章广华
中国市政工程西北设计研究院有限公司深圳分院
摘要：市政工程由于地理环境的复杂性，地下管线众多，所以在市政工程的开发建设中应综合考虑不同管线对沉降的要求及所处地质条件、工期、经济等方面的制约因素，采用切合实际的软基处理方案。本文结合笔者多年的工作实践经验对城市道路软土地基处理方案的选择进行了分析探讨。
关键词：城市道路；软土地基；地基处理；方案；选择
1、概述
软土地基一般是有淤泥和水下沉积等等物质组成的，土层的饱和度非常高，因此软土基具有的特点就是非常容易出现变形，具有较低的承载能力，一旦经过的车辆超过了软土基的承载能力，就会造成道路的塌陷，软土的压缩性系数非常高，因此非常容易收缩，因为软土层当中具有较多的孔隙，软土层的抗压能力降低，造成了软土层的变形，导致道路受损，容易引发安全事故，造成巨大的人身财产损失和经济损失。随着科技的不断进步和发展，越来越多操作便利、成本低廉、效果显著的加固技术被运用到市政道路建设中，大大提高了我国道路施工的整体水平，提高了道路的安全性能，也促进了道路建设事业的飞速发展和日益革新。目前常用的软件处理方案有：
（1）水泥搅拌桩
通过水泥浆与地基土之间发生的物理 化学反应，提高地基土强度，减小路基沉降该工法施工工艺成熟，效果明显，施工工期短，故搅拌桩能满足本工程要求。
（2）强夯法
该法利用夯击能量固结地基，提高软弱地基承载力，适用于砂土卵（碎）石土，含水量低于 的杂填土以及粉质黏土地基，一般可获得的有效夯实深度。
（3）塑料排水板
利用塑料排水板作为竖向排水体，增加孔隙水排出途经，有效缩短地基排水距离，大幅提高地基排水固结速度，从而提高地基强度和稳定性 该工法施工工艺成熟，造价较水泥搅拌桩便宜，但对深厚软基处理需一定的预压荷载及预压时间。
（4）预应力管桩
将管桩打穿软基层进入持力层，通过桩顶浇筑的桩帽及桩帽上铺设的垫层形成桩 网结构的复合地基，使上部荷载均匀传递到下卧土层，以满足地基承载力及控制工后沉降要求。
（5）高真空击密法
通过高真空压差排水并结合夯击击密，达到降低土层的含水量，提高地基密实度和承载力，控制工后沉降要求。
下文结合工程路基不同地质条件，经综合比较选出合适的方案。
2、道路概况
本道路等级为城市主干路，双向6车道，规划道路红线宽度为50m，道路设计行车速度为60km/h，总长为约2856m。道路区域存在深厚淤泥层，深灰、灰黑色，呈饱和、流塑。层厚1.60～13.80m，平均厚度4.46m；顶板埋深19.00～43.30m，平均埋深27．46m；顶板标高 -40.05～ -19.20m，平均标高-26.76m。实测标贯入试验N=2.0～4.0击，平均击数2.7击。其显著特性是沉降变形很大，且完成所需时间很长，往往造成很大的工后沉降和不均匀沉降，严重影响上部路面结构及管线的正常使用。路基必须经处理后方能满足变形、工后沉降等设计要求。道路软基处理需结合道路标高、场地周边环境、地形地貌、地质条件，现有或拟建道路路基理方法以及对地基沉降、滑动稳定及承载力的要求，综合考虑技术、经济等，通过比较分析，提出技术上可行，造价经济的处理方案，需进行系统研究。
3、软基处理方案比选
对道路软土路基处理方案的比较主要根据拟建场地类型、软土分布、水文条件、道路设计标高等条件，结合工程具体建设内容、工序的连续性、工期整体控制等因素，按照经济合理、技术可行、绿色环保及满足工期要求的原则进行比较与选择。
1）塑料排水板堆载预压法
塑料排水板堆载预压法是通过在软土中打设排水板和设置水平排水系统，加快淤泥层在荷载作用下的排水固结，并通过填预压土对软基进行预压的方法，在较短时间内减少或消除淤泥层的工后沉降，提高淤泥层的抗剪强度和承载力。其处理方式可以表达为：塑料排水板+砂垫层+堆载的方法。塑料排水板按1.0m间距，等边三角形布置，长度以穿透淤泥层底，且不超过25m控制。砂垫层厚60cm。填土高度为4.2～7.5m（不含60cm砂垫层），预压期沉降2.3～3.1m，卸载土厚度2.0m，堆载预压时间约10～12个月。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该方法的优点为：能快速构建道路施工及满足道路路基所需的地表硬壳层；滤水性好，排水畅通，软土固结和地基沉降均匀、平稳；材料有良好的强度和延展性，能适合地基变形能力而不影响排水性能；排水板断面尺寸小，施打排水板过程中对地基扰动小；可在超软弱地基上进行插板施工；造价低廉、施工简单、工程质量保证率高。
2）塑料排水板真空联合堆载预压法
