淺析市政道路軟弱地基處理技術(shù)

陳志國

(福建恒安達(dá)建設(shè)發(fā)展有限公司，漳州 363000)

本文工程背景為南北向道路，南起于惠民路，經(jīng)過湖體后下穿北環(huán)城路跨線橋， 北至謝溪南路， 路線全長3.308km。

2 工程地質(zhì)地貌

場地沿線屬殘丘剝蝕臺地地貌單元， 道路呈南北走向，沿線道路沿線途經(jīng)莊稼地、村莊，水塘，沿線地質(zhì)各土層自上而下描述如下：

①1雜填土(Q4ml)：灰色、褐黃色，松散～稍密，稍濕～飽和，具高壓縮性，未完成自重固結(jié)。 厚度為0.40 ～5.20m。

①2素填土(Q4ml)：褐黃、灰色，松散～稍密，稍濕～飽和，高壓縮性，力學(xué)性能差，未完成自重固結(jié)，層厚度為0.80～8.70m。

①3耕土(Q4ml)：褐黃、灰色，稍濕～飽和，成分以粘性土為主，層厚度為0.40 ～0.80m，地層均勻性差。

②粉質(zhì)粘土(Q4al+pl)：褐黃、黃褐、灰白、局部呈磚紅色，軟塑～可塑，以可塑為主，稍濕～飽和。 層厚1.10～10.60m。

酒堡如城堡，城墻上頭屹立高大的杜康塑像，酒神舉杯遙寄蒼天，儼然一個(gè)升帳點(diǎn)兵的酒元帥。而兵馬則是城墻下、酒堡周遭一排排一列列井然有序的酒壇子。壇頸封口的紅布和壇肚子上菱形的酒字帖，恰似將士威武的盔甲。不見殺氣騰騰，但聞酒香氤氳。

③淤泥(Q4m)：暗灰、灰黑色，飽和，軟塑～流塑。 層厚1.20～6.60m，屬于高壓縮性軟土層，工程性能差。

④粉質(zhì)粘土(Q4al+pl)：灰褐、褐黃色，可塑，飽和。以粉粘粒為主，含少量中細(xì)砂，砂含量約5%～10%，層厚1.10～4.90m。

⑤中砂(Q4al+pl)：灰白色、灰黃色，松散～密實(shí)，以稍密～中密為主，飽和。 厚度0.90～11.80m。

⑥礫砂(Q4al+pl)：黃褐色、灰黃色，中密～密實(shí)，以密實(shí)為主，飽和。 厚度6.60～9.00m。

⑦粉質(zhì)粘土(Qdl)：紅棕、褐黃色，可塑，稍濕～飽和。 層厚0.60～3.20m。

⑧殘積粘性土(Qel)：黃褐色，夾白色，花斑色，可塑～硬塑，可塑為主，飽和，由花崗閃長巖風(fēng)化而成，厚度1.24～17.8m。

3 市政道路軟弱地基處理方法與選擇

3.1 軟弱地基處理的理論依據(jù)

土體長期在自身重力、建構(gòu)筑物自重、使用荷載或其他因素的作用下，均可在土體中產(chǎn)生有效應(yīng)力。有效應(yīng)力將引起土體固結(jié)變形，使路堤、路基、土石壩、房屋、橋梁、涵洞等發(fā)生沉降、傾斜以及水平位移[2]。 由土力學(xué)特性較差的土層(如淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層) 構(gòu)成的軟弱道路地基， 未進(jìn)行有效的軟基處理，在荷載作用下易發(fā)生壓縮變形或失穩(wěn)破壞，從而影響道路地基的正常發(fā)揮，因此，對于軟弱地基必須先進(jìn)行有效的工程處理降低軟弱地基的壓縮變形， 使其滿足道路的承載力要求。

3.2 常用軟弱地基處理方式

考慮到軟土地基固有特性， 結(jié)合市政道路工程自身的特點(diǎn)，最優(yōu)方案是選擇技術(shù)上可行，且能有效提高路基承載力和減小沉降量，又經(jīng)濟(jì)合理的軟基處理方法。當(dāng)前工程上常見的較為有效的軟基處理如下：

(1)表層處理法：在基礎(chǔ)地基表面鋪砂或用石灰、水泥處治。 屬于淺層軟基處理，施工速度快，造價(jià)較低。

(2)換填法：挖除一定范圍內(nèi)的軟弱土層或不均勻土層，回填其他性能穩(wěn)定、無侵蝕性、強(qiáng)度較高的材料，并夯壓密實(shí)。 屬于淺層軟基處理，施工速度快，造價(jià)較低。

(3)堆載預(yù)壓法：堆載預(yù)壓或真空預(yù)壓，或聯(lián)合使用堆載和真空預(yù)壓，形成固結(jié)壓密后的地基。屬于淺層軟基處理，施工速度比較慢，造價(jià)中等。

