城市干道軟土地基加固實例

陳銘生

[摘要]軟弱土路基，須做補強處理。本文以廣東省某城市干道路基工程為例，介紹了軟弱土處理施工技術(shù)。

[關(guān)鍵詞]靜動力排水 軟土固結(jié) 軟土地基 施工技術(shù)

一、概論

本文討論的軟弱土路基加固補強施工技術(shù)，僅限于靜動力排水固結(jié)技術(shù)。

1. 動力固結(jié)法

常用的動力固結(jié)法，包括重錘夯實法、振動擠密法和機械壓實法。動力固結(jié)法加固地基的機理基本都是利用各種動荷載或反復振動荷載使土體原有結(jié)構(gòu)的破壞，土粒重新排列，最后達到一個較為密實、穩(wěn)定的新結(jié)構(gòu)。

對于非飽和土（包括各種垃圾土、廢棄物等），動荷載施加后將這些材料的元有結(jié)構(gòu)解體，孔隙中的氣體溢出，從而達到加固目的。對顆粒較粗的地基加固效果尤為顯著，只要控制好最佳含水量與相適應的能量，一般均會獲得成功。

2. 靜力排水固結(jié)法

沿海及湖濱地區(qū)，廣泛分布著海相、湖相以及河相沉積的軟弱黏性土層。這種土的特點是含水量大、壓縮性高、強度低、透水性差且不少情況埋藏深厚。由于其壓縮性高、透水性差，在建筑物荷載作用下會產(chǎn)生相當大的沉降和沉降差，有可能影響建筑物的正常使用。另外，由于其強度低，地基承載力和穩(wěn)定性不能滿足工程要求。因此，這種地基通常需要采用處理措施，靜力排水固結(jié)法就是處理軟弱土地基的有效方法之一。

按照使用目的，排水固結(jié)法可以解決以下兩個問題

（1） 沉降問題，使地基的沉降在加載預壓期間大部分或基本完成，使建筑物在使用期間不產(chǎn)生不利的沉降和沉降差。

（2） 穩(wěn)定問題，加速地基土的抗剪強度的增長，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。

3. 靜動力排水固結(jié)法

靜動力排水固結(jié)法是在傳統(tǒng)的強夯（動力固結(jié)）法和堆載預壓及排水固結(jié)法基礎上發(fā)展起來的，它利用強夯法（動力固結(jié)法）的夯擊機具與排水固結(jié)法中排水體系進行軟黏土地基處理。靜動力排水固結(jié)法是近年來發(fā)展起來的一種軟土地基處理新技術(shù)、具有處理質(zhì)量好、投資低、工期短的顯著特點，對于淤泥與淤泥土的處理，優(yōu)勢尤其顯著。

為了解靜動力排水固結(jié)法的加固機理，首先簡要介紹軟黏土的性質(zhì)以及強夯法與堆載預壓法的加固機理與應用范圍。

軟黏土是軟弱黏性土的簡稱，土的類別多為淤泥，淤泥質(zhì)黏性土，淤泥質(zhì)粉土。軟黏土的基本特點可以歸結(jié)為：①天然軟土一般具有天然含水量高，一般在40%-120%之間；②壓縮系數(shù)a1-2在0.5-5.0MPa-1一般在1.0-3.0之間，滲透系數(shù)大部分在10-9～10-7cm/s之間，在荷載作用下固結(jié)很慢，強度不易提高；④抗剪強度低；⑤天然軟土具有顯著的結(jié)構(gòu)性等特點。

目前動力固結(jié)法及靜力排水固結(jié)法均已成為比較成熟的地基加固技術(shù)，但由上述知仍各有許多不足之處，如單純的強夯法（動力固結(jié)法）加固軟黏土地基引起孔隙水壓力的增長不能及時消散，很容易形成橡皮土；而靜力排水固結(jié)法要使用繁雜的加壓系統(tǒng)，而且排水固結(jié)法在很大程度上會影響工期，對經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天來說，這是一個明顯的弱點。

