濱江濱海地區(qū)市政道路軟基處理方案研究

林曉春

以瑯岐環(huán)島路工程為例，通過分析軟基處理方案的比選，對(duì)深厚軟基處理方案（PTC 預(yù)應(yīng)力管樁）的應(yīng)用及其處理效果進(jìn)行研究，為類似工程提供參考。

福州新區(qū)作為福建省內(nèi)唯一獲批的濱江濱海國(guó)家級(jí)新區(qū)，肩負(fù)著實(shí)施“東進(jìn)南下、沿江向?！钡膽?zhàn)略重任，其中，福州新區(qū)瑯岐島地處東南沿海閩江入?？趨^(qū)域，因其三面環(huán)江，東面臨海，具有獨(dú)特的濱江濱海地理位置，全島總面積約9200 萬(wàn)m2。根據(jù)“建設(shè)國(guó)際生態(tài)旅游島”的規(guī)劃定位，瑯岐島的市政路網(wǎng)建設(shè)一開始就以更高的標(biāo)準(zhǔn)來要求。建設(shè)環(huán)繞全島的瑯岐環(huán)島路，并分期開展實(shí)施，最終形成道路閉環(huán)，另規(guī)劃一條東西走向的雁行江主干道，以此極大地改善新區(qū)道路交通路網(wǎng)條件，提升城市居民出行品質(zhì)。

一、工程概況

瑯岐環(huán)島路工程分成四期建設(shè)，分別為閩江大橋南立交段和環(huán)島路、環(huán)島路西北段、環(huán)島路東段、環(huán)島路南段，全長(zhǎng)25.68km，主要建設(shè)內(nèi)容包括道路、橋梁、涵洞、隧道、給排水、綜合管廊、電氣照明、景觀綠化及交通設(shè)施等附屬工程。

因瑯岐環(huán)島路西北段（二期）場(chǎng)地臨江路線分布深厚軟土層且多為填方，需重點(diǎn)考慮道路軟基處理，本文主要針對(duì)該二期道路深厚軟土地基處理方案進(jìn)行對(duì)比分析及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。道路設(shè)計(jì)等級(jí)為城市主干路，道路路面結(jié)構(gòu)擬采用瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)組合，道路標(biāo)準(zhǔn)寬度70m，路基設(shè)計(jì)荷載為城-A 級(jí)。

二、區(qū)域地質(zhì)

場(chǎng)地現(xiàn)狀主要為田地、林地、河道、池塘及水溝、山地、田埂、堤壩、灘涂、閩江等，地貌單元主要為濱海沖積平原地貌，工程地質(zhì)分區(qū)為沖積淤積區(qū)，部分地段為丘陵地貌單元。場(chǎng)地上部主要由雜填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土、（含泥）中砂等組成，下部為殘積土和不同風(fēng)化程度花崗巖。道路主要地基土層簡(jiǎn)述如下：①雜填土：灰黃色；②粉質(zhì)粘土：灰黃色；③淤泥質(zhì)土：局部為淤泥。深灰色；③1（含泥）中砂：灰黃、淺灰色，稍密，局部松散；④泥質(zhì)土：深灰色；④1粘土：灰黃色，可塑，濕～很濕；⑤粉質(zhì)粘土：灰黃色。

三、軟基處理方案比選

根據(jù)本地區(qū)道路軟基處理工程經(jīng)驗(yàn)，主要考慮采取換填墊層法、塑料排水板、CFG 樁、水泥土攪拌法及PTC預(yù)應(yīng)力管樁等地基處理措施?，F(xiàn)從處理深度、原理、優(yōu)缺點(diǎn)等方面來對(duì)幾種地基處理方案綜合評(píng)價(jià)如下：

（1）換填墊層：處理深度＜3m，采用換填砂性土和拋石擠淤，優(yōu)點(diǎn)是不受工期限制、無(wú)隱患，缺點(diǎn)是處理深度淺；（2）塑料排水板：處理深度＞25m，在軟地中打入塑料排水板以便排水同時(shí)，施加上部堆載，促進(jìn)軟土固結(jié)沉降，達(dá)到減少工后沉降的目的。該方法濾水性好，排水效果好，并且對(duì)地基變形適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)是施工期間將產(chǎn)生較大地基沉降，對(duì)生活區(qū)道路兩側(cè)建筑物地基穩(wěn)定性造成破壞，需堆載預(yù)壓，預(yù)壓期大于180 天；（3）CFG 樁：處理深度＜30m，由水泥、粉煤灰、碎石（或石屑）加水?dāng)嚢瓒傻囊环N可變強(qiáng)度樁，增設(shè)褥墊層后可形成復(fù)合地基?？捎行p小地基沉降，提高地基承載力。該方案具有承載力高、沉降變形小，灌注方便、施工質(zhì)量好，成樁齡期短等特點(diǎn)。但存在施工工藝要求高、造價(jià)較高等缺點(diǎn)，且樁端應(yīng)落在持力層上，才能發(fā)揮端承樁的作用；（4）水泥土攪拌樁（釘形雙向攪拌樁）：處理深度＜15m，通過將水泥和土體攪拌后的一系列物理力學(xué)反應(yīng)，提高土體物理力學(xué)性質(zhì)，從而增加地基承載力、減小地基壓縮變形，可形成半剛性復(fù)合地基。該方案技術(shù)成熟，施工快捷、工期短，處理效果好，且對(duì)周邊環(huán)境影響小。但施工工藝要求較高，一般攪拌樁處理深度有限，對(duì)15m 以上厚度軟土層處理效果難以保證，但采用釘形雙向攪拌樁處理深度可達(dá)30m；（5） PTC 管樁：處理深度＞30m，采用預(yù)應(yīng)力張拉和離心成型法預(yù)制的一種空心筒體混凝土構(gòu)件，設(shè)置褥墊層后可形成剛性復(fù)合地基。該方案可顯著減小地基沉降、增大地基承載力，樁身耐打、穿透力強(qiáng)；施工速度快,功效高、工期短；單樁承載力高,對(duì)地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)是造價(jià)高，樁底應(yīng)打在持力層上，形成支承樁，才能發(fā)揮樁的作用。

