馬 柯，楊 勇

（中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢430000）

0 引言

軟土主要分布在我國(guó)沿海一帶，具有分布廣、埋深厚、高含水量、高壓縮性的特性。隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建設(shè)用地日益緊張，不可避免地需要在深厚軟土區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)。從道路工程的建設(shè)來(lái)說(shuō)，如果不能合理處理好其中的軟土路基施工技術(shù)，那么在使用過(guò)程中就非常容易出現(xiàn)道路基面下降問(wèn)題或者變形等缺陷，因此在實(shí)際的道路建設(shè)過(guò)程中必須采取合理方式對(duì)路基進(jìn)行處理。

1 工程實(shí)例

1.1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目位于某沿海地區(qū)，設(shè)計(jì)范圍包括區(qū)域范圍內(nèi)13條路的市政道路設(shè)計(jì)，道路總長(zhǎng)約19.56 km，包括橋梁14座，水閘3座。

1.2 地質(zhì)概況

本工程所在區(qū)域?yàn)樵紴┩?，現(xiàn)狀標(biāo)高在0.5 m左右。根據(jù)鉆探揭露，場(chǎng)地勘察深度范圍內(nèi)地基土可劃分為4個(gè)工程地質(zhì)層，8個(gè)亞層。根據(jù)鉆孔資料顯示，項(xiàng)目區(qū)沿海灘涂為淤泥及淤泥質(zhì)粘土，厚度達(dá)到30 m左右，區(qū)內(nèi)普遍分布的淤泥質(zhì)粘土具有強(qiáng)度低、壓縮性高、滲透性差以及固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，不能直接作為路基持力層。

2 軟基處理設(shè)計(jì)原則要求

軟土地基處理從穩(wěn)定、沉降兩個(gè)方面分析入手，在確保路基穩(wěn)定的同時(shí)控制工后沉降。

（1）軟土路基穩(wěn)定性安全系數(shù)應(yīng)大于1.2（采用有效固結(jié)應(yīng)力法計(jì)算）。

（2）軟土路基工后沉降量的控制采用主干路標(biāo)準(zhǔn)，路面完工后在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)的沉降量按照一般路基段不大于30 cm控制，橋臺(tái)后0～30 m范圍內(nèi)的路堤按不大于10 cm控制，涵洞或通道處（構(gòu)造物基礎(chǔ)兩側(cè)各5 m范圍）按不大于20 cm控制。

3 軟基處理方案選擇

對(duì)于此類(lèi)地質(zhì)條件，有效的地基處理方案主要有排水固結(jié)法、復(fù)合地基處理法和減輕填料重量的方法[1]，幾種方法的作用機(jī)理及特點(diǎn)如表1所示。

從表1可知，排水固結(jié)法的主要優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)實(shí)用，處理深度深，但要求工期較長(zhǎng)，其中真空預(yù)壓結(jié)合塑料排水板處理效果較好，但施工工藝較為復(fù)雜，非常適用于大面積的灘涂路基。堆載預(yù)壓結(jié)合塑料排水板方案易于大面積地基處理，且技術(shù)可靠，工藝簡(jiǎn)單，對(duì)地層擾動(dòng)較小。復(fù)合地基的施工工期短，效果良好，但普遍價(jià)格偏高，更適用于小范圍的工點(diǎn)設(shè)計(jì)。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，幾種方法結(jié)合起來(lái)使用，可以起到更好的效果。

結(jié)合本路段的地質(zhì)情況、工期及附近已建區(qū)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，推薦一般路段中未處理灘涂路段采用堆載預(yù)壓結(jié)合塑料排水板處理方案。橋頭路基采用幾種方法結(jié)合使用，即水泥攪拌樁+泡沫混凝土填筑的方案，利用輕質(zhì)路堤減少附加應(yīng)力的特點(diǎn)并結(jié)合膠結(jié)法對(duì)軟土性能的改變，可以有效減少路基總沉降，兩者結(jié)合既能減少附加應(yīng)力，又能減少路基總沉降，效果較好。

表1 軟基處理方法的作用機(jī)理及特點(diǎn)

4 軟基路基設(shè)計(jì)計(jì)算

4.1 一般路段軟基處理計(jì)算

以JYQ6的鉆孔資料為例，介紹本項(xiàng)目一般路段軟基處理的計(jì)算。在未進(jìn)行地基處理的情況下，利用理正軟件巖土6.5Pb1，輸入JYQ6鉆孔各地層參數(shù)及工期資料，求得本項(xiàng)目總沉降量224.5 cm，工后沉降78.1 cm，穩(wěn)定性系數(shù)2.221。工后沉降不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的30 cm，需進(jìn)行地基處理。

地基處理采用堆載預(yù)壓結(jié)合塑料排水板處理方案，塑料排水板長(zhǎng)度需打穿淤泥質(zhì)粘土層，長(zhǎng)度采用32 m，間距1.4 m，等邊三角形布置。再次輸入相關(guān)地質(zhì)參數(shù)后，得到處理之后的總沉降量336.7 cm，工后沉降24.6 cm，穩(wěn)定性系數(shù)2.410，均滿(mǎn)足《城市道路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 194—2013）[2]要求。

