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        圍墾區(qū)吹填造陸軟基處理技術(shù)

        2018-06-11 10:38:24胡丹輝
        城市道橋與防洪 2018年5期
        關(guān)鍵詞:工程力學(xué)路堤基準(zhǔn)

        胡丹輝

        (海鹽縣城市投資集團(tuán)有限公司,浙江 海鹽314300)

        0 前言

        隨著土地資源的日趨緊張,以及城市開發(fā)逐漸飽和,沿海城市不斷擴(kuò)大圍海吹填造陸面積。但是,江浙沿海地區(qū)吹填造陸的圍墾區(qū)大多為灘涂吹填,地質(zhì)為大面積的軟土,因此給道路施工增加了難度,需進(jìn)行大面積的軟土地基處理。

        目前國內(nèi)軟基處理具有多種成熟技術(shù),但對(duì)于圍墾區(qū)吹填造陸軟基處理,則由于其地質(zhì)復(fù)雜、處理面積大,需結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際綜合比選多種技術(shù)的處理效果與經(jīng)濟(jì)效益。本文在以某工程實(shí)例為依托,綜合分析各種方案的特定,選擇合適的處理方案。其論述可為類似工程提供借鑒。

        1 工程概況

        該工程為浙江沿海某縣城圍墾區(qū)地塊開發(fā)配套道路,采用一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)雙向8車道,設(shè)計(jì)速度為80 km/h,其K6+030~K6+725段路基為吹填造陸段軟基,處理長度約700 m,道路路基寬度56 m,填土高度約1.7 m以下,需處理面積約39 200 m2。

        根據(jù)《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)規(guī)范》(DB33/T 904-2013)的規(guī)定,道路軟土地基處治設(shè)計(jì)應(yīng)滿足路基的整體穩(wěn)定和瀝青路面使用年限內(nèi)的殘余沉降滿足容許工后沉降要求。當(dāng)設(shè)計(jì)速度為80 km/h時(shí),橋梁與路基相鄰路段沉降≤15 cm,箱式通道、涵洞與路基相鄰路段沉降≤20 cm,一般路段沉降≤40 cm。表1為工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)一覽表。

        表1 工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)一覽表 m

        該段巖土工程地質(zhì)(從上到下)特征及評(píng)價(jià)為:

        ①0層填土,松散,為表土層,工程性質(zhì)差,厚度2.6 m;

        ①2層粉質(zhì)黏土,可塑,局部軟塑,層厚較薄,其工程力學(xué)性質(zhì)及強(qiáng)度一般,厚度21.2 m;

        ②1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,流塑,高壓縮性,其工程力學(xué)性質(zhì)較差、強(qiáng)度較低,層厚較大,是場地天然地基主要壓縮、變形層,厚度2.9 m;

        ②1a、②2層黏質(zhì)粉土層厚較薄,其工程力學(xué)性質(zhì)及強(qiáng)度一般,厚度3.3 m;

        ②3層粉質(zhì)黏土,軟塑,高壓縮性,其工程力學(xué)性質(zhì)及強(qiáng)度一般,厚度10 m;

        ③2層粉質(zhì)黏土,軟塑~可塑,高壓縮性,其工程力學(xué)性質(zhì)及強(qiáng)度一般;

        ④1層粉質(zhì)黏土,可塑,局部硬塑,中等壓縮性,工程力學(xué)性質(zhì)較好、強(qiáng)度較高;

        ④2層粉質(zhì)黏土,軟塑~可塑,高壓縮性,其工程力學(xué)性質(zhì)及強(qiáng)度一般。

        2 處理方案比選

        根據(jù)現(xiàn)場施工條件及市場環(huán)境,軟土地基處理擬對(duì)超載預(yù)壓、塑料排水板、水泥攪拌樁、預(yù)應(yīng)力管樁四個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、技術(shù)優(yōu)選比較。用理正巖土軟件進(jìn)行分析計(jì)算。

