浅谈珠江三角洲地区道路软基处理设计

浅谈珠江三角洲地区道路软基处理设计

孟锐

武汉衡通公路勘察设计院有限公司湖北武汉430050

摘要：沿海地区道路建设过程中经常会遇到软土地基，如何选择合适的软基处理方案是道路建设中的一个重点和难点，本文介绍了广东东莞地区一条城市主干道采用塑料排水板+堆载预压及水泥搅拌桩处理软基的方案，并着重阐述塑料排水板+堆载预压详细施工过程及注意事项。

关键词：软基处理；堆载预压；塑料排水板；水泥搅拌桩

1、引言

珠江三角洲沿海地区软土分布广泛，在道路建设的过程中一般会遇到软基处理问题。笔者结合曾参加广东东莞地区道路建设勘察和设计的体会，并结合有关资料及工程实例，浅谈珠江三角洲地区市政公路软土常见处理方法。

2、软土的概念

软土一般是指在静水或缓慢流水环境中沉积而成的，天然含水量大、压缩性高、承载力低、透水性差的一种软塑状态的饱和粘性土层，它主要包括湖塘盆地、江河海洋沿岸和山间洼地沉积的各种淤泥和淤泥质粘性土。由于软土具有含水量高、孔隙比大、渗透性小、压缩性高、抗剪强度低、触变性等不利的工程性质，因此软土地基的处理一直是近年来公路施工中常遇的技术问题。

3、软土处理方法

软基处理方法很多，归纳起来有五大类，即：置换、排水固结、振动挤密、胶结和加筋等。较多的工程则选用常规的、传统的方法，即置换、固结排水和振动挤密等法，其特点是技术可靠、经济适用、施工容易、效果显著且不受时空限制，故得到推广应用。

4、工程实例

以下是笔者曾参与东莞地区市政道路项目（虎门港西大坦港区二期市政配套工程---进港中路）的一个软基处理设计实例，该项目中所采用的软件处理方法也是珠江三角洲沿海地区道路较常见的处理方法。

4.1、场地工程地质条件

拟建项目位于珠江三角洲冲积平原上，道路等级为城市主干路，道路断面宽60m，设计速度60km/h，路基填高2.0～4.5m，道路全长约3.8km。据勘察钻孔揭露，地基处理范围内各地层如下：

①种植土：黄褐色，灰黄色，稍湿～湿，松散；由粘土组成，取芯多呈可塑状，表层种植有芭蕉等植物。揭露层厚0.80～1.50米，平均厚度为1.2米。

②淤泥：灰黑色，灰色，部分为灰黄色，饱和，局部为很湿，流塑～软塑；夹有粉细砂，含量20%～30%淤泥，部分含淤泥量30%揭露层厚2.00～13.20米。

③粉细砂：浅灰黄色，灰色，饱和，松散。含有约10%～30%，约1/4段粉细砂含量稍高。场地内该层均有分布，厚度在2.00～10.00米。

④淤泥：灰黑色，黑色，饱和，流塑～软塑；夹有粉细砂薄层，薄层厚度多为1cm，部分为3～5cm，该薄砂层将淤泥分为层状，薄层粉细砂为饱和松散状态。揭露层厚0.50～6.00米。

⑦中砂：灰白色，黄色，浅黄色，局部为灰黑色及浅灰红色，饱和，稍密，局部地段上部松散，底部中密。该层场地内均有分布，该层未穿透，揭露厚度5.00～12.90米。

4.2地基处理方法

处理原则：本工程地基处理后的地基主要作为道路路基及技术管线的基础。地基处理的对象主要有：1）表土层；2）淤泥质土层，3）松散的细粉砂层。

处理方法：根据对路基填高及地质条件的分析，主要采用堆载预压排水固结法对淤泥软弱路基进行加固处理，对于差异沉降较大的桥头过度段和对承载力要求较高的箱涵地基采取水泥搅拌桩加固。

4.3．堆载预压法

4.3.1施工总体安排情况

竖向排水体采用塑料排水板，插板深入淤泥层下部中粗砂层不小于0.5m，上端插入排水砂垫层。水平排水系统采用砂垫层、盲沟、集水井构成完整的排水系统。

4.3.2插板排水固结设计及计算

（1）荷载取值：碾压填土容重取18.5KN/m3，预压土容重为17.5KN/m3，路面结构层的容重取22KN/m3，厚度取73cm，使用荷载等级为BZZ－100。

（2）排水固结计算：双面排水土工布滤膜塑料排水板，b=100mm，d=3.5mm，固结系数Cv=1.22×10-3cm2/s，Ch=3.1×10-3cm2/s；涂抹系数取0.95；插板打穿淤泥，进入下卧砂层时，按竖向双面排水考虑。经沉降固结计算确定的满载预压时间设计定为不超过170d。

4.3.3堆载预压结构设计

（1）场地平整及水平排水系统

铲除表面杂草和垃圾，平整场地到预定工作面标高，然后铺粗砂垫层。在铺设完砂垫层厚度的80%（40厘米）后，按三角形布置打设塑料插板，上端高出排水砂垫层20cm。

（2）竖向排水系统

在铺设完的砂垫层上，按等边三角形布置打设塑料插板，插板间距1.0米按梅花形布置。插板穿透所要处理的软土层并进入砂层至少0.5米，上端高出（40cm厚）排水砂垫层20cm。

