吳水平

（廣東省建科建筑設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 深圳 510170）

0 引言

珠三角地區(qū)由于氣候濕潤(rùn)，降水量大，加上其他因素的影響，存在著大面積的深厚淤泥質(zhì)軟土層，隨著城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，市政道路建設(shè)需在不利的場(chǎng)地條件下填筑路基，為滿(mǎn)足相應(yīng)的防洪需求，填筑高度在3～5m不等，通常采用較為經(jīng)濟(jì)的真空聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù)處理軟基，但難以滿(mǎn)足市政道路較高填方邊坡的穩(wěn)定性，必須采取相應(yīng)的措施進(jìn)行加固。

以某市的市政道路為例，對(duì)路基填方邊坡加固施工實(shí)踐進(jìn)行詳細(xì)闡述。該市西側(cè)路至現(xiàn)狀主干路長(zhǎng)約0.758km、路寬24m，理工學(xué)院西側(cè)路（自理工學(xué)院南側(cè)路至理工學(xué)院北側(cè)路）長(zhǎng)約0.971km、路寬24m。市政道路存在淤泥層，厚度約為10m，采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓處理，路基填筑高度最高達(dá)5m。為保證隔水防滲及兩側(cè)邊坡穩(wěn)定，道路兩側(cè)采用水泥攪拌樁墻進(jìn)行處治。

1 工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

擬建場(chǎng)地原始地貌屬于海積地貌，場(chǎng)地周邊三面環(huán)山、一側(cè)臨水，場(chǎng)地現(xiàn)狀多為魚(yú)塘，局部已經(jīng)回填，地形較平坦、開(kāi)闊。本次勘察期間，測(cè)得各鉆孔地面高程在-0.5～4.7m之間。

1.2 場(chǎng)地巖土分布及其特征

根據(jù)鉆探揭露，場(chǎng)地內(nèi)地層自上而下依次為：人工填土層（Q4ml）、第四系海積層（Q4m）、第四系海陸交互沉積層（Q4mc）、第四系沖洪積層（Q4al+pl）和第四系殘積層（Qel）；下伏基巖為侏羅系燕山期（J3γ）全風(fēng)化～中風(fēng)化花崗巖。各巖土層的成因、巖性、工程地質(zhì)特征、埋藏深度和風(fēng)化程度分述如下：道路沿線(xiàn)路基下部地層分別為①1素填土、①2填石、②1淤泥、②2和③3淤泥質(zhì)砂、③2淤泥質(zhì)土、④1黏土、④2粉質(zhì)黏土、④3礫砂、⑤礫質(zhì)黏性土和⑥1強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。人工填土、淤泥、淤泥質(zhì)砂和淤泥質(zhì)土為軟弱土層，埋深1.0～18.8m，厚度大、變化大，不得直接作為擬建路基持力層，需進(jìn)行地基處理，處理后經(jīng)檢驗(yàn)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的地基才可作為擬建道路路基持力層。

本工程場(chǎng)地是由魚(yú)塘回填而來(lái)，存在大量的淤泥質(zhì)土，因此特殊路基路段主要為淤泥質(zhì)軟土地基，南、西側(cè)路軟土底高程最低為-10.33m。

2 路基處理方案

2.1 南、西側(cè)路路基處理方案

考慮到軟土厚度、工期、造價(jià)等多方面因素，本次南、西側(cè)路基處理采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法。

本工程中的真空聯(lián)合堆載預(yù)壓為直排式真空聯(lián)合堆載預(yù)壓，相對(duì)于普通的真空聯(lián)合堆載預(yù)壓，減少了中粗砂排水墊層，造價(jià)更低，并降低了真空損耗，抽真空效果相對(duì)更好。

除特殊要求的回填材料（如石屑?jí)|層、碎石墊層）外，其余所有回填料均須滿(mǎn)足道路路基填料要求。

2.1.1 施工工序

施工工序?yàn)椋夯靥铋_(kāi)山土石→場(chǎng)地整平→鋪設(shè)石屑?jí)|層→布設(shè)塑料排水板→布置射流泵及真空吸水管網(wǎng)→布設(shè)黏土密封墻及水泥攪拌樁墻→設(shè)置壓膜溝和密封膜→真空聯(lián)合堆載預(yù)壓加載→強(qiáng)夯后滿(mǎn)夯并振動(dòng)、碾壓、整平→檢測(cè)驗(yàn)收。

2.1.2 分級(jí)加載計(jì)劃

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)及地勘數(shù)據(jù)，淤泥固結(jié)系數(shù)取Cv=Ch=0.6×10-3cm2/s，插板間距為1.0m×1.0m。排水板底部為不透水層，排水板打穿受壓土層，分級(jí)加載，加載詳情如表1所示。

