沿海地区道路软基处理设计
时间：2023-02-16 17:40:08 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
汪焕玲
（福建省城乡规划设计研究院，福建 福州 350000）
1.1 沿海地区道路软土地基工程特性
软土地基问题一直以来是道路建设的主要危害之一，严重影响地基的强度和稳定性，若处理不当则会出现不均匀沉降，导致路面出现纵、横向裂缝或边坡不稳定等质量事故。我国沿海地区的软土主要为淤泥、淤泥质粘土、淤泥质亚粘土和淤泥质混砂四类，见表1。
表1 我国沿海地区软土典型类型及工程特性[1]
1.2 沿海地区道路软基处理常用的几种方法
1.2.1 排水固结法
通过布置垂直排水井，改善地基的排水条件，及通过采取加压、抽气、抽水和电渗等措施，加速地基土的固结和强度增长，提高地基土的稳定性，并使沉降提前完成的方法，称为排水固结法[2]。
排水固结法可分为：塑料排水板法、堆载预压法、砂井法、袋装砂井法、真空预压法、降水预压法和电渗排水法。排水固结法一般适用于处理厚度较大的饱和软土和冲填土地基，但对于较厚的泥炭层要慎重对待[2]。作为综合处理的方法，排水固结法可和其他地基处理方法结合使用。
1.2.2 CFG 桩（水泥粉煤灰碎石桩）
CFG 桩是英文Cement fly-ash gravel pile 的缩写，意即水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺适量水泥加水拌合，用成桩机具制成的具有一定粘结强度的桩[3]。最大施工桩径可达600 mm，处理深度一般不超过25 m，施工进度快，处理后能显著提高软基承载力和减少沉降。但是在黏性土地基中，由于CFG 桩桩体强度较高，挤密效果不佳，且CFG 桩造价较高。
CFG 桩法适用于处理粘性土、粉土、沙土和桩端具有相对硬土层、承载力标准值不低于70 KPa 的淤泥质土，非欠固结人工填土等地基。
1.2.3 水泥搅拌桩
水泥土桩复合地基主要是利用水泥与软粘土中的水发生水介和水化反应，反应的结果使软土中大量的自由水被吸收成结晶水并固定下来，从而生成具有一定强度的柱体，起到加固地基的作用[3]。水泥搅拌桩按主要使用工法分为单轴、双轴和三轴搅拌桩。
适用范围：淤泥、淤泥质土、含水量较高、地基承载力不大于120 KPa 的粘性土、粉土等软土地基[1]。
1.2.4 钉形水泥土双向搅拌桩
第一，要树立绿色生态文明城市观念，让每一位公民自觉投入到生态文明建设中。绿色生态城市文明观念在公民心中一直是一个很模糊的概念，在城市文明建设的过程中，要多组织一些有关城市生态文明、城市森林文化工程、城市生态文化工程建设等活动，让广大居民能够从城市林业建设中，体会到人与自然和谐相处的意义，树立居民的生态文明观、道德观，发展绿色文化，让大家养成尊重自然，爱护环境的好习惯，在提高自身参与度的同时，增强责任感[3]。
钉形水泥土双向搅拌桩，是在水泥土搅拌成桩过程中，由动力系统分别带动安装在同心钻杆上的内、外两组搅拌叶片同时正、反向旋转搅拌，通过搅拌叶片的伸缩使桩身上部截面扩大而形成的类似钉子形状的水泥土搅拌桩[4]。是由上海市第一市政工程有限公司联合东南大学在分析软土地基特性和国内外地基加固技术存在问题的基础上，发明的一种新桩型与全新的施工方法。和传统水泥搅拌桩相比，正反双向搅拌提高了水泥土的搅拌均匀性，保证了水泥土搅拌桩的水泥掺入量，见图1。
图1 钉形水泥土双向搅拌桩构造图
钉形水泥土双向搅拌桩适用于淤泥、淤泥质土、粉土、软粘土及无流动地下水的松散砂土等软弱地基[4]，含水量宜小于80%。
2.1 工程设计概况
拟建项目位于某沿海县城，为新建城市次干路，设计车速40 Km/h，路线全长659.832 m，红线宽度26 m，路面设计荷载BZZ-100；
路面结构采用水泥混凝土路面。
2.2 工程地质概况
场地地貌类型为海积阶地与残破积阶地，地形开阔，较平缓；
沿线主要穿越池塘、草地。根据资料调查情况，场地自上而下地层依次为：素填土①1、杂填土①2、耕植土①3、粉质黏土②、淤泥③、粉质黏土④、凝灰熔岩残积黏性土⑤、砂土状强风化凝灰熔岩⑥1、碎块状强风化凝灰熔岩⑥2 和中风化凝灰熔岩⑦组成。场地内存在软弱土淤泥，厚度为1.2～24.2 m，埋藏深度为0.90～9.70 m、承载力特征值fao=45 KPa，其工程地质性能差，未经处理不具备作为道路路基基础持力层的条件。
2.3 软基处理设计
