陳高許

（廈門市市政工程設(shè)計院有限公司，福建廈門361004）

1 道路軟基設(shè)計原則

當(dāng)?shù)缆讽椖康慕ㄔO(shè)由于客觀原因無法更改線位時，需要通過軟土土質(zhì)區(qū)域的時候，就必須針對軟土地基的特性選擇有效的治理措施。軟基處理通常需根據(jù)各路段不良地質(zhì)厚度、周邊構(gòu)筑物及路內(nèi)管線實施情況，相關(guān)設(shè)計原則如下。

經(jīng)過有效的地基處理，確保路基填筑施工照常進(jìn)行，降低路面沉降風(fēng)險，減小沉降數(shù)值，防止路基后期出現(xiàn)滑移或者開裂的情況，以減輕人工構(gòu)造物因沉降而導(dǎo)致的跳車顛簸。

軟土地基處理需要從工作區(qū)深度、路基穩(wěn)定以及工后沉降幾個方面分別作出控制，按照當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件，結(jié)合施工環(huán)境與機(jī)械設(shè)施，遵循就地取材、因地制宜的原則編制軟基路面加固設(shè)計方案。

當(dāng)路堤計算結(jié)果沒有達(dá)到穩(wěn)定性要求時，應(yīng)采取必要的加固措施；當(dāng)路堤沉降結(jié)果未達(dá)到要求時，應(yīng)采取沉降處理措施。

橋頭段與一般路段之間采用加固土樁變間距的方式來完成緩和過渡，盡可能地降低路段之間的沉降差異。

2 道路軟基設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

軟基處理過程中需對特殊路段進(jìn)行穩(wěn)定性計算，通常采用簡化Bishop 法按路基施工與公路營運期的荷載分別計算路面穩(wěn)定安全系數(shù)。對于工后沉降計算與控制標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)見表1 中數(shù)據(jù)，一般采用經(jīng)驗修正系數(shù)做好沉降量修正，應(yīng)用分層總和法計算軟基沉降情況。由于常規(guī)市政道路上存在較多管線，因此沉降控制也要按照表中的涵洞處標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，同時復(fù)合地基承載力的標(biāo)準(zhǔn)值不能低于結(jié)構(gòu)物對地基承載的需求。

表1 容許工后沉降

3 道路軟基處理方法

道路軟基處理的方法很多，常用的有以下幾種。

3.1 軟土置換加固法

軟土置換實際上就是將軟土換為礦渣、素土一系列高強(qiáng)度土壤，即原材料的置換來解決軟土路基問題。但該方法只適用小規(guī)模區(qū)域，如果需要置換的材料較多，那么置換后的軟土如何處理也是一項難題。

3.2 軟土改良加固法

軟土改良加固法就是采用機(jī)械外力對土壤的抗壓能力做出優(yōu)化，目前主要有以下幾種加固方法：

排水固結(jié)法。將物體放在軟土層上方，在機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用下對物質(zhì)施加壓力，擠出軟體內(nèi)水分，該方法使用簡單，但不適用于滲透性差的土壤。

重錘夯實法。將鋼筋混凝土重塊放在目標(biāo)土層，反復(fù)打壓土層，使土層逐漸被壓實，該方法的應(yīng)用需要控制路基承載力，避免路基出現(xiàn)不均勻沉降問題。

機(jī)械碾壓法。在機(jī)械設(shè)備的作用下碾壓軟基路面，機(jī)械碾壓方式有著均勻性優(yōu)勢，但對工序提出較高要求，且施工成本較高[1]。

3.3 軟土補(bǔ)強(qiáng)加固法

補(bǔ)強(qiáng)就是對軟土性能做出優(yōu)化，常見方法主要如下：

打樁補(bǔ)強(qiáng)法。將木樁插入軟土內(nèi)，利用木樁提升土層的承載能力，樁基能夠壓緊軟土層，改良其力學(xué)性能，提升土壤承壓能力。施工中樁多為鋼筋混凝土樁或碎石樁，碎石樁由石屑、碎石以及粉煤灰構(gòu)成，材料的黏結(jié)強(qiáng)度較大；鋼筋混凝土樁需要對稱布置，布樁形狀主要有三角形和矩形兩種。

