唐山某工程道路軟土路基設(shè)計方案研究

朱盛廣

（中國市政工程西北設(shè)計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

唐山某工程道路軟土路基設(shè)計方案研究

朱盛廣

（中國市政工程西北設(shè)計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

目前我國沿海地區(qū)的吹填工程項目通常采用“海泥固化法”、“塑料排水板＋超載預(yù)壓”、“塑料排水板＋真空聯(lián)合堆載預(yù)壓”、“擠密砂樁＋超載預(yù)壓”及“快速分離夯實法”五種道路路基處理方案。文章結(jié)合唐山某基礎(chǔ)設(shè)施工程項目道路軟土路基設(shè)計方案，論證了國內(nèi)北部沿海地區(qū)軟土路基處理方案的可行性及經(jīng)濟性。

吹填工程項目；軟土路基；海泥固化；塑料排水板；超載預(yù)壓；快速分離夯實

1 概述

目前國內(nèi)沿海地區(qū)的吹填工程項目一般采用“海泥固化法”、“塑料排水板＋超載預(yù)壓”、“塑料排水板＋真空聯(lián)合堆載預(yù)壓”、“擠密砂樁＋超載預(yù)壓”及“快速分離夯實法”五種道路路基處理方案。本文主要闡述唐山某基礎(chǔ)設(shè)施工程項目道路軟土路基設(shè)計方案，為以后同類型設(shè)計提供有益的參考。

2 工程概況

本項目擬建工程場地地勢整體平坦、開闊，地面高程介于1.28～4.36m之間，總體呈南高北低之勢，場地多為蝦池。地表水分布廣泛，深度為0.4～1.5m。地下水位埋深1.2～4.3m，基本為孔隙型潛水，常年地下水位變化較小。

區(qū)域內(nèi)對工程不利的特殊土主要有填土、吹填土及軟弱土。分布于吹填區(qū)邊界及蝦池土埂處的素填土，地表分布的淤泥質(zhì)吹填土層及淤泥質(zhì)土層以及飽和、軟塑狀，具高壓縮性的粉質(zhì)黏土層，工程性質(zhì)差，無法滿足工程需要，應(yīng)予以清除或進行工程處理。本工程區(qū)屬于季節(jié)性凍土區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度80cm。

3 設(shè)計要求

處理后路基承載力不小于110kPa，容許工后沉降值，道路路基路段應(yīng)≤0.3m。

4 軟土路基設(shè)計

鑒于本項目的工期要求、工程規(guī)模及地勘等情況，經(jīng)過方案篩選比較，本次選取“海泥固化法”、“塑料排水板＋超載預(yù)壓”及“快速分離夯實法”這三種處理方案進行分析比較，推薦出淺層與深層情況路基處理的具體方案。

4.1 軟基處理方案的介紹

4.1.1 海泥固化法。固化處理的基本原理是化學(xué)固化技術(shù)，即是土中添加固化材料，通過固化材料的吸水作用可有效降低土的含水率，使得松軟無強度的土壤變成具備一定力學(xué)性能的回填土料，適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土等細(xì)顆粒土的路基處理。固化法處理吹填土路基可分為淺層固化處理和深層固化處理。

本項目道路路基主要是對淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土等軟土層進行處理。道路路面設(shè)計高程為2.5m左右，路基頂面高程為1.7m左右，路面結(jié)構(gòu)厚度為0.85m（主干路）與0.79m（次干路），路面結(jié)構(gòu)下為不小于0.8m厚山皮石作為凍脹區(qū)厚度換填層，因此海泥固化處理的整平高程應(yīng)控制在0.0～1.0m之間。