人們結(jié)合軟土的工程特性，在保留動力固結(jié)法經(jīng)濟、快捷等特點的同時，著手于改進傳統(tǒng)的強夯法（動力固結(jié)法）和靜力排水固結(jié)法。

靜動力排水固結(jié)法通過設置水平排水體系（挖設盲溝，在盲溝交匯處設集水井；地表鋪設一定厚度的砂墊），并設置豎向排水體系（插設塑料排水板），土地層在適量的靜（覆蓋）力、變化的動力荷載及其持續(xù)的后效力（動力殘余力，即動力作用后，在軟弱土層上的土體靜態(tài)覆蓋力下仍保持的殘余力，該殘余力對促進軟弱土體的排水固結(jié)作用必不可少且十分重要）的超載作用下，多次發(fā)生孔隙壓力的升降，快速排水體系將孔隙水不斷排出，土的抗剪強度就不斷提高，孔隙比也逐步減小，施工后沉降大大降低，地基土成為超固結(jié)土，從而達到了軟基回固的目的。

靜動力排水固結(jié)法工期短、造價低，既彌補了傳統(tǒng)單純的強夯法不適合加固飽和軟黏土地基的不足，克服了其不能有效排除軟土中高壓孔隙水的缺點，加速了孔隙水的消散，改變了軟黏土的滲透性，同時與靜力排水固結(jié)法相比又簡化了排水固結(jié)中繁雜的加壓系統(tǒng)，并在施工時間內(nèi)大部分或基本完成主固結(jié)沉降，大大減小了次固結(jié)沉降，縮短了工期，有效提高地基承載力，節(jié)省工程投資。

對于軟土地基的處理，實踐證明靜動力排水固結(jié)法是一種有效的加固方法。該法強調(diào)通過信息化施工，進行施工質(zhì)量的過程控制、處理平面內(nèi)的點控制（便于減小差異沉降）。工程實踐表明：這種方法已經(jīng)在很多個工程中得到成功的應用，并即將在重大工程項目中推廣應用。

二、工程實例

1、背景資料

湛江市××路K9+962.072～K9+130路段擬建為城市主干道，路段長167.928m，軟基處理寬度68.5m，總面積11503.068㎡。路段原表層為耕植土，0.8～1.6m，平均厚度1.2m；下臥淤泥土層，2.7～7.1m，平均深度5.3m；其下為淤泥質(zhì)粉細砂或粉質(zhì)黏土層。該路段于2013年7月2日已完成袋裝砂井施工，7月15日進行路基填土；預壓土填高至約2m后數(shù)天便發(fā)生淤泥質(zhì)土側(cè)向擠出，并在施工區(qū)表面（位于前進方向左側(cè)部分輔道人行道）上出現(xiàn)開裂。該路段處于220KV走廊下，據(jù)現(xiàn)場觀察，高壓線與現(xiàn)地面最短距離約8m。

水文地質(zhì)情況：場地地貌單元屬三角洲沖積平原，土層從上至下為：

（1）耕植土，濕、軟塑，層厚0.70-1.30m，平均2.57m。

（2）海沖積土，包括淤泥質(zhì)土，飽和、軟塑，局部流塑，層厚0.80-7.10m，平均4.30m，含水量 =80.9%-83.2%，平均82.0%，孔隙比 =2.188～2.338，平均2.275，標貫擊數(shù)N=0.9～1.7擊，平均1.0擊；淤泥質(zhì)粉細砂：含大量淤泥，局部含大量貝殼，飽和、松散，層厚1.90～7.10m，平均5.03m；粉質(zhì)黏土：局部含較多石英礫，局部土體細膩，濕、軟塑，層厚2.10～4.90m，平均3.03m，標貫擊數(shù)N=7.9～8.9擊，平均8.5擊，中砂：一般含大量粉黏粒，局部黏性土薄層，飽和、松散，平均0.90m；