沿海地区软土地基处理技术的比较及在市政工程中的应用

沿海地区软土地基处理技术的比较及在市政工程中的应用

Summary：文章通过对几种常用软土地基处理技术的比较分析，结合沿海城市软土地基工程特点和工程实际应用，探寻在沿海城市市政工程设计中经济、适用的软土地基处理技术。Keys：沿海城市；市政工程；软土；地基处理1引言沿海城市的快速发展对基础设施建设有着很高的要求，尤其是对市政工程建设的需求最为明显。而沿海城市的地质条件普遍较差，地下水埋深较浅，软弱土层较厚这些都对市政工程有很大的影响。以上影响因素中软土地基的处理是沿海市政工程设计中的难点，也是需要重点解决的问题。软土具有天然含水量高、天然孔隙比大、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点[1]。沿海地区常见软土的类型包括：淤泥、淤泥质土及杂填土。2软土地基处理技术在具有软土地基的城市道路设计中，主要应解决以下两点常见问题：①地基承载力和稳定性问题。即在道路荷载作用下地基承载力无法满足要求，地基会产生整体或局部剪切破坏，从而引起道路开裂或路基边坡的失稳破坏，最终影响道路的正常使用。②地基的沉降、水平位移及不均匀沉降问题。即在道路荷载作用下地基将产生一定的变形。当道路沉降、水平位移或不均匀沉降超过相应的允许值时，道路的正常使用会受到影响，严重的会引起道路的破坏。其中不均匀沉降是对道路危害比较大的，需要重点考虑。根据加固原理的不同，可以将软土地基处理的方法分为以下五种：（1）置换法；（2）排水固结法；（3）灌入固化法；（4）挤密、振密的方法；（5）土体加筋法。常用的地基处理技术优缺点比较如下表1、表2所示。表1地基处理技术比较技术方法方法优点方法缺点换填法（加固深度小于2.5m）施工工艺成熟，方法简便快捷，造价较低，可迅速提高地基承载力。换填厚度越大，造价越高；不适合处理软土层较厚、埋深大的地基，地下水位高、易渗水路段抽排水费用高。塑料排水板（袋装砂井）堆载或超载预压（加固深度小于20m）施工工艺成熟，方法简便，造价低，可有效消除主固结沉降。工期长，若堆载高度太大则会显著增加造价；难以有效解决地基次固结沉降。塑料排水板（袋装砂井）真空预压（加固深度小于15m）可一次加载，省去分级加载和卸载的时间，预压时间少于堆载预压，可有效消除主固结沉降，适合大面积区域（道路、堆场、码头、机场等）软基处理，不存在弃土问题。工序要求高，尤其是止水帷幕和真空封膜要保证密封，造价稍高于堆载预压；难以有效解决地基次固结沉降。水泥搅拌桩（加固深度小于15m）工艺成熟，进度快，工期较短，可有效消除主、次固结沉降。淤泥有机质含量、塑性指数较大时，处理效果不好；处理深度通常小于15m；造价较高。钉形水泥土双向搅拌桩（加固深度25m）工期短，水泥土拌和效果优于普通搅拌桩，处理深度较大，对于提高承载力和减少工后沉降效果优于普通水泥搅拌桩。造价高于普通水泥搅拌桩，属于新专利技术，目前没有写入国家规范，且掌握此项工艺的施工单位不多，不易操作。碎石桩（加固深度20～25m）工期短，工艺成熟，有较好的抗液化性能；利于孔隙水消散。造价昂贵；对于十字板剪切强度很低的淤泥质土，成桩困难，桩径较难控制，承载力提高幅度小。工后沉降不易控制。挤密砂桩（加固深度约为20米）兼有挤密、置换和排水固结的作用；可有效处理易液化地基；造价比碎石桩低；工期较排水固结法短。处理淤泥质地基需结合堆载预压，且需控制好置换率；不适合高承载力要求地基。CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩，加固深度25～30m）进度快，可达到较大的加固深度（大于20m）显著提高软基承载力和减少沉降。造价较高，淤泥质地基采用何种成桩工艺（排土或挤土）有争议；淤泥质地基慎用。高真空击密法（加固深度小于10m）工期较真空预压短，造价较真空预压低，迅速提高表层土承载力，可有效控制差异沉降和消除主固结沉降，适合大面积区域（道路、堆场、码头、机场等）软基处理，无弃土问题。该法还有利于地下管线的开挖。工艺要求高，对强夯参数、施工流程和检测标准需通过现场试验确定，对设计和施工经验有较高要求。属于新专利技术，目前没有写入规范，且掌握此项工艺的施工单位不多，不易操作。表2不同地基处理技术的工期比较技术方法施工工期换填法根据施工组织确定塑料排水板真空预压（排水板间距1.2米）预压期3到4个月袋装砂井堆载预压（排水板间距1.2米）预压期6到8个月水泥搅拌桩（桩径50cm）间距1.5m龄期30到60天间距1.8m动力排水固结（袋装砂井间距1.2m，直径0.07m）强夯期60到90天碎石桩（桩径0.8m，间距1.6～2.0m）排水期15到20天挤密砂桩（桩径0.4m，间距1～1.5m）排水期15到30天CFG桩（桩径0.4m，间距1.8～2m）龄期30到60天高真空击密法3到4个月3工程应用阳江市地下综合管廊及同步建设一期工程项目（新阳路）位于阳江市城南新区。该区域处于粤西南滨海地带，沿线的特殊地质主要是以淤泥、淤泥质或粉质粘土为主的软土层，在项目区内呈大范围分布，厚度较大（5.6～10.3m），河流的冲刷和浸水对路基稳定和不均匀沉降影响较大，考虑本工程包括地下综合管廊建设对地基稳定性和不均匀沉降的要求，同时兼顾城市道路路基设计要求及工程经济性。设计建议采用浅层换填与水泥搅拌桩处理软土地基。在路段内软土层（主要为淤泥质软土）埋深≤3m的区域采用浅层换填法进行地基处理。施工采用砂垫层，以振动法对垫层进行加密。施工中按照由深至浅、分层铺砂、逐层密实，在下层密实度达到设计干密度要求后再进行上一层施工。换填前应先检验基槽，保证槽坑稳定；基槽开挖及垫层铺设中，应尽量避免对软弱土层表面的扰动；开挖后应及时回填基槽，防止践踏槽底[2]。在软土层埋深＞3m的区域采用水泥搅拌桩处理软土地基。对于一般软土路段桩距设置为1.5m，特殊位置适当加密，桩顶铺设单层土工格栅。施工中应采用“四喷四搅”方法施工，施工中应严格控制喷浆量及搅拌下沉和提升速度，一保证桩体质量。在大面积施工前必须通过现场试桩试验取得设计喷入量的相关技术参数与合适的施工工艺。处理好的一般地基承载力应不低于120KPa，对于管廊底地基承载力应不低于130KPa[3]。同时，管廊段施工时水泥搅拌桩采用正方形布置，管道及管廊以上均采用空桩。本工程中采用浅层换填与水泥搅拌桩复合软土地基处理方法，可有效降低地基处理成本，缩短施工工期，对原有土层扰动小，处理效果比较好。4总结在考虑工程经济性，技术可行性和施工难度的基础上选择适合当地特点的软土地基处理方法是一个复杂的过程。通过对各种软土地基处理方法的比较分析和对阳江地区软土地基处理工程实际应用的介绍，希望对本地区及相似地质区域的软基处理提供相关工程经验。Reference：刘成宇.《土力