠三角地區(qū)的軟土情況進行總結。分別闡述了軟土地基處理的經(jīng)濟性因素、技術性因素、環(huán)境性因素并對比評述了不同因素對軟土處理方法選擇的影響，對不同處理方法對軟土地基處理的影響與合理性進行分析。

關鍵詞：珠三角 軟土地基 地基處理方案 優(yōu)劣性 案例工程

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（b）-0093-02

珠江三角洲地區(qū)河網(wǎng)縱橫交錯，河海相連，軟土分布廣泛，具有高塑性、高壓縮性、高含水量、高孔隙比、低強度等地質特性[1]。對公路工程建設極為不利，珠三角地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，導致了珠三角地區(qū)高速公路及一級公路建設密度高。因此，對軟土地基的處理方案的選擇研究，對于保證工期、節(jié)省資金和確保工程質量等具有很重要的意義。

該文根據(jù)珠三角地區(qū)地基軟土的特有特征，參考現(xiàn)有高速公路軟基處理的技術方法，對不同的處理方法進行效果評價，并得出有關結論。

1 珠三角地區(qū)軟土的工程性狀

據(jù)陳曉平等在珠江三角洲內(nèi)收集了近千個軟土土樣的試驗成果，其主要特征如下。

（1）含水率高，天然孔隙比大：珠江三角洲軟土的含水率與孔隙比都較大，含水率ω一般大于35%，統(tǒng)計平均值為58%。孔隙比e一般在1.0～2.68內(nèi)，統(tǒng)計均值為1.6。（2）土體接近完全飽和。（3）垂直滲透性低：土層垂直方向的滲透系數(shù)在10-6～ 10-8cm/s，導致土體在荷載作用下固結速率很緩慢，強度不能迅速提高。（4）抗剪強度低：軟土的抗剪強度為1～27 kPa，其值隨著土層的深度而提高；內(nèi)摩擦角φq一般較小。（5）壓縮性高：土層多呈正常固結狀態(tài)，也有一部分屬欠固結土層，壓縮系數(shù)a1-2的統(tǒng)計均值為1.17 MPa-1，最大的達到3.3 MPa-1。（6）承載力低：地基承載力一般為20～130 kPa，統(tǒng)計均值為68 kPa。（7）結構性強：由于珠三角地區(qū)軟土一般為絮狀、蜂窩狀結構，受到撓動后其強度會顯著降低，甚至呈流動狀態(tài)。試驗結果表明，珠三角地區(qū)的靈敏度St一般在3～6，個別地區(qū)高達7～9。

2 珠三角地區(qū)軟土地基處理可選方案概述

國內(nèi)現(xiàn)有的地基處理方法非常多，主要包括：換填（換土）法、排水固結法、灌入固化物（化學加固）法、振動、擠密法、加筋法等。由于珠江三角洲地區(qū)的軟土特有性質，大部分工程采用以下方法進行處理：

（1）換填（換土）法：換填法是用穩(wěn)定性較好的巖土材料置換天然地基軟弱土或不良土，并將其壓實或夯實。提高地基穩(wěn)定性及承載力，以達到地基處理的目的。包括換土墊層法、擠淤置換法、褥墊法等。

（2）排水固結法：在天然地基中砂井（袋裝砂井或塑料排水帶）等豎向排水體，然后在該區(qū)域進行分級加載預壓，使土體中的孔隙水排出。加快固結，土體強度提高，孔隙比減小，最終達到建設要求。包括加載預壓法、真空預壓法、降水預壓法與電滲排水法等。

（3）灌入固化物（化學加固）法：利用化學砂漿（水泥砂漿液，粘土砂漿液）通過機械攪拌、高壓噴射或者灌注壓入使砂漿與土顆粒膠結起來，在軟土地基中形成增強體，達到地基處理的效果。包括水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、壓密灌漿法等。