4.2 橋頭路段軟基處理計(jì)算

以L(fǎng)MQ8的鉆孔資料為例,介紹本項(xiàng)目橋頭路基段軟基處理的計(jì)算。本項(xiàng)目橋頭路基采用水泥攪拌樁形成的復(fù)合地基,再利用輕質(zhì)路堤填料減少附加應(yīng)力的特點(diǎn)，共同減少工后沉降以滿(mǎn)足《城市道路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 194—2013）[2]要求。

4.2.1 復(fù)合地基沉降計(jì)算原理

復(fù)合地基在施加的荷載不超過(guò)水泥樁的徐變極限Qc時(shí)，其總沉降量S計(jì)算公式為：

式中：S為總沉降量，cm；S1為被加固土體樁長(zhǎng)范圍內(nèi)的沉降量，cm；S2為被加固土體以下未加固土的沉降量，cm，其值按計(jì)算的主固結(jié)沉降乘上沉降修正系數(shù)。

（1）上部復(fù)合體沉降量S1的估算

依據(jù)《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T D31-02-2013）[3]，攪拌樁復(fù)合土層的壓縮變形S1可按下式計(jì)算：

式中：l為攪拌樁的樁長(zhǎng)，m；Pz為攪拌樁復(fù)合土層頂面的附加壓力值，kPa；Pzl為攪拌樁復(fù)合土層底面的附加壓力值，kPa；Esp為攪拌樁復(fù)合土層的壓縮模量，Esp=mEp+（1-m）Es，其中的m為面積置換率，Ep為攪拌樁的壓縮模量，可取（100～120）fcu（對(duì)樁較短或樁身強(qiáng)度較低者可取低值，反之可取高值，fcu為水泥土28 d的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度），Es為樁間土的壓縮模量，即為根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)孔隙比-壓力（e-p）曲線(xiàn)求得的樁間各土層壓縮模量Esp值。

另外，式（2）中的Pz和Pzl都是根據(jù)附加應(yīng)力計(jì)算方法而計(jì)算的，地基表層受上部路堤填土和路面結(jié)構(gòu)荷載，同時(shí)考慮了汽車(chē)超載，按公路-汽車(chē)-20級(jí)，并且每個(gè)車(chē)道同時(shí)滿(mǎn)載。

（2）下部土體沉降量S2的估算

對(duì)下部地層為圓礫層，工后沉降可不予考慮；對(duì)下部粘性土地層，則其工后沉降計(jì)算采用理正軟件計(jì)算。軟件利用分層總合法計(jì)算主固結(jié)沉降，乘上沉降修正系數(shù)Ms，本次工程中取Ms=1.2。分別計(jì)算出樁下部土層0～180個(gè)月和0～12個(gè)月土層的主固結(jié)沉降，兩者之差即為S2。

4.2.2 計(jì)算結(jié)果

（1）上部復(fù)合體沉降量S1的計(jì)算結(jié)果

當(dāng)水泥攪拌樁的直徑為0.6 m，按等邊三角形布置且間距為1.4 m時(shí)，可計(jì)算出面積置換率m=0.227。根據(jù)同類(lèi)工程經(jīng)驗(yàn)，取水泥土28 d的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度f(wàn)cu為0.9 MPa；當(dāng)樁長(zhǎng)為15 m時(shí)計(jì)算得攪拌樁復(fù)合土層的壓縮模量Esp為15 871 kPa；計(jì)算得被加固土體樁長(zhǎng)范圍內(nèi)的沉降量S1為4.04cm。

（2）下部土體沉降量S2的計(jì)算結(jié)果

該鉆孔處復(fù)合體下部土層為粘土層、粉質(zhì)黏土層，孔深15～66 m，66 m以下為圓礫層；圓礫層在沉降計(jì)算時(shí)不予考慮，所以只需計(jì)算15～66 m處黏土層在12～180個(gè)月的沉降量，即為工后沉降量S2。

下臥層沉降量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn)，S2=5.33 cm。地基總的工后沉降量S=S1+S2=4.04+5.33=9.37 cm。處理后該斷面滿(mǎn)足橋頭的沉降和穩(wěn)定要求。因此本項(xiàng)目橋頭路基采用15 m的水泥攪拌樁和填筑泡沫輕質(zhì)混凝土的方案進(jìn)行處理。

表2下臥層沉降量計(jì)算結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

（1）深厚軟土路段軟基處理方案的選擇，應(yīng)根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)、軟基特點(diǎn)、周邊條件等綜合確定，如何處理好不同軟基處理方式之間的銜接，是軟基處理方案成敗的關(guān)鍵。

（2）通過(guò)對(duì)不同路段工后沉降的分析，提出不同的軟土地基處理方案，結(jié)合計(jì)算驗(yàn)證，為濱海地區(qū)深厚軟基處理積累經(jīng)驗(yàn)。