外材料補(bǔ)強(qiáng)方法。將摻合料填入軟土內(nèi)，使軟土層產(chǎn)生流動性，在黏性方面有所提升。

以上軟土路基處理的方法可根據(jù)現(xiàn)場實際地形、地質(zhì)等情況選用最為經(jīng)濟(jì)合理的處理方法[2]。

4 案例分析

本次以竹嶼再生水廠周邊路網(wǎng)工程(一期)為例，一期工程包括開拓南路、信義路兩條路，道路等級均為城市次干路。根據(jù)《竹嶼再生水廠周邊路網(wǎng)工程巖土工程詳細(xì)勘察報告》可知，道路設(shè)計范圍內(nèi)均有不同厚度的液化砂層及軟弱土層，為保證路基填筑順利進(jìn)行，減小工后沉降和過大的差異沉降，本次結(jié)合各路段不良地質(zhì)厚度、周邊構(gòu)筑物及路內(nèi)管線實施情況，對開拓南路和信義路范圍內(nèi)的不良地質(zhì)采用分段、分方案處理。

4.1 道路沿線地質(zhì)情況概述

據(jù)本次鉆探揭露，勘探深度內(nèi)地層結(jié)構(gòu)由人工填土層（Q4ml）、第四系全新統(tǒng)沖海積層（Q4al+m）及基巖燕山早期侵入巖[γ52(3)c]花崗巖及風(fēng)化帶組成。根據(jù)勘察結(jié)果可知，勘察范圍內(nèi)的特殊性巖土為人工填土、液化砂土、軟土及風(fēng)化巖，具體分述如下。

4.1.1 人工填土

道路沿線范圍內(nèi)人工填土，松散狀為主，密實度不均，自穩(wěn)能力差或較差，基槽開挖時易崩塌，且未完成自重固結(jié)，填砂層在7 度地震作用下會產(chǎn)生砂土液化，設(shè)計及施工時需考慮負(fù)摩阻力及液化對樁基承載力及變形的影響。填石層對水泥攪拌樁、高壓旋噴樁成樁影響較大，對分布于地表的填石層施工前建議挖除，對于填石埋深較大地段施工時需采用引孔措施。

4.1.2 液化砂土

根據(jù)對場地內(nèi)20m 深度范圍內(nèi)分布的填砂①1、砂混淤泥②1、細(xì)砂②2-1、細(xì)砂②2、細(xì)砂②3 這5 層液化判定結(jié)果，上述砂層均為液化砂層，液化指數(shù)較高層段的主要為上部填砂①1、砂混淤泥②1、細(xì)砂②2-1 層段，對于本項目抗液化措施應(yīng)綜合考慮各道路沿線上部分布的填土及淤泥質(zhì)土等軟土層分布情況，建議采用換土法、擠密碎石樁、水泥攪拌樁、高壓旋噴樁等地基加固的處理措施。對填砂①1、砂混淤泥②1、細(xì)砂②2-1 層進(jìn)行加固，部分消除液化沉陷，細(xì)砂②2、細(xì)砂②3 層可不采取上述加固措施，但需對各道路、管線、橋梁等建構(gòu)筑物加強(qiáng)基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的剛度。

4.1.3 軟土

根據(jù)勘察結(jié)果，道路沿線埋藏的軟土為淤泥質(zhì)土層，具有天然含水量大，孔隙比大，有機(jī)質(zhì)含量較高，壓縮性高，強(qiáng)度低，滲透系數(shù)較小的特點。