（4）振動、擠密法：采用振動、擠密的方法使軟土土顆粒重組、密實，壓縮性降低以達到地基處理的目的。包括：強夯法、表層原位壓實法、振沖壓實法等。

（5）加筋法：在軟土地基中，加入特殊材料（常見的種類有三種，土工合成材料，土釘墻技術和加筋土）。增強土體整體性，提高穩(wěn)定性以達到處理效果。包括：加筋土法、土工合成材料法、樹根樁法等。

3 影響軟土地基處理方案選擇的因素

軟土地基處理方案的選擇對整體工程影響極大，它的影響因素多種多樣，如造價、工期、處理效果、機具條件、材料來源及消耗、環(huán)境影響等。近年來，有許多學者提出了不同的評價方法，如：評分優(yōu)化法、模糊評價法、層次分析法、地基處理智能輔助設計系統(tǒng)。總體來說，它的影響因素可以分為：經(jīng)濟性因素、技術性因素、環(huán)境性因素。

3.1 經(jīng)濟性因素

經(jīng)濟性因素是軟土地基處理工程中的重要因素，每個工程的處理方法選擇都必須充分考慮經(jīng)濟可行性。

經(jīng)濟性因素中的工程造價與施工周期是相互矛盾的，塑料排水板工程造價低，但施工周期長，而樁基礎處理軟土地基工程造價雖然較高，但施工周期短，效果明顯。經(jīng)濟性因素也需要根據(jù)具體工程實際、軟土物理力學性質來進行評判。在工程造價方面，塑料排水板、袋裝砂井造價較低，CFG樁、預應力管樁、換填等方案造價較高，碎石樁、水泥攪拌樁造價低于CFG樁。強夯法造價高于塑料排水板，低于攪拌樁。

3.2 技術性因素

技術性因素是軟土地基處理工程中首要考慮因素，如果某種工程軟土地基處理方案的技術性要求無法實現(xiàn)，那這種方案是不可能適用的。

具體施工難度、機具器械條件、技術可行性（技術成熟程度）、質量監(jiān)測水平等作為技術性影響因素的子因素。施工難度越大，施工效果就越難達到預期水平，施工周期將會越長。施工方案的選擇必須充分考慮這些因素，達到預期效果。

3.3 環(huán)境性因素

在施工工程中，也需要考慮施工所產(chǎn)生的噪音、污水、廢氣對周圍環(huán)境的影響，同時也需要考慮施工區(qū)域土體沉降對周圍建筑物的影響。

隨著人們加強對環(huán)境保護的重視，地下水污染；機器振動、土體沉降引起的周圍建筑物的變形；施工中的粉塵、廢氣對空氣的污染；施工產(chǎn)生的噪音等。地基處理方法對環(huán)境的影響很大程度上受施工方法的影響，選擇適當?shù)氖┕し椒O其重要。

4 珠三角地區(qū)軟土地基處理方案選擇案例工程endprint

4.1 經(jīng)濟性因素起決定性作用案例分析：S270古港線新會城區(qū)段改線工程

具體指標在不同地區(qū)不同工程中有一定的變化。S270古港線新會城區(qū)段改線工程的軟土地基物理力學指標列于下表。

由于本項目軟土較深，軟基處理規(guī)模較大，對于軟基的深層處理，在滿足規(guī)范要求的工后沉降和穩(wěn)定性前提下應充分考慮工程造價，同時滿足施工工期要求。共為此工程設計五個具體處理方案。

方案一：預應力管樁+塑料排水板

方案二：釘形水泥土雙向攪拌樁

方案三：CFG樁+塑料排水板

方案四：塑料排水板+堆載預壓

方案五：塑料排水板+真空聯(lián)合堆載預壓

工程造價預算分析如表1所示。

由于預應力管樁+塑料排水板預算估算過高，遠遠超出其他方案；同時釘形水泥土雙向攪拌樁、CFG樁方案均存在不可控因素，需要時間驗證；由于真空排水使地基下沉過快，會對河堤存在安全等影響，且項目位置水系發(fā)達，利用真空排水，可能會連同邊上河道的水一并抽取，存在未知因素，若打入攪拌樁隔離墻隔水，則造價較高，且效果不一定理想。

