深厚軟土地基處理方案比選

（廣西華藍(lán)巖土工程有限公司，廣西 南寧 530001）

【摘 要】地基處理方法非常多，對(duì)地基處理方法進(jìn)行合理選擇非常關(guān)鍵。它不僅會(huì)對(duì)地基處理效果帶來很大的影響，還會(huì)對(duì)整個(gè)工程投資帶來巨大影響。同時(shí)，不同軟基處理技術(shù)之間的差異也比較大，對(duì)于工程建設(shè)來說，應(yīng)該結(jié)合工程實(shí)際情況，在充分了解各種軟基處理方法的基礎(chǔ)上選擇最優(yōu)的方案。文章結(jié)合工程實(shí)例，從不同角度針對(duì)深厚軟土地基處理方法展開分析，并結(jié)合工程實(shí)際選出最優(yōu)的處理方案。

【關(guān)鍵詞】深厚軟土地基；處理方案；比較

【中圖分類號(hào)】U416.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2016）06-0156-03

自從改革開放以來，我國地基處理技術(shù)得到了非?？斓陌l(fā)展，各種新的地基處理技術(shù)開始不斷涌現(xiàn)，其中每種技術(shù)都存在各自的特點(diǎn)，例如有的造價(jià)低、有的工期短、有的環(huán)境污染小、有的安全性比較高等。對(duì)于工程建設(shè)來說，應(yīng)該結(jié)合工程的具體情況，充分了解軟基處理的各種方法，同時(shí)與軟基處理特點(diǎn)結(jié)合，從中選擇最優(yōu)的方案。下面結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)深厚軟土地基處理方案的比選展開分析，為同行的研究提供一些參考。

1 軟土地基處理的影響因素

地基處理方法多種多樣，合理選用地基處理方法，不僅會(huì)影響地基處理效果，同時(shí)還會(huì)影響工程投資。在深厚軟土地基處理過程中，需要在一定的地質(zhì)條件、地基穩(wěn)定條件及荷載條件等基礎(chǔ)上，提出軟基處理方案優(yōu)化的策略及相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)[1]。具體來說，影響軟土地基設(shè)計(jì)的因素主要包括技術(shù)與質(zhì)量的可靠性、工程造價(jià)及施工工期等，下面展開具體分析。

1.1 技術(shù)與質(zhì)量的可靠性

在現(xiàn)階段的施工條件下，水泥土攪拌樁的最長(zhǎng)施工長(zhǎng)度最好不要超過15 m，塑料排水板、砂井的最大施工長(zhǎng)度最好不要超過20 m，如果考慮填土荷載、地基條件及工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)等方面的因素計(jì)算出的水泥土攪拌樁、砂漿的長(zhǎng)度超過了最大施工長(zhǎng)度，這種情況從技術(shù)上來看方案是不可行的，因此必須將多種地基處理方法結(jié)合在一起使用。

1.2 工程造價(jià)

造價(jià)估測(cè)主要包括人工費(fèi)、設(shè)備費(fèi)、材料費(fèi)、土方運(yùn)輸費(fèi)、試驗(yàn)觀測(cè)費(fèi)及環(huán)境保護(hù)費(fèi)等。按照國家定額及地方相關(guān)法規(guī)對(duì)這些費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算。

1.3 環(huán)境因素

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，人們的環(huán)保意識(shí)也不斷增強(qiáng)，地基處理過程中不可避免地會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響，影響程度的大小與處理方法的選擇、周邊環(huán)境情況及地質(zhì)條件直接相關(guān)。本文針對(duì)不同工程及不同地點(diǎn)展開評(píng)價(jià)，環(huán)境影響因素也被納入工程總評(píng)判因素中。