開挖后基坑底表面應(yīng)清理干凈，用碾壓機械碾壓密實，無回彈現(xiàn)象。嚴(yán)格按照施工配合比進行投料，袋裝固化劑采用人工與機械配合投料。拌和作業(yè)面應(yīng)設(shè)置在基底硬實的基礎(chǔ)上，采用挖掘機或其它他攪拌機械拌和，至少需翻拌3～5遍。拌和后的淤泥，若含水率過大，應(yīng)自然放置養(yǎng)護至含水率合適范圍，養(yǎng)護時間一般24～72h不等。改性處理后的淤泥攤鋪應(yīng)分段分層進行，最大虛鋪厚度為500mm。攤鋪找平后，即進行碾壓。每層壓實后應(yīng)按規(guī)定進行環(huán)刀取樣，測出土的干密度，并對照設(shè)計給定的壓實系數(shù)換算出現(xiàn)場控制干密度，達到要求后再進行下一層的回填。最上一層完成后，超高處用鐵鍬鏟平，低洼處及時補填夯實。采用刮平機進行刮平處理后，表面再補碾密實。鋪草袋或其他方式、保濕養(yǎng)護7天，養(yǎng)護期間禁止車輛通行。

本項目海泥固化處理的頂面高程應(yīng)控制在0.9～1.0m高程。待養(yǎng)護期結(jié)束后進行山皮石的填筑，最后進行路面鋪筑。

4.1.2 塑料排水板＋超載預(yù)壓。先在路基整平高程打入塑料排水板，在軟土層內(nèi)形成滲水通道，填路基土至床頂，將超過正常路面當(dāng)量荷載的土體堆載在其頂面，形成“超載”對地基施加壓力，將軟土地基中的水?dāng)D壓排出，達到固結(jié)效果，適用于淤泥質(zhì)土、淤泥、素填土、雜填土、粉土和沖填土等軟弱土。路基處理時，開挖至整平高程后，鋪設(shè)60cm厚的砂墊層，作為打設(shè)排水板的施工平臺。塑料排水板按正方形布置，間距為1.0m。板頭端部伸出砂墊層頂不小于0.3m。

塑料排水板打設(shè)完畢后，鋪設(shè)一層鋼塑土工格柵，同時設(shè)置碎石盲溝作為橫向排水通道，從路基中心向兩邊，橫向坡度為1%。而后進行路基土回填至路床頂，最后進行堆載土方預(yù)壓。堆載預(yù)壓期間，將軟基中水分沿著豎向排水通道及碎石盲溝排出，引入堆載土方邊坡兩側(cè)設(shè)置的縱向排水溝后排入河道。通過這一施工過程，使得軟土地基中的水分排出，達到固結(jié)的效果。路基頂面因軟土地基水分的排出，也產(chǎn)生了沉降。

該方案堆載期間需進行路基頂面沉降觀測，當(dāng)測得因沉降造成堆載表面線低于設(shè)計線10cm時，應(yīng)補填土20cm。連續(xù)3個月觀測的沉降速率均小于5mm/月，沉降加速度小于零，并根據(jù)沉降曲線推斷今后可能發(fā)生的沉降量小于工后沉降標(biāo)準(zhǔn)后，方可卸載再施工路面。加載預(yù)壓期間，路堤的頂部應(yīng)修整使其形成2.5～4.0%的橫坡，以保證預(yù)壓期內(nèi)有堆載路基良好的排水條件。

卸載高程為路床頂以下至少80cm，卸載的材料可以作路堤內(nèi)場地平整使用。

4.1.3 快速分離夯實法。分離夯實法是一種快速加固軟土地基的新技術(shù)，適用于處理軟弱地基加固，適用于我國沿海地區(qū)新吹填含砂但有淤泥夾層、淤泥質(zhì)粉土以及含泥量較高的淤泥質(zhì)粉砂土，適合大面積堆場及道路的施工。

它是建立在傳統(tǒng)管井降水的基礎(chǔ)上，綜合應(yīng)用真空井點降水、管井降水通過水氣分離平衡結(jié)合強夯工藝。通過對傳統(tǒng)管井的改革，結(jié)合真空降水過程中的水氣平衡及水氣分離原理，分三個步驟解決淤泥質(zhì)土的固結(jié)困難的有效施工方法。