結合造價預算表考慮到本項目本段由于工期需要，且軟基較深等問題，因此推薦采用施工簡單，工期短，質量高，工后沉降小，使用效果好的塑料排水板+堆載預壓處理方案。

4.2 技術性因素起決定性作用案例分析：包茂高速公路粵境段工程

本路段基本位于山區(qū)或重丘地區(qū)，交通條件較差，大部分區(qū)域存在山間軟土的分布，經(jīng)查此路段內(nèi)共有設計有19處路段存在高填土下的深層軟基處理，最大填土高度可以達到40 m。

由于軟土性質差、工期緊張等技術性因素的影響，本工程在軟土較厚的地區(qū)采用樁法處理。由于路基荷載巨大，填土20 m的路基，基底最大壓力約400 kPa；30 m填土高度，基底最大壓力約600 kPa；30 m填土高度，基底最大壓力約800 kPa；這樣傳遞到樁上的壓力將是巨大的：40 m填土路基，2 m正方形間距，樁頂將受到280～320 T的力；1.5 m正方形間距，樁頂將受到150～180 T的力，在樁體選擇上應選擇樁體承載力大的剛性樁。

4.3 環(huán)境性因素起決定性作用案例分析：珠海發(fā)電廠軟土地基處理工程

軟基處理面積大，生產(chǎn)區(qū)占地面積達到115萬 m2，軟土層深厚淤泥層厚度一般大于10 m，最厚處達23 m。

為滿足工程要求，共為此工程設計了三個可行性方案：（1）真空聯(lián)合堆載預壓法。（2）堆載預壓法。（3）動力排水固結法。

上述三種方案對空氣和水質影響較??；由于周圍建筑物密集性不高，三種方案對周圍建筑物的影響也較??；對各處理方案中產(chǎn)生的噪音進行評價，采用動力排水固結法來進行處理的方法必然會產(chǎn)生一定的噪音，影響周圍居民生活。為縮短工期，結合環(huán)境性因素評價，本工程最終選定真空聯(lián)合堆載預壓法為軟基處理方案。

5 結語

（1）珠三角地區(qū)軟土分布廣、性質復雜，給工程項目實施帶來了許多困難，本文查閱了前人對珠三角地區(qū)的軟土性質研究，總結了珠三角地區(qū)軟土的特性為相關工程提供了參考依據(jù)。

（2）當前軟土地基處理方法多種多樣，加固過程與效果也隨之不同，本文將軟基處理方案比選的因素歸納為：經(jīng)濟性因素、技術性因素、環(huán)境性因素。這些因素對任何一個軟基處理工程的比選都起到了重要作用，但由于工程背景和地質情況的不同導致所受因素影響的敏感度不同。

參考文獻

[1] 秦志光，李志，羅嗣海，等.珠三角軟土的結構性分析[J].江西理工大學學報，2006，27（4）：8-11.

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[8] 宋應文.地基處理智能輔助設計系統(tǒng)[J].巖土工程學報，1996，18（l）：54-59.

[9] 王嶺.珠江三角洲地區(qū)大面積軟土地基方法的研究[D].廣東廣州廣東工業(yè)大學，2005：65-66.endprint

4.1 經(jīng)濟性因素起決定性作用案例分析：S270古港線新會城區(qū)段改線工程

具體指標在不同地區(qū)不同工程中有一定的變化。S270古港線新會城區(qū)段改線工程的軟土地基物理力學指標列于下表。

由于本項目軟土較深，軟基處理規(guī)模較大，對于軟基的深層處理，在滿足規(guī)范要求的工后沉降和穩(wěn)定性前提下應充分考慮工程造價，同時滿足施工工期要求。共為此工程設計五個具體處理方案。