4.1.4 風(fēng)化巖

場地廣泛分布的全、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，浸水后易軟化、崩解，強(qiáng)度急劇降低，穩(wěn)固性較差。各風(fēng)化層巖面起伏變化大，樁基施工時應(yīng)注意其所帶來的不利影響。

4.2 軟土路基具體處理推薦方案

軟土路基處理方法較多，本工程本著“技術(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理、施工上可行”的方案比選原則，經(jīng)綜合分析后，推薦的軟基處理設(shè)計方案為：對于軟土深度較小路段（0～4m），推薦采用換填處理方案；對于軟土深度較淺路段（4～10m），推薦采用碎石樁方案；對于軟土深度較深路段（10～30m），推薦采用PST 預(yù)應(yīng)力管樁方案；對于軟土深度較深路段（30～40m），推薦采用PHC 預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁方案；結(jié)合各路段不良地質(zhì)厚度、周邊構(gòu)筑物及路內(nèi)管線實施情況，對范圍內(nèi)的不良地質(zhì)采用分段、分方案處理。

4.3 軟基處理施工技術(shù)要求

4.3.1 碎石樁施工要求

應(yīng)用振動沉管成樁方法，提前做好成樁擠密性試驗，施工時按照要求確定樁長、間距、樁徑以及碎石灌入量等參數(shù)，同時保證擠壓均勻性與樁身施工連續(xù)性。選用粒徑在19～63mm 的硬質(zhì)巖碎石和礫石作為成樁材料，可以在其中加入砂，但材料的含泥量不能超過10%。樁內(nèi)材料的充盈系數(shù)保持在1.3 左右，按照沉管和擠密情況控制碎石的填入量與擠壓次數(shù)，在樁管內(nèi)灌入碎石，使用振動器錘擊，控制拔管速度為每分鐘1.5m，確保碎石在管內(nèi)擠密效果良好。如果碎石灌入量低于設(shè)計值，導(dǎo)致工程無法順利下料，可以在管中加入適當(dāng)?shù)乃?/p>

4.3.2 PST 樁和PHC 樁施工要求

應(yīng)用混凝土勁性體樁與預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁進(jìn)行軟土地基施工，相關(guān)參數(shù)要求見表2 數(shù)據(jù)。施工時需做好地質(zhì)物探工作，按照地層的實際情況做出施工調(diào)整，實現(xiàn)軟基路面動態(tài)化加固設(shè)計。沉樁—接樁—送樁—驗樁等均要參照相關(guān)施工技術(shù)規(guī)范及要點要求后方可進(jìn)行下一步驟。

表2 PST 樁和PHC 樁施工力學(xué)性能參數(shù)

5 其他土木合成材料應(yīng)用

不光是軟土地基，土木合成材料也可以用在眾多道路施工中，這是因為部分道路軟基加固處理工作需要從深層次展開。土木合成材料特點鮮明，作用力明顯，適應(yīng)性較強(qiáng)，在加固的樁頂上設(shè)置墊層，將土木合成材料鋪設(shè)在墊層上，確保道路荷載趨于穩(wěn)定平衡，且不會受某處樁負(fù)荷太大的情況影響。不僅如此，土木合成材料的應(yīng)用在一定程度上可以規(guī)避道路沉降問題，應(yīng)用土工布進(jìn)行現(xiàn)場施工，提前對場地勘察研究，了解土壤質(zhì)量情況，結(jié)合道路施工環(huán)境與軟土地基含水量采取加固技術(shù)，以振搗的方式將土木合成材料填入路面，強(qiáng)化軟基路面建設(shè)質(zhì)量。

6 結(jié)語

總而言之，針對軟土地基不同情況采用經(jīng)濟(jì)合理的加固處理技術(shù)可以提升施工質(zhì)量，使路面更為平整，為人們安全出行提供舒適體驗。根據(jù)特殊路基施工要求進(jìn)行道路軟基加固，發(fā)揮碎石樁與預(yù)應(yīng)力管樁等加固技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，最大限度上提升路基的穩(wěn)定性和承載能力。