徐桂阳
中国路桥工程有限责任公司 北京 100011
摘要：路基是公路的基础，是公路的强度和稳定性形成的先决条件。软土地基是公路工程病害形成的主要原因之一。本文通过位于热带雨林区的加蓬PO公路建设项目软土地基处理方法的研究，在经济性和施工便宜性方面对复合地基加固技术进行了简单阐述。
关键词：公路工程；软基处治；复合地基加固
1.前言
PO公路建设项目位于加蓬共和国西部，让蒂尔港市南侧，濒临大西洋，贯穿奥果韦河流域入海口。项目全长92公里，双向两车道。沿线主要为草原沙地、原始雨林区、红树林区等地貌单元，林区中分布有沼泽洼地。特殊性岩土主要为软土，地基承载力低，工程性质差，无法满足一般路基及构筑物对承载能力和沉降的要求。本文通过对复合地基加固技术比选，确定了适用于该项目软土地基处理的方法，希望对于热带雨林地区公路项目起到一定的借鉴作用。
2.PO项目软基处理概述
2.1软土地基处理原则
软土地基处理的方案设计应在满足稳定性和沉降的要求前提下，按因地制宜、就地取材、经济实用、施工方便可行的原则进行。
2.2软土地基处理方案主要影响因素
本项目软土地基处理方案的选择主要考虑以下影响因素：
2.2.1软基工程特点
项目区域软土主要类型为腐殖覆盖物、泥炭、泥炭质土、淤泥、淤泥质粉细砂，根据地质勘察及其有关物理力学指标等综合分析，本项目软基路段具有以下工程特点：
表层分布厚度1.0~5.0m松软的腐殖物、泥炭。该层主要为雨林落叶、喜水植物等在缺氧条件下经缓慢分解形成的泥沼层，该层非常松软，具有含水率高、孔隙比大、压缩性极大、承载力低（容许承载力仅为30~40KPa）、有机质含量高（达30~60%）等特点。
上层分布低强度的泥炭土、淤泥、淤泥质砂
软土层下卧有细砂、中砂等透水体
软土层下卧有细砂、中砂等透水体，软土层在路堤荷载作用下为双面排水固结，固结排水距离减半，对加快软土的固结十分有利。
软土层厚度总体上较小
多数软基路段表层腐殖土及上部淤泥、淤泥质砂的总厚度在5m以内，部分路段在8m以上，总体上软基的厚度较小。
2.2.2筑路材料分布特点
项目区碎石、块石材料比较匮乏，运距远，单价高；沿线分布丰富的细砂材料，透水性好，强度较高。水泥、钢材均需进口，价格较高。
2.2.3工期
项目总工期5年。但每年受当地大、小雨季影响，施工的有效工期较短。
2.2.4 施工
项目主要施工设备和材料需进口，因此，软基处理的施工方案应尽量简单快捷，充分利用现有设备。深层软土地基处理措施应减少种类，提高设备的使用效率，降低工程单价。
3.复合地基加固技术研究
3.1复合地基加固技术简介
复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体（天然地基土体）和增强体两部分组成的人工地基。复合地基与天然地基同属地基范畴，两者间有内在联系，但又有本质区别。复合地基与桩基都是采用以桩的形式处理地基，故两者有其相似之处，但复合地基中人工增强体的存在，使其区别于天然地基；而增强体与基体共同承担荷载的特性，又使其不同于桩基础。
桩体按成桩所采用的材料可分为：散体土类装（如碎石桩、砂桩等）；水泥土类桩（如水泥土搅拌桩、旋喷桩等）；混凝土类桩（CFG桩、混凝土薄壁管桩、混凝土方桩等）。不论何种复合地基，都具备以下一种或多种作用：
桩体作用。由于复合地基中桩体的刚度比周围土体大，在刚性基础下等量变形时，地基中应力将按材料的模量进行分布，大部分荷载由桩体承担，桩间土应力相应减小。
垫层作用。桩与桩间土复合形成的复合地基，由于其性能优于原天然地基，它可起到类似垫层的换土、均匀地基应力和增大应力扩散角等作用。
加速固结作用。除碎石桩、砂桩具有良好的透水特性，可加速地基的固结外，水泥土类和混凝土类装在某种程度上也可加速地基固结。
挤密作用。砂桩、土桩、石灰桩、碎石桩等在施工过程中由于振动、挤压、排土等原因，可使桩间土起到一定的密实作用。
加筋作用。各种桩土复合地基除了可提高地基的承载力外，还可用来提高土体的抗剪强度，增加土坡的抗滑能力。