(4)夯實(shí)地基法：反復(fù)將夯錘提到高處使其自由落下，給地基以沖擊和振動能量， 將地基密實(shí)處理或置換形成密實(shí)墩體的地基。 屬于淺層軟基處理，施工速度快，造價(jià)較低。

(5)水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基法：由水泥、粉煤灰、碎石等混合料加水拌合在土中灌注形成豎向增強(qiáng)體的復(fù)合地基。屬于深層軟基處理，施工速度比較慢，造價(jià)中等。

(6)擠實(shí)砂樁法：在軟土層中擠壓成孔形成密實(shí)的砂樁，形成砂樁增強(qiáng)體增加穩(wěn)定性，減小沉降量，加速固結(jié)沉降。 屬于深層軟基處理，施工速度比較快，造價(jià)中等。

(7)水泥土攪拌樁復(fù)合地基法：以水泥作為固化劑的主要材料，通過深層攪拌樁機(jī)械，將固化劑和地基土強(qiáng)制攪拌形成豎向增強(qiáng)體的復(fù)合地基。屬于深層軟基處理，施工速度比較慢，造價(jià)中等。

(8)旋噴樁復(fù)合地基法：通過鉆桿的旋轉(zhuǎn)、提升，高壓水泥漿由水平方向的噴嘴噴出，形成噴射流，以此切割土體并與土拌合形成水泥土豎向增強(qiáng)體的復(fù)合地基。 屬于深層軟基處理，施工速度慢，造價(jià)較高。

(9)預(yù)制管樁復(fù)合地基法：采用預(yù)制混凝土管樁作為增強(qiáng)體與樁間土及樁頂?shù)娜靿|層(樁帽)共同構(gòu)成了剛性樁復(fù)合地基。 屬于深層軟基處理，施工速度比較快，造價(jià)高。

3.3 軟基處理方法的選擇

根據(jù)市政道路路基的軟土工程性質(zhì)、土層厚度、路基填方高度及現(xiàn)場作業(yè)條件、進(jìn)度要求等因素綜合分析，軟基處理方法選擇如下：

(1)從經(jīng)濟(jì)上考慮，現(xiàn)場地質(zhì)條件允許條件下先考慮不處理的可行性；

(2)當(dāng)路基地質(zhì)條件較差，不處理不能滿足相關(guān)要求，考慮進(jìn)度及經(jīng)濟(jì)方面，盡量選擇淺層處理；

(3)軟基淺層處理方法較難達(dá)到要求，則考慮深層處理。 深層處理方法選擇要綜合考慮現(xiàn)場作業(yè)條件、進(jìn)度、造價(jià)等因素。

4 軟弱路基處理案例

通過以上對軟基處理方式選擇的分析， 考慮本工程區(qū)域內(nèi)不良土質(zhì)主要為淤泥夾層、表層淤泥等，分布厚度約0.4～12m，根據(jù)軟土性質(zhì)及分布厚度情況，軟弱地基分為淺層軟基(≤3m)和深層軟基(＞3m)分別處理。

4.1 地基處理控制標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)不同構(gòu)造物與路基的銜接分別采用不同的容許工后沉降標(biāo)準(zhǔn)，以確保路堤穩(wěn)定，容許工后沉降如表1 所示。

表1 容許工后沉降

4.2 軟基處理

淺層軟基厚度大于1.5 小于3m 的采用全部清淤底部換填1m 碎石處理，其余換填合格土處理(如圖1)。淺層軟基厚度小于或等于1.5m 采用全部清淤換填碎石處理(如圖2)。

圖1 淺層軟基處理(大于1.5m 小于3m 換填碎石)

圖2 淺層軟基處理(小于等于1.5m 換填碎石)

圖3 剛性樁復(fù)合地基處理軟土地基平面布置示意圖

對軟基厚度＞3m 的深層軟基， 采用水泥攪拌樁或預(yù)應(yīng)力管樁(PTC 管樁)處理，路堤填高大于6m 及橋頭20m范圍采用預(yù)應(yīng)力管樁(PTC 管樁)處理，樁徑采用0.5m，正方形布置形式(如圖3)。 路堤填高小于6m 的深層軟基段采用水泥攪拌樁處理樁徑采用0.6m，按正三角形形式布置(如圖4)。

圖4 水泥攪拌樁處理軟基橫斷面圖

5 結(jié)論

軟土地基處理的目的是增加地基穩(wěn)定性， 減少或消除工后的不均勻沉降，也是保證道路建成后安全、高效運(yùn)營的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文通過對軟基處理方式與選擇的分析，針對工程案例中的不同軟基處理厚度、不同路堤填高，分別采用了淺層軟基處理、深層軟基處理的方式，軟基處理方式技術(shù)上可行， 且能有效提高路基承載力和減小沉降量，又經(jīng)濟(jì)合理。