        2.1 超載預(yù)壓處理方案

        路基清表后采用宕渣進(jìn)行填筑,填筑標(biāo)準(zhǔn)按路堤施工要求進(jìn)行,并滿足壓實(shí)度的要求,路基底面設(shè)0.5 m碎石墊層。填土高度3.0 m,邊坡坡比為1:1.5,頂面寬度56 m,超載時(shí)間為10個(gè)月。

        計(jì)算結(jié)果如下:

        (1)各級(jí)加荷的沉降計(jì)算

        第1級(jí)加荷,從0.0~3.0月。

        加載開始時(shí),路基計(jì)算高度為0.000 m,沉降0.000 m;

        加載結(jié)束時(shí),路基計(jì)算高度為3.489 m,沉降0.490 m。

        (2)路面竣工時(shí)及以后的沉降計(jì)算

        基準(zhǔn)期開始時(shí)刻:最后一級(jí)加載(路面施工)結(jié)束時(shí)刻。

        考慮沉降影響后,路堤的實(shí)際計(jì)算高度為2.242 m。

        路面竣工時(shí),地基沉降0.542 m;

        路面竣工后,基準(zhǔn)期內(nèi)的殘余沉降0.085 m。基準(zhǔn)期結(jié)束時(shí),地基沉降0.627 m;

        最終地基總沉降=1.200×0.563=0.676 m。

        2.2 塑料排水板處理方案

        采用間距1.3 m塑料排水板處理,處理深度24 m,路基底面設(shè)0.5 m碎石墊層,填土高度取1.7 m,邊坡坡比為1∶1.5,超載時(shí)間為10個(gè)月。

        計(jì)算結(jié)果如下:

        (1)各級(jí)加荷的沉降計(jì)算

        第1級(jí)加荷,從0.0~3.0月。

        加載開始時(shí),路基計(jì)算高度為0.000 m,沉降0.000 m;

        加載結(jié)束時(shí),路基計(jì)算高度為1.204 m,沉降0.144 m。

        第2級(jí)加荷,從4.0~14.0月。

        加載開始時(shí),路基計(jì)算高度為1.204 m,沉降0.163 m;

        加載結(jié)束時(shí),路基計(jì)算高度為1.248 m,沉降0.189 m。

        第3級(jí)加荷,從14.0~16.0月。

        加載開始時(shí),路基計(jì)算高度為1.248 m,沉降0.189 m;

        加載結(jié)束時(shí),路基計(jì)算高度為2.242 m,沉降0.542 m。

        (2)路面竣工時(shí)及以后的沉降計(jì)算

        基準(zhǔn)期開始時(shí)刻:最后一級(jí)加載(路面施工)結(jié)束時(shí)刻。

        考慮沉降影響后,路堤的實(shí)際計(jì)算高度為2.242 m。

        路面竣工時(shí),地基沉降0.542 m;

        路面竣工后,基準(zhǔn)期內(nèi)的殘余沉降0.085 m?;鶞?zhǔn)期結(jié)束時(shí),地基沉降0.627 m;

        最終地基總沉降=1.200×0.563=0.676 m。

        2.3 水泥攪拌樁處理方案

        采用間距1.8 m水泥攪拌樁處理,處理深度24 m,路基底面設(shè)0.5 m碎石墊層,填土高度取1.7 m,邊坡坡比為1∶1.5,超載時(shí)間為3個(gè)月。

        計(jì)算結(jié)果如下:

        (1)各級(jí)加荷的沉降計(jì)算

        第1級(jí)加荷,從0.0~3.0月。

        加載開始時(shí),路基計(jì)算高度為0.000 m,沉降0.000 m;

        加載結(jié)束時(shí),路基計(jì)算高度為1.117 m,沉降0.057 m。

        第2級(jí)加荷,從4.0~6.0月。

        加載開始時(shí),路基計(jì)算高度為1.117 m,沉降0.058 m;

        加載結(jié)束時(shí),路基計(jì)算高度為1.120 m,沉降0.060 m。

        第3級(jí)加荷,從6.0~8.0月。

        加載開始時(shí),路基計(jì)算高度為1.120 m,沉降0.060 m;