1.4 施工工期

工期和處理方法的選擇是直接對(duì)應(yīng)的，但是同時(shí)也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到即使是同一種處理方法，也會(huì)由于受到天氣變化、地層突變、突發(fā)性事件等外部因素及施工組織設(shè)計(jì)等內(nèi)部因素的影響而表現(xiàn)出一定的差異。從總體上來看，在施工質(zhì)量得以保證的基礎(chǔ)上，施工工期越短，工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益就會(huì)越好，因此工期是地基處理方案的主要影響因素。

2 軟土地基處理方法與設(shè)計(jì)原則

2.1 軟土地基沉降、穩(wěn)定的解決措施

軟土地基沉降、穩(wěn)定的解決措施主要有以下幾種：第一，增加施工預(yù)壓期，這樣一來，隨著施工加載，軟土地基的強(qiáng)度就會(huì)有所提升，同時(shí)大部分地基沉降會(huì)發(fā)生于施工期間，從而減少工后的沉降。第二，增加地基排水固結(jié)率，在給定施工期增加軟土地基排水固結(jié)沉降，同時(shí)進(jìn)一步加快軟土地基強(qiáng)度的提升，起到穩(wěn)定地基的作用。第三，減少地基總沉降量，利用樁體復(fù)合地基等相關(guān)方法，在給定外荷載作用下使地基產(chǎn)生的總沉降量減少，同時(shí)相應(yīng)地提升地基承載力，達(dá)到增強(qiáng)地基穩(wěn)定性、減少工后沉降的目的。第四，利用提升路基設(shè)計(jì)標(biāo)高的方式對(duì)沉降量進(jìn)行預(yù)留。

2.2 排水固結(jié)法

常用的軟土地基處理方法有塑料排水板、砂井、水泥土攪拌樁、真空預(yù)壓法等幾種不同的方法，其中塑料排水板和砂井法的理論已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，同時(shí)設(shè)備也比較簡(jiǎn)單，尤其是砂井法，當(dāng)前已經(jīng)成為砂料豐富地區(qū)首選的一種方案[2]。但是，由于利用排水固結(jié)法施工往往需要進(jìn)行預(yù)壓荷載，同時(shí)預(yù)壓的時(shí)間比較長(zhǎng)，加上對(duì)工期、預(yù)壓條件等要求比較高，很多工程中都難以采用。此外，排水固結(jié)法可以起到加速地基沉降的作用，但是從整體上來看，并不能減少地基沉降量，對(duì)不均勻沉降及總沉降等方面的要求也比較嚴(yán)格。

2.3 復(fù)合地基法

所謂負(fù)荷地基法是指天然地基經(jīng)過地基處理以后，部分土體的強(qiáng)度得到了提高，或者設(shè)置了加筋材料，應(yīng)用復(fù)合地基法對(duì)于地基承載力的提升和總沉降量的減少是非常有利的，可以達(dá)到非常高的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。復(fù)合地基的處理形式多種多樣，一般工程中常用的處理方法有CFG樁、水泥土攪拌樁、大直徑現(xiàn)澆薄壁筒樁等[3]。

2.4 真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法

這種地基處理方法和常規(guī)堆載預(yù)壓法相比，體現(xiàn)出了地基側(cè)向變形小、加載速度較快等一系列優(yōu)點(diǎn)。與同等荷載條件下的堆載預(yù)壓法相比，其地基強(qiáng)度明顯有增強(qiáng)的表現(xiàn)。對(duì)大面積軟土地基進(jìn)行處理時(shí)，真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法的優(yōu)勢(shì)非常明顯，但是該地基處理方法從施工工藝上來看比較復(fù)雜，從工程造價(jià)上來看也比常規(guī)堆載預(yù)壓法要高出很多，工期也比常規(guī)方法長(zhǎng)一些。