考虑本工程地质情况差、工期安排等情况，对以下几种处理方法作技术经济比较，以选择最适合本项目的软基处理方式。
2.3.1 塑料排水板
优点：固结沉降速率快，工后沉降小，造价低；
排水效果有保证；
能适合地基变形能力而不影响排水性能；
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。
缺点：工期较长，施工期间产生较大的沉降，对道路两侧建筑物稳定性造成破坏，处理后表层刚度低，一般不超过80 KPa。
2.3.2 钉形水泥土双向搅拌桩
优点：相比普通水泥搅拌桩，拌和效果更优，处理深度较大，对于提高承载力和减少工后沉降优于普通水泥搅拌桩。
缺点：造价略高于水泥搅拌桩。
适用范围及造价：适用性同水泥搅拌桩，一般处理深度不超过25 m；
桩径60 cm，间距1.8-2.2 m，桩长15 m 计，单价：约360 元/m2。
2.3.3 CFG 桩
优点：承载力高，处理效果明显，沉降变形小，施工方便，施工质量易燮制；
成桩龄期比水泥搅拌桩短。缺点：施工工艺要求高，采用振动法有扰动，长管螺旋钻施工需要工作面大，造价昂贵。
适用范围及造价：适用性同水泥搅拌桩，一般处理深度不超过25 m；
桩径50 cm，间距1.8～2.2 m，桩长15 m 计，单价：560 元/m2,在含水量大的土体中适用性有待验证。
根据地勘报告，结合工期紧等情况，该工程拟采用钉形水泥土双向搅拌桩进行软基处理。
钉型双向水泥土搅拌桩在平面上按梅花形布置；
上部扩大头桩径100 cm，长度2 m，下部桩径采用50 cm，桩间距1.5 m。处理长度原则上以桩底地质燮制为主，局部路段根据周边段落灵活调整；
水泥搅拌桩处理范围人行道外侧外至少一排桩，深厚软土路段以桩长15 m 燮制,见图2。
图2 钉形双向水泥土搅拌桩处理软基横断面设计图
2.4 设计计算
钉形水泥土双向搅拌桩设计计算按照复合地基要求，做承载力、稳定性及沉降等验算。
（1） 计算原则：工后沉降量：一般路段≤50 cm，涵洞、通道处≤30 cm，桥台与路堤相邻处≤20 cm；
工后沉降差引起的道路纵坡变化≤4‰；
（2） 一般路段交工面承载力处理段复合地基承载力≥100 kPa。
验算给定桩号承载力：
桩号K0+260，其桩长为13.15 m，桩的扩大头直径为1 m，长度为2 m，桩身直径为0.5 m，长度为11.15 m。道路路基土有四层，第一层为粉质黏土，厚度为0.590 m，第二层为淤泥，厚度为15.202 m，第三层为砂土状强风化凝灰熔岩，厚度为6.5 m，第四层为碎块状强风化凝灰熔岩，厚度为5 m。
2.5 施工质量燮制
材料要求：水泥搅拌桩水泥采用42.5R 级普通硅酸盐水泥，水泥掺量为18%，桩体强度（28 天龄期）≥1.5 MPa；
桩体的水灰比为1：0.55，应根据燮内配比试验和现场试桩试验确定最佳水灰比。
施工注意事项：
（1） 水泥搅拌桩处理范围为人行道外侧至少一排桩。
（2） 凿除桩头后，桩顶铺设20 cm+30 cm 级配碎石砂垫层和双向土工格栅，之后埋设沉降盘，在观测到稳定的初始值后，方可进行路堤填筑。
（3） 桩处理长度原则上以桩底地质燮制为主，上部扩大头直径100 cm，长度2 m；
下部桩径50 cm，局部路段根据周边段落灵活调整。
（4） 检测标准及频率：间距1.5 m 段复合地基承载力特征值104.73 KPa,单桩承载力特征值139.88 KN，检测频率为总根数的1%。
2.6 沉降监测
（1） 工后沉降量燮制指标：一般路段≤50 cm，涵洞、通道处≤30 cm，桥台与路堤相邻处≤20 cm；
工后沉降差引起的道路纵坡变化≤4‰；
连续两个月观测的沉降量每月不超过5 mm。
（2） 地表沉降观测断面在一般路段宜每100 m布设一处；
在跨度大于30 m 的结构物的两端相邻路堤段，各布设一处，跨度小于30 m 时可仅在一端布设；
在地基条件差、地形变化大的部位应加密设置观测断面[5]。
（3） 沉降观测在施工期应每填一层观测一次；
路堤填高达到极限高度之后应每天观测一次；
临时中断施工或加载间隙期可3 d 观测一次[5]。
沿海地区道路软基普遍较深厚，设计上应根据现场地质、水文及环境条件等进行技术、经济上的方案比较，兼顾项目周期安排情况选择适合的处理方法。施工过程要燮制好材料配比，并做好施工监测，保障软基处理的质量。
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