房 立 鳳

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司濟(jì)南勘察設(shè)計(jì)研究院，山東 濟(jì)南 250031)

濱海軟土地基處理方法探討

房 立 鳳

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司濟(jì)南勘察設(shè)計(jì)研究院，山東 濟(jì)南 250031)

針對(duì)濱海軟土流變性、高壓縮性、滲透性的特點(diǎn)，介紹了幾種濱海軟土常用的地基處理方法，并結(jié)合工程實(shí)例，分析比較了堆載預(yù)壓、強(qiáng)夯、塑料排水板、復(fù)合地基等幾種方法的優(yōu)越性，得出了性價(jià)比較高的處理方案。

軟土地基，強(qiáng)夯，堆載預(yù)壓，水泥

0 引言

隨著圍海造陸的廣泛開(kāi)展，在濱海地區(qū)修建高層建筑、公路、鐵路等交通設(shè)施也越來(lái)越普遍。而這些工程的實(shí)施，首先面臨的是深厚海積軟土地基處理問(wèn)題。由于不當(dāng)?shù)牡鼗幚泶胧┒斐傻穆坊『Α⒎课菟莸任：o(wú)法彌補(bǔ)，因此如何針對(duì)濱海地區(qū)的特殊地質(zhì)特性，采取合理有效的地基處理措施顯得尤為重要。

1 濱海軟土特性

我國(guó)濱海地區(qū)軟土主要以海積軟土為主，其主要為厚層沉積，厚者達(dá)60 m以上，土層分選程度差，多交錯(cuò)的斜層理，間夾粉土和粉砂薄層或透鏡體，其主要有流變性、高壓縮性及滲透性等特性。

1.1 流變性

受海水及潮汐影響，濱海地區(qū)地下水大部分處于流動(dòng)狀態(tài)，軟土常年處于飽水與失水狀態(tài)，受水壓力作用，軟土顆粒將發(fā)生錯(cuò)位及移動(dòng)，土體內(nèi)部應(yīng)力隨時(shí)間不斷調(diào)整，因此與一般軟土相比，濱海軟土本身特性具有一定的可變性。

1.2 高壓縮性

濱海軟土主要指一些淤泥質(zhì)粘土，其孔隙比均大于1.0，壓縮模量低，這就決定了濱海軟土與普通軟土一樣具有一定高壓縮性的特性，這也是導(dǎo)致各種工程后期沉降的主要因素之一。

1.3 滲透性

濱海地區(qū)軟土一般指淤泥、淤泥質(zhì)土，大部分為飽和的軟土，其天然含水量最小為 30%～40%，最大可達(dá) 200%。由土的三相組成可知，其內(nèi)部成分主要是固體顆粒和水，受海陸交互沉積和潮汐作用，使土體具有一定的滲透性，即土中的水受水位差和應(yīng)力的影響而流動(dòng)，這就決定了土體的抗剪強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)較差。

2 濱海軟土常用的地基處理方法

2.1 堆載預(yù)壓

堆載預(yù)壓是指在被加固軟基面積范圍內(nèi)，預(yù)先堆筑不小于設(shè)計(jì)荷載的實(shí)體材料，使軟基在實(shí)體荷載的作用下排水固結(jié)，消除沉降，提高地基強(qiáng)度，以滿足設(shè)計(jì)要求。預(yù)壓排水固結(jié)法施工簡(jiǎn)便，造價(jià)較低，但預(yù)壓時(shí)間較長(zhǎng)。

2.2 強(qiáng)夯

強(qiáng)夯法處理地基是利用重錘自由落下產(chǎn)生的沖擊波使地基達(dá)到密實(shí)的一種地基處理方法[1]。其主要是利用外界夯擊能沖擊，使土體發(fā)生液化，土的結(jié)構(gòu)被破壞，土體強(qiáng)度降至接近零的最低點(diǎn)，利用孔隙水壓力(即超靜水壓力)的消散使土體強(qiáng)度得到恢復(fù)和增強(qiáng)的一種地基加固措施。此方法對(duì)于局部軟土埋藏較淺的地段，處理深度較小的軟土地段提高地基強(qiáng)度及有效控制地基沉降效果顯著。而對(duì)于深厚飽和軟土層使用時(shí)應(yīng)慎用，避免出現(xiàn)“橡皮土”。由于濱海地區(qū)，深厚粉細(xì)砂分布較普遍，孔隙水壓力消失較快，利用強(qiáng)夯來(lái)控制沉降效果較為明顯。

