濱海地區(qū)城市道路地基處理案例研究

黃慶財(cái)

（福州新區(qū)開發(fā)投資集團(tuán)有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，許多沿海城市正積極響應(yīng)國(guó)家政策，開發(fā)濱海區(qū)域，利用濱海地區(qū)水運(yùn)交通便利等地理優(yōu)勢(shì)，將產(chǎn)業(yè)由城區(qū)向沿海布局，拓展城市框架。濱海的新城建設(shè)能夠?yàn)槌鞘邪l(fā)展格局提供重要的支點(diǎn)和要點(diǎn)，具有非常重大的戰(zhàn)略意義，能夠加速推動(dòng)城市國(guó)際化發(fā)展進(jìn)程，是目前我國(guó)城市新一輪發(fā)展的主要方向和重點(diǎn)突破口。

而市政道路及配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，則是在新區(qū)建設(shè)大背景下，最先行的環(huán)節(jié)，是城市建設(shè)最基本的保障，是踐行城市發(fā)展理念、加快城市轉(zhuǎn)型升級(jí)、全面推動(dòng)改革創(chuàng)新、提升城市整體品質(zhì)的重要途徑和載體。市政道路的建設(shè)往往能夠體現(xiàn)出新區(qū)建設(shè)的質(zhì)量和水平，是新區(qū)建設(shè)中一張閃亮的名片。尤其在濱海地區(qū)建設(shè)新區(qū)，更需要注重道路建設(shè)的品質(zhì)和后期服務(wù)水平[1]。

但是濱海地區(qū)由于海水對(duì)該區(qū)域的沖積和沉積作用，建設(shè)地質(zhì)條件通常較一般區(qū)域更為多變和復(fù)雜，地質(zhì)特征主要表現(xiàn)為含有深厚的淤泥質(zhì)土層和粉砂層，地層豎向變化較大，土層均勻性較差，屬于不均勻地基，且往往存在可能的液化砂土層。因此，針對(duì)濱海地區(qū)道路地基處理方案和案例的研究則尤為的重要[2]。

1 項(xiàng)目背景

本文以福建某濱海新城片區(qū)內(nèi)擬建道路項(xiàng)目為例，對(duì)濱海地區(qū)道路地基處理方案進(jìn)行研究，分析濱海道路在該類地質(zhì)條件下軟基等特殊地基的處理方式、計(jì)算過程和設(shè)計(jì)處理效果。

本文案例片區(qū)自然環(huán)境優(yōu)越，靠山、臨水、通海，規(guī)劃條件便利。片區(qū)內(nèi)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)均衡、合理，包括結(jié)構(gòu)性主干路，設(shè)計(jì)車速60 km/h；生活性主干路，設(shè)計(jì)車速50 km/h；次干路，設(shè)計(jì)車速40 km/h。擬建項(xiàng)目鄰近地鐵，邊界條件較為復(fù)雜。建設(shè)區(qū)位優(yōu)越，是新區(qū)發(fā)展建設(shè)的重要組成部分。

1.1 工程概況

本文以片區(qū)建設(shè)項(xiàng)目中一條結(jié)構(gòu)性主干路和一條次干路為切入點(diǎn)，重點(diǎn)分析主、次干路在濱海地區(qū)建設(shè)的軟基處理情況、區(qū)別和預(yù)期效果。案例主干路道路全長(zhǎng)約1.8 km，紅線寬度52 m，設(shè)計(jì)車速60 km/h；次干路道路全長(zhǎng)約1.7 km，紅線寬度40 m，設(shè)計(jì)車速40 km/h。

1.1.1 城市主干路建設(shè)條件

該工程擬建場(chǎng)地現(xiàn)狀地形較為簡(jiǎn)單，道路周邊地勢(shì)相對(duì)平坦，地面標(biāo)高約為2.59～2.67 m，場(chǎng)地內(nèi)主要為拆遷工地、河道、紅蟲地、菜地等，無重要構(gòu)筑物。