（3）预压土设计

道路顶预压土采用均匀加荷方法，在道路主车道和下卧管道部位预压土厚度2.0米（设计路面以上）。

（4）卸载：根据施工监测资料，按相关规范分析地基处理效果，作为卸载依据。卸荷时预压土可作填筑材料填入相邻地带，就地平衡消化。

4.3.4施工工序及工艺流程

（1）清除地表杂草、塘埂、垃圾块石等，平整场地，调整场地标高形成工作面。（2）回填不小于0.5m厚砂垫层。（3）打设塑料排水板，塑料板间距1.2m，正三角形布点，长度以打穿淤泥进入下卧砂层0.5～1.0m为准。（4）埋设监测仪器；（5）分层碾压填土，回填堆载预压土，分层碾压填土厚要考虑预留软土固结沉降深度。（6）施工过程进行浅层沉降、边桩位移以及孔隙水压力观测，控制加载速率和卸载标准。（7）要加强对集水井中水的抽排工作，确保井中的水能及时有效排至加固区外。

4.3.5工期安排

采用堆载预压法，施工工期约需8～9个月。工期统计如下表：

从场地平整到堆载结束按290天考虑，满载预压6个月。

4.4施工监测及竣工检测

4.4.1施工监测内容

堆载预压和插板处理均须进行施工监测工作，指导施工过程，动态设计、动态施工。主要内容包括：

（1）沉降观测

通过对软土表层设置沉降板，可以掌握软土层在荷载作用下沉降与时间的关系，从而控制整个施工进度、推算软土固结度，判断加固效果的好坏。此外尚应在软土中不同深度埋设沉降磁杯，以观测软土深层和分层沉降数值。

（2）测斜和边桩观测

在淤泥深厚区设置测斜管，每次加载时监测各土层水平方向位移。在场地四周设置边桩观测点，可以防止加载速率过快而造成的失稳破坏。

（3）孔隙水压力观测

借助孔隙水压力消长规律曲线，可以了解地基强度、控制施工进度以及推算地基平均固结度。

4.4.2竣工检测

（1）预压前和预压结束时的钻探试验工作

在铺设工作垫层后，应补充一定数量的钻探取样试验工作。每100-200m布置1个钻孔，钻穿淤泥层2m终孔，开孔后每隔2m取一原状土样进行土的物理力学常规试验。每100-200m布置1个十字板剪切试验，对淤泥层每2m进行一次灵敏度测试。

同样的上述工作，在预压临近结束卸载前，于同一位置重复一次。根据预压前后土质变化情况，判断地基处理效果，并为卸载时间提供依据。

（2）施工监测的分析报告

施工单位应及时提交施工监测的分析报告，便于综合分析软基处理的效果。

（3）静载荷试验

当卸载完毕，整平交工面后，进行静载荷试验，承载板1×1m，每100～200m布点一个，有关试验要求按有关地基处理规范中的有关规定执行。

4.5箱涵地基及桥头过渡段地基处理

箱涵地基及桥头过渡段一般采用水泥搅拌桩（大多为粉喷桩）处理。其处理要求如下：

（1）复合地基承载力标准值不小于150kPa。搅拌桩地基强度达到28天后，检测地基质量。

（2）搅拌桩加固范围主要为基础底面，再扩出基础面外若干排。

（3）桩顶铺碎石垫层30～50cm厚。

4.5.1搅拌桩设计参数

（1）采用单头搅拌桩，设计桩径不小于550mm。

（2）搅拌桩水泥用量65Kg/m，水泥采用425#普通硅酸盐水泥，水灰比为0.45～0.5，采用四搅两（或四）喷施工工艺。

（3）桩体90天无侧限抗压强度、单桩承载力标准值要求应满足相关规范要求。

（4）桩位允许偏差50mm，垂直度允许偏差1.5%，桩径允许偏差2%。

4.5.2质量检验

（1）对于箱涵地基部位，应增加钻探试验工作，对预压后的淤泥进行标贯实验，并取土样进行室内土工试验。沿墙轴线每20米布置一个检测点。

（2）搅拌桩成桩3天内采用N10轻便触探检验桩身水泥土强度和均匀性，必要时取芯检验。

（3）按有关规范进行静载试验。

5、结语

本文主要在软土路基处理一般方法的基础上，结合工程实例谈论了珠江三角洲地区中市政公路中较常见的软土处理方法。然而，各种地基处理方法都有它的适用范围、局限性和优缺点。加之具体工程情况复杂、工程地质条件千变万化、各个工程间地基条件差别很大，具体工程对地基的要求也不同。而且机具材料等条件也会因工作部门不同、地区不同而有较大的差别。因此，对每一个工程都要进行具体细致分析，应从地基条件、处理要求、工程费用以及材料、机具来源等各方面进行综合考虑，以确定合适的地基处理方法。在确定地基处理方法时，可根据工程具体情况，对几种地基处理方法进行技术、经济以及施工进度等比较。通过比较分析可以采用一种地基处理方法时，还要由两种或两种以上的地基处理方法组成的综合处理方案。同时在确定地基处理方法时，还要注意节约能源。注意环境保护，避免因为地基处理对地面水和地下水产生污染，振动噪音对周围环境产生不良影响等。

参考文献：

[1]《虎门港西大坦港区进港中路工程施工图设计》中国公路工程咨询集团有限公司2010

[2]《公路路基设计规范》（JTGD30—2004）

[3]《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》JTJ017-1996