根据软土地基处理原则，综合分析软基工程特点、筑路材料分布特点、工期、施工等因素，考虑到砂桩、碎石桩为散体桩，泥炭和泥炭质土无法提供足够的握裹力导致成桩效果差，碎石运距远供应量有限，本项目主要采用预制钢筋混凝土方桩这种复合地基处理方法。需要指出的是，根据室内水泥土强度配合比试验结果和工程经验，当软土有机质含量大于10%时，水泥土水化反应弱，加之天然含水量大，水泥土强度低，成桩难度大，加固效果差，故水泥搅拌桩处理方法仅适用有机质含量小于10%的桥头软土地基路段。由于水泥搅拌桩使用范围小，本章节主要围绕预制钢筋混凝土方桩进行论述。
预制钢筋混凝土方桩的优点是：施工作业标准化程度高，承载力高且质量容易控制，可避免腐殖土、泥炭、泥炭质土层产生较大的次固结沉降，施工速度快，地基工后沉降小；缺点主要是：施工工艺较复杂，涉及方桩预制、运输、吊装和打入，设备要求较高，重量较大，打入设备需进口。
3.2本项目的适用性及遇到的问题
对于软土深度大于8m，或地基泥炭、泥炭质土厚度大于3m的路段、桥头路基和涵洞地基采用预制钢筋混凝土方桩方案。
3.3预制钢筋混凝土方桩的一般设计原则包括：
① 加固范围和布桩形式的确定
加固范围应根据结构重要性、基础（基底）尺寸、荷载条件及工程地质条件确定。PO项目采用法规双向2车道R80道路标准，大致相当中国规范二级路，路基标准横断面宽度为12m，边坡坡率采用1：3，平均填高约2m，软基路段长度较长，主要软土类型为腐殖土、淤泥、泥炭和泥炭质土。故预制钢筋混凝土方桩加固范围按1：2坡脚线控制，布置形式采用正方形布置。
②桩长的确定
桩长主要取决于需要加固土层的厚度，一般应按照路堤的设计要求和地质条件确定，原则上桩底应进入持力层1~1.5m，以满足地基的强度和变形控制要求。此外，桩长的确定还应考虑生产标准化及接桩方面的因素，尽量减少桩长的种类。本项目预制钢筋混凝土方桩桩长主要有5种，分别是6m、8m、10m、12m、14m（6+8接长）。
③桩尺寸的确定
桩尺寸应根据地基土质情况结合成桩设备从标准尺寸中选取。本项目水泥搅拌桩桩径为0.5m；采用25cm*25cm的预制钢筋混凝土方桩。
④桩间距的确定。
桩距应根据荷载大小、原状土强度和打入设备功率综合考虑，结合计算结果并通过试验确定。荷载或原状土强度低或打入设备功率小时，宜取较小的桩距；否则宜取较大的桩距。预制钢筋混凝土方桩桩间距取1.6m，可以满足要求。
为协调桩土变形，同时防止桩帽刺入路堤内部，需在桩帽顶设置一层30cm厚的碎石垫层，碎石垫层外侧采用两层双向钢塑格栅包裹，碎石垫层以上路堤采用红土砾石材料填筑以便形成土拱效应。在预制钢筋混凝土方桩打入之前，为保证施工机械进场需要，对表层泥炭、泥炭质土先清淤换填1m砂，清淤范围按1：3坡脚线外侧各加2m控制。由于软土地基路段地下水位普遍偏高，且局部路段属积水路段，设计时需保证桩帽顶标高高于积水水位线或地下水位线。下图为预制钢筋混凝土方桩方案示意图：
图5-4 预制钢筋混凝土处理示意图
4.本章总结
在获得了大量地勘基础数据和资料的基础上，参考国内外已有工程的经验教训，本文综合考虑了PO项目软土地基工程特点、筑路材料分布特征、工期要求和施工便利性等多方面因素，分析了预制钢筋混凝土方桩优缺点。根据项目特点及施工便宜性，最终确定采用预制钢筋混凝土方桩软土地基处理方法。
参考文献：
[1]杨仲元《软土地基处理技术》中国电力出版社2009-07-01
[2]焦斌，王东方.浅谈高速公路软基处理方法及其适用范围[J].科技信息，2009（7）：65-66
论文作者:徐桂阳
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/24
标签：地基论文; 泥炭论文; 钢筋混凝土论文; 项目论文; 土地论文; 碎石论文; 路段论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;