該工程的地貌單元屬?zèng)_海積平原地貌，工程區(qū)的主要地層包括以下類別：雜填土①、粉質(zhì)黏土②、淤泥質(zhì)土③、（含泥）粉砂④、淤泥質(zhì)土⑤、粉質(zhì)黏土⑥、淤泥質(zhì)土⑦、粉質(zhì)黏土⑧、（含泥）粗砂⑨、粉質(zhì)黏土⑩、殘積礫質(zhì)黏性土?、全風(fēng)化花崗巖?、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖?、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖?、中～微風(fēng)化花崗巖?。

工程擬建場(chǎng)地各土層在水平方向上的分布及性質(zhì)不均勻，在垂直方向土層軟硬相間，均勻性差。擬建道路地基的均勻性評(píng)價(jià)屬不均勻地基，因?yàn)榈缆反嬖诟呗返?，并且地基存在軟弱土層和液化土層，其?duì)路基的整體穩(wěn)定性有一定影響，所以地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果較差。

項(xiàng)目場(chǎng)地通過標(biāo)貫法液化，判別在7 度地震下，場(chǎng)地內(nèi)20 m 深度范圍內(nèi)存在可液化土層，土層為（含泥）粉砂④。判別該工程道路所在場(chǎng)地為中等液化場(chǎng)地。

1.1.2 城市次干路建設(shè)條件

該工程次干路擬建場(chǎng)地地勢(shì)稍有起伏，存在一定高差，現(xiàn)狀地面標(biāo)高約0.65～6.00 m，沿線主要場(chǎng)地為池塘、菜地、小河、水泥路、土路、工廠、民房等，場(chǎng)地地貌單元屬于沖海積平原地貌。

擬建場(chǎng)地地層在水平方向和垂直方向分布均存在變化較大情況，均勻性較差，屬于不均勻地基。地基均勻性評(píng)價(jià)屬不均勻地基，地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)屬較穩(wěn)定類。

場(chǎng)地在抗震設(shè)防烈度為7 度、設(shè)計(jì)地震分組為第三組、設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.10 g 的情況下，（含泥）粉砂③和（含泥）礫砂⑤為可液化土層，場(chǎng)地鉆孔的液化指數(shù)范圍值為0.00～12.46，平均值為IlE=2.27，判定場(chǎng)地的液化等級(jí)為輕微液化。

2 地基處理方案

根據(jù)擬建道路的工程地質(zhì)條件，本文依其特性擬定道路地基的處理原則、工后沉降標(biāo)準(zhǔn)和各路段的特殊地基處理方案。

2.1 處理原則

（1）根據(jù)地基土的工程性質(zhì)、路堤填筑高度、填河段位置、橋臺(tái)與路堤相接位置、工程要求等，采用不同的處理方法分段對(duì)地基進(jìn)行；

（2）需要重點(diǎn)控制橋臺(tái)與路堤相鄰處的工后沉降，以減少橋臺(tái)與路堤相鄰處的沉降差，力求解決好“橋臺(tái)跳車”問題；

（3）處理方法應(yīng)經(jīng)濟(jì)可行、易于施工、技術(shù)先進(jìn)，且能夠滿足工期要求。

2.2 工后沉降標(biāo)準(zhǔn)

路基允許工后沉降標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 路基允許工后沉降表 單位：m

2.3 軟土地基處理方案

根據(jù)對(duì)建設(shè)條件的分析，從處理原則和工后沉降標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，對(duì)該道路軟土地基采用復(fù)合地基處理方案。具體根據(jù)建設(shè)路段進(jìn)行區(qū)分。

2.3.1 一般路段

2.3.1.1 城市主干路

（1）對(duì)于當(dāng)?shù)? 層軟弱土層層底深不大于13 m 時(shí)，采用水泥攪拌樁，樁長(zhǎng)穿透第2 層軟弱土層并進(jìn)入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置；

（2）當(dāng)?shù)? 層軟弱土層層底深大于13 m 且不大于28 m 時(shí)，采用CFG 樁，樁長(zhǎng)穿透第2 層軟弱土層并進(jìn)入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置。

2.3.1.2 城市次干路

（1）0 m≤路堤填方高度h≤2 m

對(duì)于當(dāng)?shù)? 層軟弱土層下有較厚細(xì)砂層（不小于3 m），且第1 層軟弱土層層底深不大于13 m 時(shí)，采用水泥攪拌樁，樁長(zhǎng)穿透第一層軟弱土層并進(jìn)入持力層不小于1 m，且樁底下第2 層軟弱土層以上持力層厚度不小于2 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置。具體通過計(jì)算確定。