方案一：預應力管樁+塑料排水板

方案二：釘形水泥土雙向攪拌樁

方案三：CFG樁+塑料排水板

方案四：塑料排水板+堆載預壓

方案五：塑料排水板+真空聯(lián)合堆載預壓

工程造價預算分析如表1所示。

由于預應力管樁+塑料排水板預算估算過高，遠遠超出其他方案；同時釘形水泥土雙向攪拌樁、CFG樁方案均存在不可控因素，需要時間驗證；由于真空排水使地基下沉過快，會對河堤存在安全等影響，且項目位置水系發(fā)達，利用真空排水，可能會連同邊上河道的水一并抽取，存在未知因素，若打入攪拌樁隔離墻隔水，則造價較高，且效果不一定理想。

結合造價預算表考慮到本項目本段由于工期需要，且軟基較深等問題，因此推薦采用施工簡單，工期短，質量高，工后沉降小，使用效果好的塑料排水板+堆載預壓處理方案。

4.2 技術性因素起決定性作用案例分析：包茂高速公路粵境段工程

本路段基本位于山區(qū)或重丘地區(qū)，交通條件較差，大部分區(qū)域存在山間軟土的分布，經(jīng)查此路段內(nèi)共有設計有19處路段存在高填土下的深層軟基處理，最大填土高度可以達到40 m。

由于軟土性質差、工期緊張等技術性因素的影響，本工程在軟土較厚的地區(qū)采用樁法處理。由于路基荷載巨大，填土20 m的路基，基底最大壓力約400 kPa；30 m填土高度，基底最大壓力約600 kPa；30 m填土高度，基底最大壓力約800 kPa；這樣傳遞到樁上的壓力將是巨大的：40 m填土路基，2 m正方形間距，樁頂將受到280～320 T的力；1.5 m正方形間距，樁頂將受到150～180 T的力，在樁體選擇上應選擇樁體承載力大的剛性樁。

4.3 環(huán)境性因素起決定性作用案例分析：珠海發(fā)電廠軟土地基處理工程

軟基處理面積大，生產(chǎn)區(qū)占地面積達到115萬 m2，軟土層深厚淤泥層厚度一般大于10 m，最厚處達23 m。

為滿足工程要求，共為此工程設計了三個可行性方案：（1）真空聯(lián)合堆載預壓法。（2）堆載預壓法。（3）動力排水固結法。

上述三種方案對空氣和水質影響較?。挥捎谥車ㄖ锩芗圆桓?，三種方案對周圍建筑物的影響也較?。粚Ω魈幚矸桨钢挟a(chǎn)生的噪音進行評價，采用動力排水固結法來進行處理的方法必然會產(chǎn)生一定的噪音，影響周圍居民生活。為縮短工期，結合環(huán)境性因素評價，本工程最終選定真空聯(lián)合堆載預壓法為軟基處理方案。

5 結語

（1）珠三角地區(qū)軟土分布廣、性質復雜，給工程項目實施帶來了許多困難，本文查閱了前人對珠三角地區(qū)的軟土性質研究，總結了珠三角地區(qū)軟土的特性為相關工程提供了參考依據(jù)。

（2）當前軟土地基處理方法多種多樣，加固過程與效果也隨之不同，本文將軟基處理方案比選的因素歸納為：經(jīng)濟性因素、技術性因素、環(huán)境性因素。這些因素對任何一個軟基處理工程的比選都起到了重要作用，但由于工程背景和地質情況的不同導致所受因素影響的敏感度不同。

參考文獻

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[9] 王嶺.珠江三角洲地區(qū)大面積軟土地基方法的研究[D].廣東廣州廣東工業(yè)大學，2005：65-66.endprint

4.1 經(jīng)濟性因素起決定性作用案例分析：S270古港線新會城區(qū)段改線工程

具體指標在不同地區(qū)不同工程中有一定的變化。S270古港線新會城區(qū)段改線工程的軟土地基物理力學指標列于下表。

由于本項目軟土較深，軟基處理規(guī)模較大，對于軟基的深層處理，在滿足規(guī)范要求的工后沉降和穩(wěn)定性前提下應充分考慮工程造價，同時滿足施工工期要求。共為此工程設計五個具體處理方案。