真空排水预压法作用机理为：通过抽真空对土体形成负压缩，将土体中的部分水、气抽出，使土产生固结而加固。从其功效看，是在总压力不变的情况下，降低土中的空隙压力，增加有效应力，从而使土体得以加固。真空联合堆载预压是在真空排水预压法的基础上，增加堆载土方，使软土固结速度加快，适用于地质剖面无透水层的软土地基中。该方法可节省堆载材料，在堆载过程中无需分级加载，土体稳定性好，工期较短。但该方法施工工艺复杂，并受电力供应及施工质量等因素影响较大，当处理地层中有透水层时，要采用封闭式密封墙来隔断透水层，总体造价相对较高。
3）素混凝土桩复合地基
C15素混凝土桩由桩、桩间土和褥垫一起组成复合地基的地基处理方法。采用等级不低于42.5（R）的普通硅酸盐水泥，桩径400mm，桩距1.8m，梅花形布置，其处理深度一般为15～30m。
该法的优点为：施工前期准备时间短，施工速度快、工期短，施工现场简洁文明；施工监理、成桩质量监测方便。
4）管桩+桩帽复合地基法
管桩桩身强度大，承载力高，因此，在设计中采用充分发挥桩土共同工作和疏化桩距（间距>6倍桩径）的方法来进行复合地基的设计。管桩型号PHC-AB400-95，先张法预应力混凝土管桩。桩帽盖板混凝土强度C25，褥垫层材料为级配碎石垫层，厚0.5m，褥垫层中中铺1层土工格室，土工格室高度20cm。管桩打穿淤泥层，进入下卧土层2m，单桩设计承载力240kN，桩间距按矩形布置，横断面间距2.5～3.0m，纵向间距2.5m。该方法的优点为：可工厂化生产，成桩质量可靠；耐久性好，单桩承载力高；设计选用范围广，容易布桩，对地质条件适应强；运输起吊方便，施工前期准备时间短，施工速度快、工期短，施工现场简洁文明；桩身耐打性好，穿透能力强；施工监理、沉桩质量监测方便。
5）高压旋喷桩复合地基
高压旋喷桩复合地基是以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷人土层与土体混合，并由桩、桩间土和褥垫一起组成复合地基的地基处理方法。采用等级不低于42．5（R）的普通硅酸盐水泥，桩径600mm，桩距1．8m，梅花形布置，其处理深度一般为15～30m。该法的优点为：施工前期准备时间短，施工速度快、工期短，施工现场简洁文明；施工占地少、振动小、噪音较低；施工机械高度仅3～5m，对施工净空要求较低。
6）软基处理方案比选分析
软基处理方案经济适应性见表1。排水固结堆载预压法造价是最低的，处理完成后其卸载的土方还可以在本区其他场地内消化，不会造成浪费。而且，本工程时间充裕，因此，在能实施排水固结法的路段均采用相对经济的塑料排水板堆载预压法。
7）软土地基处理方案选择
结合拟建道路范围的地质情况，综合考虑软基处理效果、软基处理对周边构筑物的影响、施工工期及工程造价，道路软基处理工艺如下：一般路段推荐采用造价相对经济的塑料排水板堆载预压法，见图1。特殊路段，根据不同位置的具体情况分别采取相应的软基处理工艺：本道路A段终点衔接西城B片区的B1段北段，考虑到Bl段北段先于本项目实施，为避免本项目的软基处理对B1段北段造成不利影响，该衔接段需采用复合地基，采用复合地基中相对经济的素混凝土桩复合地基，见图2。桥头过渡段，为防止桥头跳车，对工后沉降要求严格，需进行二次软基处理。淤泥埋深小于30m的路段采用复合地基中相对经济的素混凝土桩复合地基；淤泥埋深超过30m的路段需采用管桩+桩帽复合地基，见图3。高压架空线路段，该路段受施工净空的影响，仅能采用高压旋喷桩复合地基进行处理。道路设计起点～K0+489．4路段路幅与现状道路有所调整，对该范围实施堆载预压处理，塑料排水板间距1.0m，梅花形布置，并对道路全断面进行堆载填土4.0m（含0.6m厚砂垫层），以协调道路横向变形。
4、结束语
采用上述方法，安全顺利地完成了市政道路软土地基的施工，各项检测指标均满足规定了要求，并且取得了较好的经济效益，表明采用的软土基础处理方案是成功的，可供同类工程参考。
参考文献
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【3】李彩虹，吴忠芳．土地基处理方法浅析【J】．黑龙江交通科技，2007（9）：12．15．
论文作者:章广华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/18
标签：地基论文; 预压论文; 道路论文; 土层论文; 淤泥论文; 方案论文; 方法论文; 《建筑学研究前沿》2018年第23期论文;