其中，軟基深度小于25m 路段處理方式可選擇砂樁、釘型雙向攪拌樁、CFG 樁或PTC 管樁，經(jīng)計(jì)算均可滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于軟基深度大于25m 路段，除PTC 管樁外，其余各種軟基處理方式均難以滿足要求。

由上分析可知，軟基深度小于25m 路段軟基處理方式中，PTC 管樁與CFG 樁、釘型水泥攪拌樁、水泥攪拌樁單價(jià)相差不大，但PTC 管樁施工方便，工期短，質(zhì)量有保證，在高等級(jí)道路已得到廣泛應(yīng)用，并可以通過加深樁長(zhǎng)，設(shè)置樁帽，加大間距等措施進(jìn)一步發(fā)揮其單樁承載力高的特點(diǎn)，從而降低造價(jià)。另外軟基處理深度小于25m 的路段也較短，統(tǒng)一采用PTC 管樁造價(jià)影響較小，也有利于施工組織并避免不同軟基處理方式帶來沉降差及過渡處理。

綜上分析，道路軟基處理采用PTC 管樁處理，其中軟基處理深度在36m 以下路段采用PTC 管樁+樁帽處理方式，大于36m 路段采用PHC 樁+鋼筋砼承臺(tái)處理方式。

四、PTC 管樁設(shè)計(jì)方案及施工效果

1.軟基處理設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目軟土地基設(shè)計(jì)在考慮軟土物理力學(xué)性質(zhì)基礎(chǔ)上，結(jié)合軟土分布特征、路基位置及填土高度、施工工期等各方面因素，根據(jù)工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過各路段穩(wěn)定性及工后沉降計(jì)算后，確定處理方案如下：

（1）為確保路基穩(wěn)定及沉降滿足使用要求，道路前半段設(shè)計(jì)采用PTC 管樁復(fù)合地基進(jìn)行軟土地基處理如圖3 所示。管樁采用PTC-O400×60mm 預(yù)應(yīng)力管樁，樁身設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C60 混凝土，按正方形布置，樁尖采用十字頭樁尖，管樁應(yīng)打透軟土層并進(jìn)入粘性土層2m 以上，且不大于48m。

（2）道路后半段，其中軟基處理深度在36m 以下路段采用PTC 管樁+樁帽處理方式，大于36m 路段采用PHC 樁+鋼筋混凝土格梁處理方式。處理范圍為近期實(shí)施的中間約46m 寬度范圍。

PTC 管樁采用直徑400mm、壁厚60mm 的預(yù)應(yīng)力薄壁管樁，采用靜壓法施工，終止壓樁標(biāo)準(zhǔn)為達(dá)到設(shè)計(jì)高程后以設(shè)計(jì)壓樁力持荷10min 且沉降量不超過2mm/min。

2.地基處理效果評(píng)價(jià)分析

道路經(jīng)地基處理后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基承載力檢測(cè)試驗(yàn)報(bào)告顯示，復(fù)合地基承載力載荷試驗(yàn)指標(biāo)均大于120kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)道路軟基沉降盤沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，道路沉降累計(jì)變形在70 ～140mm 之間，滿足道路設(shè)計(jì)沉降控制標(biāo)準(zhǔn)300mm 以內(nèi)，路基其余各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

道路軟基累計(jì)沉降變形量曲線圖（代表性路段）如圖1-圖3。

圖1 一工區(qū)K8+250-K9+000部分觀測(cè)點(diǎn)沉降觀測(cè)成果圖

圖2 二工區(qū)K9+150-K9+300部分觀測(cè)點(diǎn)沉降觀測(cè)成果圖

圖3 三工區(qū)K9+500-K10+070部分觀測(cè)點(diǎn)沉降觀測(cè)成果圖

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，濱江濱海地區(qū)深厚軟土工程所采取的PTC管樁處理方案，通過項(xiàng)目多年的投入運(yùn)營(yíng)，效果良好，較好地實(shí)現(xiàn)了該道路深厚軟基處理方案的預(yù)期效應(yīng)。