肖時輝，周波，王虎，周岳，祝必仁，李偉鵬

（1. 珠海大橫琴股份有限公司，廣東 珠海510089；2. 中國鐵建港航局集團有限公司，廣東 珠海510089；

1 引言

珠海地區(qū)廣泛分布著海相沉積軟土，其分布范圍和厚度以珠海西區(qū)和橫琴新區(qū)的濱海相軟土最為突出[1]。該地區(qū)軟土強度低、壓縮性大、滲透性差[2]，且具有深厚的特點，這是該地區(qū)軟土地基處理必須考慮的區(qū)域特性[3]，工程建設(shè)時必須妥善處理其強度、變形和穩(wěn)定性問題[4]。

深厚軟土作為路基的處理技術(shù)主要有排水固結(jié)法[5-6]和復合地基法[7]。排水固結(jié)法通過排除土體內(nèi)孔隙水，增加土顆粒的接觸，改善土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，事先使得軟土排水固結(jié)，達到變形穩(wěn)定和提高承載力的目的。復合地基法通過土體內(nèi)設(shè)置樁體，如素混凝土樁[8]、水泥土攪拌樁[9]等，形成樁土共同受力，達到承載力要求，同時減小荷載作用下的變形。也有先采用排水固結(jié)法預處理，后再采用復合地基的處理方式。

本文以橫琴新區(qū)國際居住區(qū)市政基礎(chǔ)設(shè)施及配套工程（S3 片區(qū)）的3 條城市道路深厚軟土路基處理為工程背景，闡述了真空聯(lián)合堆載預壓法和雙向水泥土攪拌樁復合地基在深厚軟土路基處理中設(shè)計、施工實踐，并利用施工監(jiān)測、土工試驗和原位測試等手段分析評價了處理效果，可為深厚軟土處理的設(shè)計施工提供一定的借鑒作用。

2 工程背景

項目位于橫琴國際居住區(qū)S3 片區(qū)，區(qū)域包含3 條城市道路分別為D 路（次干路）、F 路（支路）和S 路（支路），道路總長為3.41 km。

場地地下水與河流水水力聯(lián)系密切，旱季時，地下水補給河流，雨季時，河流補給地下水。根據(jù)巖土成因、地質(zhì)年代、巖性和工程特性等，場地地層巖性可分為第四系人工填土層（Q4ml）、第四系海陸交互相沉積層（Q4mc）、第四系沖洪積層（Q4al+pl）、第四系殘積層及燕山三期基層（γ52(3)）。由上到下依次描述如下：

第1-1 層素填土（Q4ml）：由砂土組成，局部地段含黏性土、粉土或少量碎塊，新近人工填土，吹填年限＜1 年，未固結(jié)層，揭露平均厚度為3.38 m，標準貫入擊數(shù)平均值為2.9 擊。

第1-2 層雜填土（Q4ml）：主要由碎石土及拋石組成，充填砂土或黏性土，碎塊及拋石粒徑約2～15 cm，成分為磚塊及混凝土等，新近人工填土，堆積年限＜1 a，未固結(jié)，揭露平均厚度為4.31 m。

第2-3 層淤泥（Q4mc）：灰黑色，深灰色，流塑狀，豎向排水固結(jié)系數(shù)、徑向排水固結(jié)系數(shù)分別為1.70×10-3cm2/s 和1.70×10-3cm2/s，揭露平均厚度為24.02 m。

第3-1 層粉質(zhì)黏土（Q4al+pl）：土黃色，灰白色，灰黃色，褐紅色等，可塑狀，局部硬塑狀，干強度中等，韌性中等，黏性較好，揭露平均厚度為4.33 m，標準貫入擊數(shù)平均值為10 擊。

第3-2 層淤泥質(zhì)黏土（Q4al+pl）：灰黑色，深灰色，流塑狀，局部軟塑狀，局部含少量粉砂，揭露平均厚度為4.87 m。

第5-2 層強風化花崗巖（γ52(3)）：褐黃斑色，灰白斑色，灰褐斑色等，半巖半土狀，碎塊狀，巖石結(jié)構(gòu)大部分被破壞，遇水易軟化崩解，手折易斷，為極軟巖，揭露平均厚度5.57 m，標準貫入擊數(shù)平均值為42.6 擊。

其典型的地質(zhì)剖面如圖1 所示，場地分布深厚軟土，平均厚度達到了24.0 m，深厚軟土地基的強度和變形是本工程需要解決和控制的問題，也是珠江口西岸濱海地區(qū)進行市政建設(shè)面臨的共同難點。

圖1 工程場地典型的地質(zhì)剖面

3 軟土路基處理技術(shù)方案與施工

軟土路基處理采用的技術(shù)標準：路面設(shè)計使用年限（15 a）內(nèi)工后沉降≤50 cm；小型構(gòu)筑物（箱涵、人行通道）工后沉降≤30 cm；淤泥固結(jié)度≥90%；地基承載力要求：道路≥100 kPa。