2.3 塑料排水板

塑料排水板法主要是利用排水板的滲透性，在上部土體荷載作用下，土中孔隙水沿排水板的通道排出，使地基土達(dá)到排水固結(jié)的一種地基處理方法。塑料排水板本身就是一種排水通道，其對(duì)于淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土等飽和粘性及雜填土的各種松軟土地基處理效果顯著。

2.4 復(fù)合地基

復(fù)合地基是軟土處理最為普遍的一種處理方式，常用水泥攪拌樁、高壓旋噴樁、CFG樁等幾種措施。但在濱海地區(qū)，地下水的流動(dòng)性、高侵蝕性是復(fù)合地基選用時(shí)的影響因素，這決定了后期復(fù)合地基的成樁問(wèn)題及使用過(guò)程中的耐久性問(wèn)題，使用時(shí)應(yīng)慎重。較常用的有水泥砂漿攪拌樁、CFG樁等，選用時(shí)根據(jù)侵蝕性等級(jí)，應(yīng)選擇合理的水泥品種、粉煤灰及防腐劑的摻入量等相關(guān)參數(shù)。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

濰坊港疏港鐵路工程位于山東省濰坊市濱海經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)，是濰坊港重要的后方疏港通路。全線線路以路堤通過(guò)，沿線接近有5 km均為濱海路基，填方邊坡最大高度約10.6 m，沿線分布全新統(tǒng)海相沉積(Q4m)粉砂、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土等。各層土的力學(xué)參數(shù)詳見(jiàn)表1。

表1 地層物理力學(xué)參數(shù)

3.2 穩(wěn)定、沉降控制標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)現(xiàn)行TB 10001—2005鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范及TB 10106—2010鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)程，路基穩(wěn)定及沉降控制標(biāo)準(zhǔn)按表2，表3執(zhí)行。

3.3 方案比選

表2 軟土路堤穩(wěn)定安全系數(shù)

表3 軟土路基工后沉降控制

線路沿線粉砂層較厚，粉質(zhì)粘土夾層相對(duì)較薄，首先考慮采用強(qiáng)夯進(jìn)行處理，但由于線路經(jīng)過(guò)區(qū)域，與跨海大橋并行接近有3 km，考慮到對(duì)既有橋墩的影響，故將處理區(qū)域分為兩部分，即遠(yuǎn)離跨海大橋段500 m之外的段落(DK9+264.6～DK12+500)為A區(qū)，初步擬定采用強(qiáng)夯進(jìn)行處理；與既有跨海大橋并行段落(DK12+500～DK15+081)為B區(qū)，初步擬定采用多向水泥砂漿攪拌樁及堆載預(yù)壓進(jìn)行比選。

3.3.1 強(qiáng)夯

由于A區(qū)(DK9+264.6～DK12+500)處于入?？?，海水較淺(深1 m～3 m)，利用退潮時(shí)間，首先將入?？诘虊?寬15 m)采用草袋圍堰堵住，清晾場(chǎng)地2 d，表層鋪0.5 m的碎石墊層作為機(jī)械工作面。施工前，在現(xiàn)場(chǎng)選擇200 m有代表性的場(chǎng)地進(jìn)行試夯，通過(guò)與夯前測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比，從而確定正式施工采用的各項(xiàng)強(qiáng)夯參數(shù)。

本次設(shè)計(jì)夯擊能分別選用3 000 kN·m(夯錘重25 t，落距13 m)及3 200 kN·m(夯錘重25 t，落距14.5 m)，夯點(diǎn)間距3.5 m，正三角形布點(diǎn)；分五遍夯，第一、第二、第三遍為點(diǎn)夯，采用跳夯法，第四遍、第五遍滿夯，滿夯錘(夯錘重20 t，落距8 m)印搭接不得小于1/4夯錘直徑，夯點(diǎn)布置詳見(jiàn)圖1，圖2。為減小對(duì)既有跨海大橋的影響，距離跨海大橋附近開(kāi)挖隔振溝槽(寬5 m，深8 m)。

試驗(yàn)結(jié)果表明(見(jiàn)圖3)：夯擊五遍后，地基總沉降約0.95 m，根據(jù)夯前檢算結(jié)果(地基總沉降為1.15 m；工后沉降為0.42 m)，地基沉降已基本完成80%，即工后沉降將滿足現(xiàn)行規(guī)范要求；夯擊完成14 d后，采用平板載荷試驗(yàn)檢測(cè)地基夯實(shí)后的承載力均大于180 kPa，滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