方案一：預應力管樁+塑料排水板

方案二：釘形水泥土雙向攪拌樁

方案三：CFG樁+塑料排水板

方案四：塑料排水板+堆載預壓

方案五：塑料排水板+真空聯(lián)合堆載預壓

工程造價預算分析如表1所示。

由于預應力管樁+塑料排水板預算估算過高，遠遠超出其他方案；同時釘形水泥土雙向攪拌樁、CFG樁方案均存在不可控因素，需要時間驗證；由于真空排水使地基下沉過快，會對河堤存在安全等影響，且項目位置水系發(fā)達，利用真空排水，可能會連同邊上河道的水一并抽取，存在未知因素，若打入攪拌樁隔離墻隔水，則造價較高，且效果不一定理想。

結合造價預算表考慮到本項目本段由于工期需要，且軟基較深等問題，因此推薦采用施工簡單，工期短，質量高，工后沉降小，使用效果好的塑料排水板+堆載預壓處理方案。

4.2 技術性因素起決定性作用案例分析：包茂高速公路粵境段工程

本路段基本位于山區(qū)或重丘地區(qū)，交通條件較差，大部分區(qū)域存在山間軟土的分布，經(jīng)查此路段內(nèi)共有設計有19處路段存在高填土下的深層軟基處理，最大填土高度可以達到40 m。

由于軟土性質差、工期緊張等技術性因素的影響，本工程在軟土較厚的地區(qū)采用樁法處理。由于路基荷載巨大，填土20 m的路基，基底最大壓力約400 kPa；30 m填土高度，基底最大壓力約600 kPa；30 m填土高度，基底最大壓力約800 kPa；這樣傳遞到樁上的壓力將是巨大的：40 m填土路基，2 m正方形間距，樁頂將受到280～320 T的力；1.5 m正方形間距，樁頂將受到150～180 T的力，在樁體選擇上應選擇樁體承載力大的剛性樁。

4.3 環(huán)境性因素起決定性作用案例分析：珠海發(fā)電廠軟土地基處理工程

軟基處理面積大，生產(chǎn)區(qū)占地面積達到115萬 m2，軟土層深厚淤泥層厚度一般大于10 m，最厚處達23 m。

為滿足工程要求，共為此工程設計了三個可行性方案：（1）真空聯(lián)合堆載預壓法。（2）堆載預壓法。（3）動力排水固結法。

上述三種方案對空氣和水質影響較??；由于周圍建筑物密集性不高，三種方案對周圍建筑物的影響也較小；對各處理方案中產(chǎn)生的噪音進行評價，采用動力排水固結法來進行處理的方法必然會產(chǎn)生一定的噪音，影響周圍居民生活。為縮短工期，結合環(huán)境性因素評價，本工程最終選定真空聯(lián)合堆載預壓法為軟基處理方案。

5 結語

（1）珠三角地區(qū)軟土分布廣、性質復雜，給工程項目實施帶來了許多困難，本文查閱了前人對珠三角地區(qū)的軟土性質研究，總結了珠三角地區(qū)軟土的特性為相關工程提供了參考依據(jù)。

（2）當前軟土地基處理方法多種多樣，加固過程與效果也隨之不同，本文將軟基處理方案比選的因素歸納為：經(jīng)濟性因素、技術性因素、環(huán)境性因素。這些因素對任何一個軟基處理工程的比選都起到了重要作用，但由于工程背景和地質情況的不同導致所受因素影響的敏感度不同。

參考文獻

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[8] 宋應文.地基處理智能輔助設計系統(tǒng)[J].巖土工程學報，1996，18（l）：54-59.

[9] 王嶺.珠江三角洲地區(qū)大面積軟土地基方法的研究[D].廣東廣州廣東工業(yè)大學，2005：65-66.endprint