        加載結(jié)束時(shí),路基計(jì)算高度為1.847 m,沉降0.148 m。

        (2)路面竣工時(shí)及以后的沉降計(jì)算

        基準(zhǔn)期開始時(shí)刻:最后一級(jí)加載(路面施工)結(jié)束時(shí)刻。

        考慮沉降影響后,路堤的實(shí)際計(jì)算高度為1.847 m。

        路面竣工時(shí),地基沉降0.148 m;

        路面竣工后,基準(zhǔn)期內(nèi)的殘余沉降0.130 m;基準(zhǔn)期結(jié)束時(shí),地基沉降0.278 m;

        最終地基總沉降=1.200×0.410=0.492 m。

        2.4 預(yù)應(yīng)力管樁處理方案

        采用間距3.5 m預(yù)應(yīng)力管樁處理,處理深度25 m,路基底面設(shè)0.5 m碎石墊層,填土高度取1.7 m,邊坡坡比為1∶1.5,欠載時(shí)間為3個(gè)月。

        計(jì)算結(jié)果如下:

        (1)各級(jí)加荷的沉降計(jì)算

        第1級(jí)加荷,從0.0~3.0月。

        加載開始時(shí),路基計(jì)算高度為0.000 m,沉降0.000 m;

        加載結(jié)束時(shí),路基計(jì)算高度為1.062 m,沉降0.002 m。

        第2級(jí)加荷,從4.0~6.0月。

        加載開始時(shí),路基計(jì)算高度為1.062 m,沉降0.002 m;

        加載結(jié)束時(shí),路基計(jì)算高度為1.062 m,沉降0.002 m。

        第3級(jí)加荷,從6.0~8.0月。

        加載開始時(shí),路基計(jì)算高度為1.062 m,沉降0.002 m;

        加載結(jié)束時(shí),路基計(jì)算高度為1.712 m,沉降0.012 m。

        (2)路面竣工時(shí)及以后的沉降計(jì)算

        基準(zhǔn)期開始時(shí)刻:最后一級(jí)加載(路面施工)結(jié)束時(shí)刻。

        考慮沉降影響后,路堤的實(shí)際計(jì)算高度為1.712 m。

        路面竣工時(shí),地基沉降0.012 m;

        路面竣工后,基準(zhǔn)期內(nèi)的殘余沉降0.001 m;

        基準(zhǔn)期結(jié)束時(shí),地基沉降0.013 m;

        最終地基總沉降=1.200×0.020=0.024 m。

        2.5 技術(shù)方案及經(jīng)濟(jì)性比較(見表2)

        表2 技術(shù)方案比較表

        根據(jù)以上理論計(jì)算并結(jié)合實(shí)際施工情況,比較分析結(jié)論如下:

        (1)超載預(yù)壓方案雖然經(jīng)濟(jì)性好,若地下水不能有效擠出,處理效果難以達(dá)到理論計(jì)算結(jié)果;

        (2)塑料排水板處理效果好,成本較低,但是在工期受限的工程則不宜采用;

        (3)水泥攪拌樁工后沉降較大,成本較高,但是施工速度快,效果直觀明顯;

        (4)預(yù)應(yīng)力管樁處理效果最佳,但是投資較大,適用于小面積軟基處理。

        根據(jù)該工程的實(shí)際應(yīng)用,圍墾區(qū)地下水位較高,地層含水量大,淤泥層厚度在20 m范圍以內(nèi)時(shí),建議采用水泥攪拌樁軟基處理的方案,能滿足設(shè)計(jì)要求,且工期快、處理效果好、綜合經(jīng)濟(jì)性較合理并對(duì)周邊環(huán)境影響小。

        3 結(jié)語

        隨著我國沿海地區(qū)城市,尤其經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市東部江浙滬地帶土地資源越來越緊缺,向海發(fā)展,圍海吹填造陸是這些城市未來長期而且持續(xù)選擇的方向之一。圍墾造陸地段軟基處理技術(shù)的研究與應(yīng)用具有重大意義,目前相關(guān)技術(shù)研究趨于成熟,重點(diǎn)工作在于技術(shù)方案的選擇,需結(jié)合工期、經(jīng)濟(jì)性、工藝質(zhì)量控制等方面進(jìn)行綜合比選。

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