3.3.2 堆載預(yù)壓

B區(qū)(與跨海大橋并行段落)線路長(zhǎng)2.58 km，考慮到投資問(wèn)題，首先采用堆載預(yù)壓進(jìn)行處理。即提前堆載一定高度的土體來(lái)增大其施工期沉降，從而有效減少路基的工后沉降。其主要是通過(guò)模擬荷載加載時(shí)間與沉降的變形關(guān)系，得出達(dá)到預(yù)期的沉降值而需要的大致時(shí)間。

經(jīng)測(cè)算可知(如圖4所示)，按壓縮固結(jié)曲線分級(jí)填筑上部土方，控制填筑速率，確保上部填土壓密時(shí)間，要想將施工期達(dá)到預(yù)期固結(jié)度(80%)，堆載時(shí)間至少6個(gè)月，雖然投資較少，但由于本工程工期緊張，應(yīng)當(dāng)?shù)卣螅荒陜?nèi)完成施工，故此方法未被采用。

3.3.3 多向水泥砂漿攪拌樁

結(jié)合B區(qū)現(xiàn)場(chǎng)條件及地質(zhì)特性，綜合考慮工期及造價(jià)因素，最終決定采用多向水泥砂漿攪拌樁進(jìn)行加固處理。初擬樁長(zhǎng)10 m，樁間距1.2 m，采用三角形布置，樁頂鋪設(shè)0.6 m厚中粗砂墊層夾一層土工格柵及復(fù)合土工膜加固。

樁身膠凝劑采用P.S42.5級(jí)礦渣硅酸鹽水泥。設(shè)計(jì)初定的膠凝材料摻灰量不小于加固土體重量的18%；水灰比宜采用0.45～0.55；要求試塊90 d齡期強(qiáng)度不小于2.0 MPa?？紤]地下水的侵蝕性，摻入一定防腐劑，防腐劑摻入量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定為2 kg/m。

根據(jù)TB 10106—2010鐵路工程地基處理技術(shù)規(guī)程第3.2.2及3.4.1相關(guān)規(guī)定分別進(jìn)行路基穩(wěn)定及沉降檢算。其中，路堤和地基的整體穩(wěn)定性采用圓弧滑動(dòng)法(見(jiàn)圖5)，通過(guò)尋找危險(xiǎn)圓弧的圓心及半徑進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算分析；地基壓縮層計(jì)算深度應(yīng)考慮路堤高度、地層結(jié)構(gòu)及地基土特性等因素采用分層綜合法確定。路基頂面荷載為軌道、列車(chē)荷載及路基填土荷載之和(60.1 kPa)。

經(jīng)計(jì)算，多向水泥砂漿攪拌樁加固完成后，路基工后沉降值為0.28 m，最小穩(wěn)定安全系數(shù)為1.27，均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試樁，多向水泥砂漿成樁效果較好，加固后復(fù)合地基承載力為196 kPa，方法可行。

4 結(jié)語(yǔ)

1)該文結(jié)合濱海軟土地質(zhì)特性，總結(jié)出強(qiáng)夯、堆載預(yù)壓、塑料排水板是目前造價(jià)較低，處理效果顯著的幾種處理方式，但其具有一定的局限性，在選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)既有構(gòu)造物及軟土排水情況綜合確定。復(fù)合地基是最為常見(jiàn)有效且成熟的地基處理措施，在使用時(shí)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)侵蝕性及成樁條件確定。

2)經(jīng)實(shí)踐證明，濱海區(qū)地基處理主要受控因素為沉降與穩(wěn)定，即沉降和穩(wěn)定滿足要求的前提下，承載力檢算均能滿足要求。

3)掌握濱海地區(qū)軟土的物理、力學(xué)特性，從工程造價(jià)、現(xiàn)場(chǎng)條件及工期等因素出發(fā)，選擇合適的地基處理措施，建立適用的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，采取完善的施工技術(shù)措施，對(duì)于濱海地區(qū)的地基處理有著重要作用。

[1] 龔曉南.地基處理手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

Analysis in coastal soft soil foundation treatment method

Fang Lifeng

(JinanSurveyandDesignInstitute,ChinaRailwayEryuanEngineeringGroupLimitedLiabilityCompany,Jinan250031,China)

According to the characteristics of coastal soft soil rheological property, high compressibility, permeability, this paper introduced the common foundation treatment methods of several coastal soft soil used, and combining with the engineering example, analyzed and compared the superiority of pre loading, dynamic compaction, plastic drainage plate, composite foundation and several methods, gained the high cost performance treatment scheme.

soft soil, dynamic compaction, pre loading, cement

2015-03-05

房立鳳(1982- )，女，碩士，工程師

1009-6825(2015)14-0054-03

TU447

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