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摘要：水泥搅拌桩施工技术在公路、铁路、市政道路等工程软土地基处理中被广泛应用，是一种常用的软土地基处理工艺。本文结合某工程实例，对水泥搅拌桩在市政道路软土地基处理中的应用展开了研究，对工程的优化设计进行了详细的介绍。
关键词：水泥搅拌桩；市政道路；软土路基处理
随着我国社会经济的快速发展，我国的交通事业也取得了极大的进步，市政道路工程的建设也越来越多。而软土地基处理是市政道路工程建设中的重要组成部分，应用水泥搅拌桩进行软土地基处理能够有效地提高软土地基的承载能力、抗震液化能力和控制路基沉降，从而保证地基的稳定性。鉴于此，笔者对水泥搅拌桩在市政道路软土地基处理中的应用进行了相关介绍。
1 工程概况
1.1 工程简介
某工程位于冲海积平原区内，上部一般有0.5～2.0m厚的硬壳层，分布于表层下部或以透镜体夹于粉质黏土或砂土层内。该软土地基以淤泥为主，局部为淤泥质土，多呈流塑－软塑状，厚度一般为2.0～15.0m，局部为5.0～29.1m。本段地下水具有侵蚀性。
SDK3+986～SDK4+085段软土路堤填土高5.6～6.8m。软土埋深较大，且较厚。该段路基基底采用多向水泥搅拌桩进行地基加固处理，桩径50cm，呈正三角形布置，设计初拟桩间距1.1m，加固深度8.4～15.5m；基底铺设0.5m厚加筋碎石垫层，加筋为一层双向80kN/m土工格栅。搅拌桩桩身采用42.5级水泥，设计拟定的掺灰量不小于加固土体重量的15.00%，粉煤灰掺入量拟为水泥重量的20.00%，水泥浆水胶比为0.45～0.55。制作水泥浆时，可适当掺入外加剂，如石膏、三乙醇胺、木质素碳酸钙等，其掺入量分别取水泥重量的2.00%，0.05%，0.20%。多向水泥搅拌桩加固软基的代表断面，见图1。
1.2 地形地貌
沿线地形属低山丘陵和海积平原地貌，低山丘陵自然坡度一般为20°～45°，偶见陡崖，地面高程一般为30～200m，高差为50～150m，地形起伏较大；平原区高程4～15m，地形平坦开阔，多开辟为良田及水产养殖场，交通发达，民居点众多，人口密集；地势向海湾倾斜，零星分布有剥蚀残丘，地面高程一般为0～5m，地形平坦开阔。
1.3 地层岩性
沿线上覆土层较厚，地层较为简单，覆盖层主要为第四系全新统人工填土层（Q4ml）、海陆交互积层（Q4al+m）、冲洪积层（Q4al+pl）、坡残积层（Q4dl+el）。下伏地层主要为侏罗系上统南园组（J3n）凝灰熔岩、燕山早期侵入的花岗闪长岩（γ52（3））。
软土路基的主要地层及设计参数：
＜4＞－2粉质黏土：γ=19.0kN/m3，c=15kPa，φ=18°，[σ]=150kPa，层厚0.0～5.5m，属Ⅱ级普通土。
＜2＞－1淤泥：γ=16.5kN/m3，c=6kPa，φ=2°，[σ]=40kPa，层厚0.0～4.6m，属Ⅱ级普通土。
＜8＞－1中砂：γ=18.0kN/m3，c=0kPa，φ=35°，[σ]=120kPa，层厚0.0～6.7m，属Ⅰ级松土。
＜2＞－2淤泥质土：γ=17.5kN/m3，c=7kPa，φ=4°，[σ]=60kPa，层厚2.5～10.6m，属Ⅱ级普通土。
＜16＞－1W4凝灰熔岩：γ=19.0kN/m3，c=15kPa，φ=18°，[σ]=180kPa，层厚0.0～16.1m，属Ⅲ级硬土。
1.4 水文气象条件