對(duì)于當(dāng)?shù)? 層軟弱土層下有較厚細(xì)砂層（不小于3 m），且第1 層軟弱土層層底深不大于28 m 時(shí)，采用CFG 樁，樁長(zhǎng)穿透第一層軟弱土層并進(jìn)入持力層不小于1 m，且樁底下第2 層軟弱土層以上持力層厚度不小于2 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置。具體通過計(jì)算確定。

（2）2 m＜路堤填方高度h≤5 m

對(duì)于當(dāng)?shù)? 層軟弱土層層底深不大于13 m 時(shí)，采用水泥攪拌樁，樁長(zhǎng)穿透第2 層軟弱土層并進(jìn)入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置。

當(dāng)?shù)? 層軟弱土層層底深大于13 m 且不大于28 m 時(shí)，采用CFG 樁，樁長(zhǎng)穿透第2 層軟弱土層并進(jìn)入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，樁間距采用2.0 m，正三角形布置。

2.3.2 橋頭路段

當(dāng)?shù)? 層軟弱土層層底深不大于13 m 時(shí)，采用水泥攪拌樁，樁長(zhǎng)穿透第2 層軟弱土層并進(jìn)入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，原則上臺(tái)后50 m 樁間距采用1.5 m，臺(tái)后50 m 以后樁間距采用2.0 m，具體樁間距通過計(jì)算確定。與一般路段銜接采用樁長(zhǎng)過渡措施。

當(dāng)?shù)? 層軟弱土層層底深大于13m 且不大于28 m 時(shí)，采用CFG 樁，樁長(zhǎng)穿透第2 層軟弱土層并進(jìn)入持力層不小于1 m。樁徑0.5 m，原則上臺(tái)后50 m樁間距采用1.5 m，臺(tái)后50 m 以后樁間距采用2.0 m，具體樁間距通過計(jì)算確定。與一般路段銜接采用樁長(zhǎng)過渡措施。

依據(jù)地勘提供鉆孔柱狀圖，確定了該深基坑周圍土體的初始參數(shù)。因?yàn)樵诨娱_挖之前已經(jīng)進(jìn)行了基坑降水處理，因此不考慮地下水對(duì)基坑變形的影響。

2.4 液化地基處理方案

（1）城市次干路

路堤填方高度h＜3 m，可不采取抗震措施；3 m≤路堤填方高度h，輕微液化不處理；中等液化、嚴(yán)重液化采取消除液化措施；

（2）城市次干路

路堤填方高度h＜4 m，可不采取抗震措施；4 m≤路堤填方高度h；輕微液化不處理；中等液化、嚴(yán)重液化采取消除液化措施。

3 地基處理計(jì)算案例

根據(jù)以上案例城市主干路和城市次干路建設(shè)條件和建設(shè)方案，本文利用理正軟件進(jìn)行計(jì)算，來復(fù)核處理方案。

3.1 城市主干路（K0+100，一般路段）

3.1.1 計(jì)算條件

地勘揭示雜填土厚2.6 m，（含泥）粉砂厚6.9 m，淤泥質(zhì)土厚16.1 m，粉質(zhì)黏土厚3.2 m，穩(wěn)定地下水位0.8 m。一般路段樁號(hào)K0+100，路基填土高度

2.487 m，路基寬度52 m。路面厚度約70 cm，路面結(jié)構(gòu)重度23 kN/m3，內(nèi)聚力17 kPa，內(nèi)摩擦角30°；路基填土重度19 kN/m3，內(nèi)聚力15 kPa，內(nèi)摩擦角20°。

3.1.2 該段處理方案

該段處理方案采用的CFG 樁復(fù)合地基，樁徑為50 cm，正三角形布置，樁間距2.0 m，置換率m=0.056 7，單樁承載力特征值＞250 kN，復(fù)合地基承載力特征值＞130 kN。

3.1.3 復(fù)核結(jié)果

通過理正計(jì)算結(jié)果顯示，該處路基工后沉降16.1 cm，按《城市道路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 194—2013）要求，主干路一般路段容許工后沉降≤30 cm，滿足要求。