表1 加載計(jì)劃

平均滿(mǎn)載天數(shù)推算結(jié)果如表2所示。

表2 平均滿(mǎn)載天數(shù)推算結(jié)果

2.1.3 地基處理技術(shù)方案

在真空預(yù)壓區(qū)回填開(kāi)山土石至1.50m后進(jìn)行場(chǎng)地整平，然后在場(chǎng)地兩側(cè)施作水泥攪拌樁墻，并布設(shè)排水板，安裝直排式真空預(yù)壓水平排水系統(tǒng)。排水板采用B型原生排水板，間距1.0m，長(zhǎng)度約為8～15m，需穿透天然泥面下的淤泥層，進(jìn)入硬土層約0.5m。水平排水系統(tǒng)布置完成后，在3層密封膜上下分別鋪設(shè)0.3m厚的石屑?jí)|層，經(jīng)抽真空穩(wěn)定后，繼續(xù)堆載。堆載采用分級(jí)堆載的方式，堆載填料材料須滿(mǎn)足路基填料要求，滿(mǎn)載預(yù)壓120d后卸除荷載，根據(jù)場(chǎng)區(qū)內(nèi)鉆孔資料計(jì)算，地基平均總沉降約為1.5m。

堆載預(yù)壓結(jié)束后，需經(jīng)過(guò)試夯，再進(jìn)行強(qiáng)夯并滿(mǎn)夯碾壓整平，強(qiáng)夯能級(jí)為1000kN·m，采用卸載料作為強(qiáng)夯補(bǔ)填料。圖1、圖2分別為南、西側(cè)路基真空聯(lián)合堆載預(yù)壓處理平面、橫斷面圖。圖3為水泥攪拌樁墻布置平面圖。

圖1 南、西側(cè)路真空聯(lián)合堆載預(yù)壓處理平面圖（單位：m）

圖2 南、西側(cè)路真空聯(lián)合堆載預(yù)壓處理橫斷面圖（單位：cm）

圖3 水泥攪拌樁墻布置平面示意圖（單位：m）

3 路基邊坡穩(wěn)定性計(jì)算分析

本段路基采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓處理，道路兩側(cè)采用水泥攪拌樁墻作為隔水防滲及邊坡加固措施。路基邊坡穩(wěn)定性計(jì)算過(guò)程如下。

3.1 計(jì)算參數(shù)

根據(jù)本項(xiàng)目勘察報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，外側(cè)水位為0.5m；原泥面高程為-0.5m；堆載土厚度為5m；水泥攪拌樁直徑為550mm，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.8MPa；施工荷載為10kPa，使用期路面荷載為20kPa。

淤泥參數(shù)均采用固結(jié)快剪值，水泥攪拌樁內(nèi)部淤泥參數(shù)采用固結(jié)快剪值的90%。

堆載邊坡坡率均采用1∶1.5，第一層堆載底部寬度取25m，分3級(jí)堆載，坡高共計(jì)1.5m+2m+1.5m=5m，水頭取+2.0m。

土層數(shù)為5，土層參數(shù)詳見(jiàn)表3。其他巖土材料屬性參數(shù)見(jiàn)表4。

表3 土層參數(shù)

表4 巖土材料屬性參數(shù)

3.2 計(jì)算模型

采用PLAXIS軟件有限元法進(jìn)行計(jì)算，分別使用了兩種地質(zhì)模型：沒(méi)有素填土層的模型（最差地質(zhì)條件）和包含3m素填土層的模型。采用分步施工的方式進(jìn)行模擬計(jì)算，具體步驟如表5所示。

表5 有限元計(jì)算步驟

表5 （續(xù)）

3.3 計(jì)算結(jié)果

本次有限元模擬共進(jìn)行了5個(gè)工況的計(jì)算，邊坡整體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果如表6所示。

表6 邊坡整體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

限于篇幅，本文僅給出模型5的計(jì)算圖，見(jiàn)圖4。

圖4 使用雙排水泥攪拌樁-附加路面荷載后參數(shù)折減法計(jì)算破壞面

采用含素填土層、使用雙排水泥攪拌樁的模型，完成第三層堆載并施加路面荷載（20kN/m2）后，經(jīng)計(jì)算得邊坡安全系數(shù)γ=1.44，滿(mǎn)足規(guī)范要求。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，計(jì)算參數(shù)的取值主要依據(jù)勘察報(bào)告，較為合理，采用有限元法計(jì)算得出邊坡穩(wěn)定性滿(mǎn)足《城市道路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 194—2013）正常工況下的使用要求。真空堆載預(yù)壓處理后，路基沉降量在規(guī)范允許范圍內(nèi)。該路基處理方法較為常規(guī)，在工期允許的情況下較為經(jīng)濟(jì)、合理。本次真空預(yù)壓路基處理過(guò)程中，填方邊坡高度達(dá)到5m，采用雙排水泥攪拌樁墻，取得了較好的效果，可為今后類(lèi)似項(xiàng)目提供參考。