沿线河流均为雨源性河流及海相性河流，河流水位随季节及海水潮汐变化较大，最低水位时河水几乎干涸，特大洪水季节河水漫出河堤，形成洪灾。测区属亚热带海洋性季风气候区，常年气候温和湿润，阳光充足，雨量充沛，6～10月为雨季，雨季降雨量约占全年降雨量的65%。沿线各地每年不同程度地受台风袭击，7～9月台风威胁最大，
2 路基稳定性与工后沉降计算方法
2.1 软土路堤稳定性分析
稳定计算有瑞典条分法、毕肖普法、总应力法、有效固结应力法、有效应力法、不平衡推力法（显式、隐式）等。道路路堤和地基的整体稳定性计算，通常用瑞典条分法。瑞典条分法是在圆弧滑动面条分法的基础上进行的，本文采用圆弧分析法计算。其圆弧滑动面发生滑动破坏的安全系数K计算式为
式中：c为滑面的快剪黏聚力；L为滑面长度；W为土体自重；θ为滑动面倾角；φ为内摩擦角。
2.2 软土路堤沉降分析
复合地基的沉降主要发生在下卧层，是否能成功获得下卧层沉降的准确结果，取决于能否准确计算出作用在下卧层表面的附加应力。本文采用分层总和法计算沉降量s，计算式为
式中：Δσi为第i层复合土上附加应力增量；Hi为第i层复合土层的厚度；Ecsi为第i层复合土层的压缩模量。
3 优化设计研究
为降低工程投资，同时满足规范和设计要求，本文在①桩长不变、桩间距调整，桩间距不变；②桩长进行调整（但同一工况下各根桩长相同）；③桩间距不变、长短桩结合设置这三种情况下，分别分析路基稳定系数、复合地基承载力、工后沉降的变化情况，选择相对较优的施工方案。
3.1 桩间距对路基稳定性和工后沉降的影响
复合地基代表性工点：SDK3+986～SDK4+085，地基采用50cm的多向水泥搅拌桩加固，取桩长15.0m，呈正三角形布置，分别取桩间距1.1，1.2，1.3m三种复合地基加固方案。以SDK4+005断面为例，多向水泥搅拌桩桩间距变化时的路基稳定性检算和沉降计算结果，见表1。
由表3可知：当桩间距和长桩桩长不变时，改变短桩桩长，无荷、有荷条件下的复合地基承载力σsp和稳定检算安全系数K变化不大，同时工后沉降几乎不变。
3.4 长短桩结合设置的多向水泥搅拌桩的优化设计方案
结合本工程实例，由于路堤填土高5.6～6.8m，地基平均附加应力为130～150kPa，所以只有桩间距1.1m方案才能满足复合地基承载力要求。为节约投资，可采取桩间距1.1m，长桩、短桩分别为13.0m和6.5m的多向水泥搅拌桩加固软土地基方案，比原设计桩间距1.1m、桩长15.0m的加固方案可减小工程投资约35%，与多向水泥搅拌桩穿越软弱层至其下持力层的常规加固方案相比，节约投资更多。
4 结语
综上所述，水泥搅拌桩是较为成熟的软土地基处理技术，可以保证地基稳定，减小基础的沉降。因此，在市政道路建设中，要结合工程的实际情况，认真分析计算相关数据参数，应用水泥搅拌桩对施工方案进行合理的设计，从而保证市政道路工程软土地基处理的质量，提高地基的稳定性，保障市政道路工程的正常使用。
参考文献：
[1]柯泽展.水泥搅拌桩在城市道路软基处理中的应用[J].福建建筑.2014（05）
[2]陈希宁.试论水泥搅拌桩在道路软基处理中的应用[J].建设科技.2016（07）
论文作者:于振斋
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/7/28
标签：水泥论文; 间距论文; 地基论文; 工程论文; 土地论文; 路基论文; 市政道路论文; 《基层建设》2016年10期论文;