3.2 城市次干路（K0+390，橋頭位置）

3.2.1 計(jì)算條件

地勘揭示淤泥質(zhì)土厚5.8 m，淤泥質(zhì)土厚7.4 m，（含泥）礫砂厚1.9 m，淤泥質(zhì)土厚7.7 m，粉質(zhì)黏土厚6 m，粉質(zhì)黏土厚13.3 m，全風(fēng)化花崗巖厚13.65 m；地下水位埋深0.4 m。路基填土高度4.763 m，路基寬度40 m。路面厚度約70 cm，路面結(jié)構(gòu)重度23 kN/m3，內(nèi)聚力17 kPa，內(nèi)摩擦角30°；路基填土重度19 kN/m3，內(nèi)聚力15 kPa，內(nèi)摩擦角20°。

3.2.2 該段處理方案

該段處理方案為CFG 樁，樁徑為50 cm，正三角形布置，樁間距1.2 m，置換率m=0.157 5，樁長(zhǎng)24.7 m，單樁承載力特征值117 kN，復(fù)合地基承載力特征值126 kPa。

3.2.3 復(fù)核結(jié)果

通過理正計(jì)算結(jié)果顯示，該處路基工后沉降18.9 cm，按《城市道路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 194—2013）要求，主干路橋臺(tái)位置容許工后沉降≤20 cm，滿足要求。

4 其他主要地基處理方法探討

道路地基處理有多種處理方式，不同處理方式具有不同的適用性[3]。

4.1 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是為提高軟弱地基的承載力，將重錘從一定高度下落，用重力夯擊土層，使得地基能夠迅速固結(jié)的方法。具體為利用起吊設(shè)備，將10～40 t 的重錘提升至10～40 m 高處，使其自由下落，依靠重錘下落產(chǎn)生的強(qiáng)大的夯擊能和沖擊波作用來夯實(shí)土層。強(qiáng)夯法在工程建設(shè)中主要用于砂性土、非飽和黏性土與雜填土地基。在100～200 t·m 夯實(shí)能量下，一般可獲得3～6 m 的有效夯實(shí)深度。

強(qiáng)夯法適用場(chǎng)景常見于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。但是強(qiáng)夯法也存在不適用的情況，如夯擊作用不允許對(duì)工程周圍建筑物及設(shè)備有一定振動(dòng)影響，在必需采用強(qiáng)夯法時(shí)，應(yīng)采取防振、隔振措施。

根據(jù)該案例的詳細(xì)勘察報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，擬建場(chǎng)地下伏深厚軟土，因此強(qiáng)夯法對(duì)于深厚軟弱土層的適用性較差。

4.2 堆載預(yù)壓法

堆載預(yù)壓法的基本原理為地基在預(yù)壓荷載作用下排水固結(jié)，地基產(chǎn)生變形，地基強(qiáng)度從而得以提高，卸去預(yù)壓荷載后再建造建（構(gòu)）筑物，不僅地基承載力能夠提高，而且可以有效控制工后沉降。堆載預(yù)壓法對(duì)各類軟弱地基均有效，但對(duì)于泥炭等有機(jī)沉積地基則不適用，且工期較緊張的項(xiàng)目不適宜使用。

根據(jù)該案例的詳細(xì)勘察報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，場(chǎng)地下伏2 層軟弱土層，采用堆載預(yù)壓合適。但由于道路施工工期緊，無法提供足夠的預(yù)壓時(shí)間，因此無條件采用堆載預(yù)壓法。

5 總結(jié)

結(jié)合福建某濱海新區(qū)擬建高等級(jí)市政道路的具體案例，本文對(duì)濱海地區(qū)城市道路的地基處理方案進(jìn)行的詳細(xì)的分析和探討，從實(shí)際地質(zhì)勘探成果出發(fā)，結(jié)合案例中擬建道路的具體情況給出了針對(duì)軟基和液化地基的詳細(xì)處理方式，并提供具體計(jì)算參數(shù)和假設(shè)，通過計(jì)算復(fù)核處理方式的可行性。

濱海地區(qū)城市道路地基處理是市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的先行保障，有針對(duì)性的探討和研究，保證濱海地區(qū)城市道路地基的高品質(zhì)建設(shè)，是沿海城市新區(qū)發(fā)展的重要舉措。