文/李海敏

1 前言

位于珠三角地區(qū)項目的沿線，不可避免地分布著濱海、山間谷地、魚塘、田地、溪流及河灘等，這就為軟基的形成提供了必要的條件，即存在水及細粒土。本地區(qū)軟土呈現(xiàn)如下特征：含水率較高，多數(shù)大于35%；天然孔隙比較大，介于1～2.68 之間；飽和度高；抗剪強度低，基本低于27kPa 等[1]。由于本地區(qū)軟土存在以上特征，在施工或者運營過程中，容易引起較大的豎向變形，表現(xiàn)為路面結(jié)構(gòu)的開裂甚至破壞等病害，嚴重影響行車舒適性及安全性。

本文以廣東省某省道公路新建項目為依托，對一般路段的軟基處理方案進行對比分析，得出較優(yōu)方案，并對該方案進行沉降計算，可以為珠三角地區(qū)的軟基處理提供一定的參考價值。

2 項目所在地軟土分析

擬建項目路線軟土分布較為分散，共分為13 個路段，且埋深較深，基本大于3m。根據(jù)軟基分布路段及處理目標，將路段分為一般軟基路段和特殊軟基路段。特殊軟基路段是指臨近結(jié)構(gòu)物路段，為防止不均勻沉降，該路段對沉降要求較大，處理要求較高。本文主要對一般軟基路段進行分析。根據(jù)勘察報告，該項目中一般軟基路段的軟土主要為淤泥及淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，選取其中一段（樁號分布K72+650～K73+840，段落總長為1190m）進行分析，將其性狀列于表1 中。

表1 K72+650~K73+840 段軟土路段軟土性狀表

3 固結(jié)方案的對比分析

3.1 豎向排水體的比較

對軟基埋深較淺的一般路段，可以采用換填及拋石擠淤的方案進行處理。由于本路段斷面軟基埋深較深，大于3m，推薦采用的處治方案主要為排水固結(jié)。

排水固結(jié)法常見的方案主要包括兩種，一是豎向排水體結(jié)合堆載預壓，二是真空聯(lián)合堆載預壓。對于豎向排水體，主要又袋裝砂井或塑料排水板兩種（見圖1、圖2）。

圖1 袋裝砂井結(jié)構(gòu)

圖2 塑料排水板結(jié)構(gòu)

無論是袋裝砂井固結(jié)，還是塑料排水板固結(jié)，其原理相同，均是通過增加地基豎向排水通道，縮短排水路徑（見圖3），由此可以加速地基的固結(jié)速率并促進地基強度增長。目的是使地基土的大部分沉降在施工期和預壓期內(nèi)完成，以此減小工后沉降。該方案的設計特點是造價低，施工方便、快捷，但填筑時間長，對于高路堤和陡坡路堤的穩(wěn)定性存在不安全的因素。由于本項目路段路堤高度僅為2m，因此采用該方案是合適的。

圖3 排水路徑示意圖

對比兩種豎向排水體，兩者費用相差不大，袋裝砂井取材方便，但對軟土地基有一定擾動，而后者的排水效果受產(chǎn)品質(zhì)量影響較大。由于所在地砂料來源較為多，施工工藝成熟，處治效果較好，本項目推薦采用袋裝砂井的處理方案。但兩者都需要一定的預壓期，才能使軟土達到較高的固結(jié)度，使工后沉降滿足規(guī)范要求。

3.2 預壓方案的對比

預壓方案有兩種：一是真空預壓，二是堆載預壓方案。

真空預壓該工法是先在待加固的軟土地基上鋪筑厚80cm 左右的砂墊層，然后按照一定間距布設袋裝砂井或塑料排水板，再在其上覆蓋不透氣的密封膜，通過砂墊層內(nèi)埋設的吸水管道，用真空裝置進行抽氣[2]。當抽真空時，先后在地表砂墊層及豎向排水通道內(nèi)逐步形成負壓，使土體內(nèi)部與排水通道、墊層之間形成負壓[3]。在此壓差作用下，土體中的孔隙水不斷由排水通道排出，從而使土體固結(jié)。該工法適用于地勢較為平坦，以利于形成不透氣區(qū)域，更好的完成軟基處理，該工法的優(yōu)點是土體固結(jié)加快、強度相應提高，可加快填土速度，縮短工期，且不會影響路堤的整體穩(wěn)定性，對高路堤下的軟基處理有很大的優(yōu)勢。

3.3 方案比選結(jié)論

根據(jù)方案對比，一般軟基路段推薦采用袋裝砂井+堆載預壓的方案，該方案1/2 斷面示意如圖4 所示。袋裝砂井編織袋可采用聚丙烯編織布,滲透系數(shù)應不小于1×10-2cm/s,容許抗拉強度不小于40kN/m，有效孔徑O95＜0.08mm。砂井采用的砂應為風干的中粗砂，含泥量不大于3%，細度模數(shù)不小于2.7,不均勻系數(shù)小于4。

圖4 一般路基固結(jié)方案示意圖（1/2 立面圖）

4 推薦方案的沉降計算及結(jié)果分析

針對推薦方案（袋裝砂井+堆載預壓）進行沉降計算，其計算分析軟件采用理正巖土進行計算，采用二維模型進行分析。為便于計算，取典型斷面K72+900 進行分析。該斷面路基填土厚度2m，砂墊層厚度0.6m,上覆粉質(zhì)黏土層厚2m,淤泥層厚6.9m。淤泥層下方為不透水層，按單面排水進行計算。根據(jù)土工實驗報告，淤泥層的E-P 關(guān)系曲線。軟基處理總工期按12 個月進行控制。

沉降計算取兩個模型計算結(jié)果進行對比，模型一：采用袋裝砂井結(jié)合堆載預壓進行計算，模型二：取消袋裝砂井豎向排水體與模型一計算結(jié)果進行對比。對模型計算結(jié)果進行整理得到圖5 的結(jié)果。

圖5 軟基沉降-時間關(guān)系曲線

對沉降計算結(jié)果進行分析，可以得出如下結(jié)論：當采用袋裝砂井豎向排水體時，竣工時的沉降量為0.605m，30年后的沉降量為0.461m，工后殘余沉降為0.144m。當不采用豎向排水體時，竣工時的沉降量為0.215m，30年后的沉降量為0.529m，工后殘余沉降為0.314m,對于水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)，容許的工后沉降為0.3m,由此可見，當采用袋裝砂井豎向排水體時，工后沉降0.144m 遠小于容許值0.3m,當不采用任何豎向排水體時，其工后沉降0.314m 超過規(guī)范限值。采用袋裝砂井處理該類型的軟基，能夠達到設計使用要求，且效果明顯。

5 結(jié)語

對珠三角地區(qū)埋深大于3m 的一般軟基路段的處治方案進行對比分析可知，對常用的一般軟件路段的三種固結(jié)方案進行對比，對場地中粗砂來源較為豐富，軟土分布較分散，棄土較為便利的地區(qū)項目，采用袋裝砂井+堆載預壓更為合理。選取典型斷面，對推薦方案即袋裝砂井+堆載預壓的方案進行沉降計算，與不采用豎向排水體的模型計算結(jié)果進行對比，得出當軟基處理采用袋裝砂井+堆載預壓方案時，其工后沉降滿足規(guī)范限值（≤0.3m）的要求，限制工后沉降效果顯著。