復(fù)合地基在沿海公路深層軟土地基處理中的應(yīng)用

王亞

（中國(guó)建筑第八工程局有限公司設(shè)計(jì)管理總院，上海201206）

1 軟基處理方式簡(jiǎn)述

一般而言，深層軟土地基處理的方法主要有夯能置換法、堆載+排水固結(jié)法、樁體復(fù)合地基、輕質(zhì)路堤等。

1）夯能置換法。使重錘從高處落下，利用夯錘的沖擊能量以波的形式改變土體的物理力學(xué)性質(zhì)，在地基一定深度內(nèi)改變了地基土的孔隙分布，迅速提高了地基的承載力和壓縮模量，還可以提高路基的穩(wěn)定性，減少沉降，增強(qiáng)土體的抗液化能力，形成比較均勻的、密實(shí)的地基，主要以強(qiáng)夯法為代表。

2）堆載+排水固結(jié)法利用橫向或豎向排水體在地基土中形成排水體系，在土體的重力作用下縮短土體的排水通道，加速軟土地基的排水固結(jié)，提高軟土的強(qiáng)度。

3）復(fù)合地基法。復(fù)合地基是指天然地基在地基處理過(guò)程中部分土體得到增強(qiáng)，或被置換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料，加固區(qū)是由天然地基土體或和增強(qiáng)體兩部分組成的地基。一般比較常見的有加固土樁（水泥攪拌樁、高壓旋噴樁）、擠密樁（砂樁、碎石樁）、CFG樁、剛性樁（管樁、方樁、混凝土樁等）。

4）輕質(zhì)路堤。通過(guò)降低路堤自重荷載減小總沉降，增強(qiáng)路基的穩(wěn)定。比較常見的路堤填料有粉煤灰、土工泡沫（EPS）、現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土等[1]。

2 工程實(shí)例

福建沿海某道路為一級(jí)公路，全長(zhǎng)8km，設(shè)計(jì)速度80km/h，路基寬50m，設(shè)計(jì)車輛荷載為公路-I級(jí)。

2.1 地質(zhì)情況

工程所屬地質(zhì)單元為海岸沖淤積階地，根據(jù)勘察報(bào)告，地質(zhì)條件如下：

1）①填土（Q4ml）：淺灰、灰褐色，稍濕，松散，成分較雜，均勻性很差，以黏性土為主，含中粗砂、碎石、耕土，厚度為0.50-4.80m。

2）②淤泥（Q4m）：深灰、灰色，飽和，流塑-軟塑狀，干強(qiáng)度中等，韌性中等，搖振反應(yīng)慢，切面較光滑，局部為淤泥至土，海積成因；此層天然含水量高、孔隙比大、強(qiáng)度低的特性，屬高壓縮性土，沿線均有分布，夾有細(xì)砂②1透鏡體。本層厚15.10～23.80m。

3）③粉質(zhì)黏土（Q4al-pl）：淺黃色，淺灰色，灰白色，可塑-硬塑狀，以黏粒、粉粒為主，局部含砂量較多，屬中等偏高壓縮性土，力學(xué)強(qiáng)度較低，沖洪積形成，本層厚度為0.60～11.40m。

4）⑦殘積砂質(zhì)黏性土（Qel）：灰黃色、灰白色，可硬塑，稍有光滑，干強(qiáng)度中等，中等韌性，由花崗巖風(fēng)化殘積而成，厚度為1.30～9.60m。

2.2 力學(xué)參數(shù)指標(biāo)

根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)，對(duì)主要土層的力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，如表1所示。