3 實(shí)例分析深厚軟土地基處理方案比選

3.1 工程概況

某公路工程是貫穿于某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)拓展區(qū)的一條南北方向的主干道，工程一期范圍中道路的整體長(zhǎng)度為1.25 km，規(guī)劃設(shè)計(jì)道路紅線的寬度為42 m，斷面采用雙向四車道方式布置。一般路段道路設(shè)計(jì)的標(biāo)高為0.7～1.1 m，橋頭填土高度最高為2.7 m?，F(xiàn)狀用地主要為水田、村鎮(zhèn)建設(shè)用地及魚塘等農(nóng)業(yè)用地，此外還有大面積的河網(wǎng)，這些河網(wǎng)面積也屬于農(nóng)村用地，道路全線跨越3條河流。

3.2 地質(zhì)條件與軟土路基特征

該工程范圍內(nèi)的從上到下地質(zhì)情況分別為雜填土、素填土、黏土（厚度在1.5～3.5 m）、淤泥及淤泥質(zhì)土（厚度在49.0～53.0 m，具有低強(qiáng)度、高壓縮性等特征）、亞黏土層、層間夾粉土、粉砂（厚度在1.5 m左右）、卵石（厚度在15 m以上）。整個(gè)場(chǎng)地的地質(zhì)情況比較均勻，硬殼層比較薄，其中淤泥及淤泥質(zhì)土的力學(xué)特征比較差，其壓縮模量通常在1.6～2.2 MPa，該層道路地段沒有經(jīng)過處理，因此不適宜利用。

3.3 軟基處理方案

3.3.1 排水固結(jié)方案

由于本工程地基軟黏土的排水性能比較差，如果單純采用堆載預(yù)壓方法，其高天方路段的工期必然比較長(zhǎng)。工程范圍內(nèi)大部分道路的填方比較小，在0.7～1.1 m，出于對(duì)軟基處理經(jīng)濟(jì)性的考慮，為了進(jìn)一步提升地基承載力，同時(shí)有效減少差異沉降，本工程低填方路段采用堆載（超載）預(yù)壓方案。在新建道路中，現(xiàn)有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，排水固結(jié)法可以進(jìn)一步加快非砂性土地基的固結(jié)速度，其效果比較好[4]。從經(jīng)濟(jì)和施工方面考慮，利用插塑料排水板+堆載法是可行的，進(jìn)行大面積地基處理會(huì)比較容易，具有技術(shù)可靠、工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但是這種方法需要的工期比較長(zhǎng)。真空預(yù)壓+堆載預(yù)壓的效果是可以得到疊加的，與超載預(yù)壓相比，超載土方填土及卸土工作減少了，但是增加了濾水管、排水管安裝、密封溝安裝、真空泵安裝等施工，整個(gè)工期達(dá)9～10個(gè)月。

3.3.2 復(fù)合地基方案

由于水泥攪拌樁很難將軟弱層打穿，所以通常需要堅(jiān)持短而密的原則設(shè)置水泥攪拌樁，按照三角形布置水泥攪拌樁，樁徑為0.5 m，間距在1.2～1.5 m，處理深度為15 m[5]，樁頂鋪設(shè)砂石褥墊層（厚度為30 cm），上面敷設(shè)一層土工格柵。從理論計(jì)算方面來看，與水泥攪拌樁相比CFG樁更加經(jīng)濟(jì)，工藝更加成熟，因此對(duì)于低強(qiáng)度混凝土樁，通常采用CFG樁在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)方面更合理一些。