第一步：水土分離：通過現(xiàn)場試驗區(qū)的試驗數(shù)據(jù)計算確定水汽分離群井深、井距及布置方式。當(dāng)管井置入土體一定深度后，土體內(nèi)自由水依據(jù)“水往低”的原理，流入管井內(nèi)，通過管井內(nèi)置的潛水泵將管井內(nèi)的自由水排出，而當(dāng)接入水氣分離平衡控制端并與之和真空泵相連接，通過真空抽水時，土體內(nèi)的自由水因負(fù)壓的吸取，快速的流入管井內(nèi)，從而使水土分離，為下一步強夯所需的最佳含水量創(chuàng)造條件。

第二步：水氣分離：經(jīng)動力加固沖擊、振動壓實時，土體產(chǎn)生超靜孔隙壓力，其壓力值隨動力所施加的能量成正比增加；土體內(nèi)結(jié)合水在夯擊作用下形成超靜孔隙水，兩者混合成超靜孔隙水壓力，通過該步驟排出土體內(nèi)超靜孔隙水和超靜孔隙壓力。一般僅需48小時，其夯后的超靜孔隙水壓力即完全消散，可進入下一遍動力加固。

第三步：分離預(yù)壓：經(jīng)水土分離、水氣分離步驟后，形成8～10m厚的“硬殼層”。對需深層加固處理的場地，則可利用已形成的“硬殼層”和插入的水氣分離管井，進行抽真空，此時上部“硬殼層”為堆載層，一般層厚達8～10m，即能形成120～160kPa的載荷，在8～10m以下通過60kPa的抽真空，軟弱地基在此條件下，進一步達到壓縮固結(jié)。

最后對管井部位進行回填夯實，直至滿足設(shè)計要求的收錘標(biāo)準(zhǔn)，再進行最后一遍滿夯或振動碾壓。夯后場地平整，滿足道路標(biāo)高要求，待穩(wěn)定期結(jié)束（孔隙壓力消散至90%）交付檢測。

路面結(jié)構(gòu)層以下不小于80cm厚度范圍內(nèi)，考慮采用山皮石作為凍脹區(qū)厚度換填層，最后鋪筑路面。路基處理后應(yīng)在上皮石層底部設(shè)置滲水盲溝，收集入滲的地下水，以統(tǒng)一排入雨水管道。

4.2 路基處理方案投資經(jīng)濟指標(biāo)計算

表1 路基處理（每200m2）經(jīng)濟指標(biāo)比較表

5 結(jié)語

根據(jù)上述處理方案的技術(shù)經(jīng)濟比較可知，“海泥固化法”對于處理軟土厚度5.0m以內(nèi)的情況，造價最低，施工簡便，同時可與周邊地塊處理同步進行，有利于本項目內(nèi)部的土方調(diào)配；對于處理軟土厚度5.0m及以上的路段，“快速分離夯實法”經(jīng)濟性更優(yōu)并可有效消除軟土主、次固結(jié)沉降；塑料排水板方案工藝成熟、施工簡單，需進行超載預(yù)壓，但堆載預(yù)壓期間需要一定的工期。另外，快速分離夯實法亦是一種工藝成熟、處理效果好的處理方案，且造價相對于“塑料排水板＋超載預(yù)壓”方案更低，工期更短。

[1]吹填土地基處理技術(shù)規(guī)范（GB/T51064-2015）[S].

[2]城市道路路基設(shè)計規(guī)范（CJJ194-2013）[S].

[3]公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)細(xì)則（JTGTD31-02-2013）[S].

（責(zé)任編輯：黃銀芳）

U416

1009-2374（2017）12-0023-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.012

朱盛廣（1985-），男，江蘇泰州人，中國市政工程西北設(shè)計研究院有限公司工程師，研究方向：道路、交通設(shè)計。

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