3 處理方式適應(yīng)性

從處理效果、環(huán)境、造價(jià)、工期等方面，對(duì)前述幾種常用的地基處理方式的適應(yīng)性進(jìn)行分析比較：（1）夯能置換法。適用于加固碎石土、砂土、塑性指數(shù)小于10的黏性土、濕陷性黃土、雜填土以及泥炭等。處理深度根據(jù)夯能大小，處理深度一般可達(dá)到7～8m，施工工藝簡(jiǎn)單，速度快。但對(duì)于飽和性黏土、淤泥的處理效果一般，而且對(duì)周邊環(huán)境影響大，考慮到工程周邊建筑密集，村莊較多，此種方法難以采用。（2）堆載+排水固結(jié)法。這是一種常用的軟基處理方式，但不足之處是預(yù)壓期較長(zhǎng)，由于本工程的工期較為緊張，也難以采用。（3）輕質(zhì)路堤。輕質(zhì)路堤已在許多高速公路工程中采用，主要用于橋梁后的高填土區(qū)域，減少填筑的土體重力，但造價(jià)較為昂貴，難以大面積采用。（4）復(fù)合路基。樁體復(fù)合地基的處理方式較多，主要以樁體的強(qiáng)度分為柔性、半剛性、剛性樁。造價(jià)也有不同，一般而言剛性樁造價(jià)高，柔性樁造價(jià)低。

綜上所述，本工程80%以上的路段均存在15～26m的深厚淤泥軟土，綜合考慮工期、造價(jià)、環(huán)境等因素，擬采用樁體的復(fù)合地基處理方式。

水泥攪拌樁主要是確定樁長(zhǎng)、置換率、水泥摻量，其中，樁長(zhǎng)是主要因素。水泥攪拌樁加固一般以穿透淤泥層，達(dá)到承載力相對(duì)較高的土層為宜，但如果無(wú)法穿透時(shí)，可以考慮重點(diǎn)加固淤泥層的上層土層，因?yàn)槁坊芰χ饕饔弥谅访娼Y(jié)構(gòu)以下7～10m，只要在淤泥上層形成一個(gè)相對(duì)承載力與變形模型較大的硬殼層，且總的路基變形（包括軟弱下臥層）符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，就能夠有效減小樁長(zhǎng)，既節(jié)約了投資，也保證了處理效果[2]。

4 工程實(shí)際應(yīng)用

4.1 計(jì)算原理

考慮到本工程攪拌樁的樁長(zhǎng)難以穿透淤泥層，因此，復(fù)合地基的沉降S應(yīng)包括復(fù)合地基加固區(qū)的沉降S1和加固區(qū)下臥層的沉降S2兩部分，即：

加固區(qū)的沉降可按式（2）和式（3）計(jì)算：

式中，Epsi為各層樁土復(fù)合壓縮模量，kPa；Ep為樁體壓縮模量，

kPa；Esi為各層土體壓縮模量kPa；Δp1為地基中各土層中點(diǎn)的附加應(yīng)力，kPa；Δhi為各土層的初始厚度，m；m為置換率。軟弱下臥層S2按相關(guān)規(guī)范予以計(jì)算[3]。

4.2 基礎(chǔ)條件

路基寬50m，邊坡1∶1.5，填土厚度3.5m，填土容重18kN/m3；路面結(jié)構(gòu)厚0.7m，平均重度23kN/m3；路堤加載方式：9個(gè)月完成路基填筑，預(yù)壓期3個(gè)月，3個(gè)月完成路面結(jié)構(gòu)，總共用時(shí)15個(gè)月，工后沉降基準(zhǔn)期180個(gè)月；沉降修正系數(shù)1.2；工后沉降要求≤0.30m。

4.3 沉降計(jì)算（分層總和法）

4.3.1 不進(jìn)行地基處理時(shí)

施工期末的沉降為0.363m，工后基準(zhǔn)期末的沉降為0.777m；工后沉降Sp=0.777-0.363=0.414m＞0.3m。則計(jì)算得出的工后沉降大于工后沉降，需要進(jìn)行地基處理。

4.3.2 采用水泥攪拌樁復(fù)合地基處理時(shí)

擬采用的水泥攪拌樁樁長(zhǎng)12m，樁徑0.5m，樁間距1.2m，正三角形布置。計(jì)算出加固區(qū)的工后沉降Sp1=0.269m，軟弱下臥層的工后沉降Sp2=0.018m，則地基總的工后沉降為Sp=Sp1+Sp2=0.287m＜0.3m。經(jīng)過(guò)地基處理后，工后沉降可以滿足要求。

5 結(jié)語(yǔ)

復(fù)合地基是處理沿海深層軟土路基的主要方式，選擇樁型時(shí)，要重點(diǎn)考慮軟土性質(zhì)、造價(jià)、工期、周邊環(huán)境等約束條件，綜合比較、因地制宜，才能保證路基的使用效果。