3.3.3 輕質(zhì)材料方案

由于本工程所在地水泥攪拌樁處理深度優(yōu)先，因此高填土路段考慮利用輕質(zhì)材料。所謂輕質(zhì)材料是指包括粉煤灰、EPS在內(nèi)的優(yōu)良填土材料，這種材料具有耐壓縮性、超輕質(zhì)性、耐水性、自立性等優(yōu)點(diǎn)，常用EPS均為泡沫苯乙烯，這種材料不僅強(qiáng)度足夠，還具有輕質(zhì)的特性，是一種優(yōu)良的填土材料，常用EPS材料的容重均在0.2 ～0.4 kN/m3，在實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)出了耐壓縮性、超輕質(zhì)性、自立性、施工方便等特點(diǎn)，但是因?yàn)镋PS是以石油為原材料的化工產(chǎn)品，因此價(jià)格比較昂貴。粉煤灰是燃煤電廠的工業(yè)廢棄物，具有強(qiáng)度高、透性小、壓縮性小等工程特性，粉煤灰的最大干容重通常比較小，比一般土干容重要小30%～40%，因此利用其作為軟基填筑的主要材料，可以有效地減少軟基沉降量，與EPS相比，采用粉煤灰作為填筑材料更合理一些。由于粉煤灰屬于一種親水性較強(qiáng)的填料，體現(xiàn)出了容易吸水的塑性狀態(tài)，加上顆粒間的黏結(jié)力較小，可能會(huì)呈現(xiàn)出一種松散的狀態(tài)。因此，本工程中臺(tái)后粉煤灰堤兩側(cè)均設(shè)置了擋土墻，同時(shí)還選擇綠化帶位置，將頂封層、路面基層結(jié)合。

3.4 方案比選結(jié)論

軟基處理分別對(duì)堆載（超載）預(yù)壓、復(fù)合地基、排水固結(jié)、輕質(zhì)材料等措施進(jìn)行綜合考慮，結(jié)合已有資料展開計(jì)算，計(jì)算結(jié)果顯示，不管采用何種方法，瞬時(shí)沉降都是非常大的，同時(shí)15年內(nèi)工后沉降都可以滿足沉降要求，但是在15個(gè)月時(shí)，水泥攪拌樁和塑料排水板固結(jié)度已經(jīng)完成96%，在工后沉降期內(nèi)基本完成。與堆載預(yù)壓相比，超載預(yù)壓沉降有明顯改善，但是因?yàn)橛倌噘|(zhì)底層沒有排水通道，所以總體上來看，沉降規(guī)律不能得到改變。堆載預(yù)壓和超載預(yù)壓工后固結(jié)度和時(shí)間呈現(xiàn)線性關(guān)系。利用土工布的方式可以有效地改善土體的不均勻沉降，但是對(duì)沉降的影響并不明顯。利用粉煤灰可以有效地減少地基土附加應(yīng)力。

總之，在本工程中最為合理的方案如下：①如果道路填方交底，可以選擇超載預(yù)壓方案；②河洼填筑位置及高填方路段可以利用水泥攪拌樁處理方案；③臺(tái)后利用粉煤灰填筑、水泥攪拌樁相結(jié)合的處理方案。

4 結(jié)語

本工程軟基處理現(xiàn)已基本完成，部分路段已經(jīng)開始進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)基層的鋪筑。在碾壓施工過程中，路基基本沒有變形，從整體上來看，軟基處理達(dá)到了預(yù)期效果，值得推廣應(yīng)用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]彭長(zhǎng)勝，黃勝，閆鵬飛.海中深厚軟土地基里隧道明挖法施工截流圍堰方案比選及穩(wěn)定性分析[J].鐵道建筑，2015（9）：53-56.

[2]黃高峰，陳合愛.淺談深厚淤泥和淤泥質(zhì)土層基礎(chǔ)地基處理設(shè)計(jì)方案比選[J].江西水利科技，2007（2）：99-102.

[3]江偉安.塑料排水板固結(jié)法在加固海堤基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用[J].水利建設(shè)與管理，2011（3）：44-47.

[4]張靖，朱益軍，荊偉偉.濱海深厚軟土區(qū)沿河路堤拓建技術(shù)方案研究及實(shí)踐[J].浙江建筑，2014（5）：36-39，50.

[5]周永磊，杜立宇.基于軟土地質(zhì)條件下沿海地區(qū)城市道路地基處理方案的探究[J].中國水運(yùn)（下半月），2014（8）：251-252.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]

【作者簡(jiǎn)介】耿強(qiáng)，男，山西大同人，廣西華藍(lán)巖土工程有限公司工程師，研究方向：基坑支護(hù)與地基處理。