根據(jù)本工程不同路段軟土路基的特點，具體的軟土路基處治技術(shù)方案和施工如下。

1）一般路基段：真空聯(lián)合堆載預壓法處理

采用C 形塑料排水板，正方形布置，間距1.0 m，一般打設(shè)深度按軟土層底標高控制，最大不超過25 m，處理寬度控制在道路紅線以外10 m；膜下真空壓力≥80 kPa，抽真空120 d 后利用路堤自重（≤3 m）作為預壓荷載；密封墻采用雙排黏土密封墻，具體設(shè)計如圖2 所示。以F 路真空聯(lián)合堆載預壓為例，排水板打設(shè)深度最大25 m，在開始抽真空一周后膜下真空度穩(wěn)定在88～89 kPa，抽真空時間從2019 年12 月9 日持續(xù)至2020 年6 月14 日。

圖2 真空聯(lián)合堆載預壓處理斷面設(shè)計

真空聯(lián)合堆載預壓期間在預壓兩側(cè)布置的深層測斜管變形趨勢表明其顯著影響深度達到了12 m，累計深層水平變形達到了8～18 cm。同時布置了淺層沉降板對軟基處理淺層沉降進行監(jiān)測，根據(jù)三點法利用實測變形與時間關(guān)系曲線按下式可推算最終豎向變形量Sf：

式中，S1，S2，S3為加荷停止后時間t1，t2，t3相應的豎向變形量，且取t2-t1＝t3-t2。

通過真空聯(lián)合堆載預壓停止時的豎向變形量和推算的最終豎向變形差值可以預估軟基處理后的工后沉降量，同時根據(jù)固結(jié)度的定義，可以得到通過真空聯(lián)合堆載預壓停止的固結(jié)度U，表達式為：

式中，St為真空聯(lián)合堆載預壓停止時的豎向變形量。

根據(jù)軟土路基處理淺層沉降的監(jiān)測結(jié)果，選用真空聯(lián)合堆載預壓后期的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，依據(jù)式（1）和式（2）推算出的最終變形量、工后沉降和固結(jié)度如表1 所示。監(jiān)測點CJ01 和CJ02 固結(jié)度滿足≥90%的要求，監(jiān)測點CJ03 固結(jié)度為88%，接近固結(jié)度要求；預測的工后沉降全部滿足≤50 cm 的設(shè)計要求。但應注意的是，該路段部分軟土厚度超過25 m，排水板并沒有打穿軟土層，需要長期監(jiān)測才能獲得準確的工后沉降資料，且需關(guān)注其不均勻沉降情況。

表1 工后沉降和固結(jié)度分析

2）一般路基與現(xiàn)狀構(gòu)筑物過渡段：由于真空聯(lián)合堆載預壓會對臨近構(gòu)造物造成影響，在與現(xiàn)狀道路相接處以及構(gòu)造物附近采用復合地基；同時淤泥較深，且含水量均值達到了62.5%，十字板抗剪強度小于20 kPa，經(jīng)分析采用CFG 樁成樁質(zhì)量較差，而雙向水泥攪拌樁處理深度較深，處理效果較單向水泥攪拌樁較好，因此采用雙向水泥攪拌樁處理方案。

攪拌樁樁徑50 cm，按正三角形布設(shè)，樁間距1.3 m，樁長平均18.6 m，設(shè)計要求28 d 單樁承載力不少于35 kN，90 d 單樁承載力不小于60 kN。所用水泥漿水灰比為0.60，水泥摻量19.7%，樁材料用量70 kg/m，滿足設(shè)計基本要求，如圖3 所示。

圖3 雙向水泥攪拌樁復合路基斷面設(shè)計

3）小型構(gòu)筑物（涵洞等）段，完成軟土路基處理后再進行反開挖施工；在管線位置，樁頂標高在管線底標高以下0.5 m，攪拌樁實施完成后進行反開挖實施褥墊層、路基、路面。

4 處理效果分析

4.1 聯(lián)合堆載預壓法處理前后軟土物理力學性能對比分析

軟土路基處理后，在場地布置取樣孔，每1.0 m 取樣一個判別加固效果。真空聯(lián)合堆載預壓加固前后淤泥層物理力學指標如表2 所示，經(jīng)過排水固結(jié)后淤泥層的定名由淤泥變?yōu)榱擞倌噘|(zhì)土，其含水率和孔隙比分別減小了31.88%和34.60%，黏聚力、內(nèi)摩擦角和壓縮模量分別增長了32.31%，109.68%和42.86%，加固效果明顯。其中內(nèi)摩擦角增長達到了一倍以上，這說明排水后孔隙比減小，固體顆粒接觸增加顯著。

表2 處理前后軟土物理力學參數(shù)對比

對F 路真空聯(lián)合堆載預壓處理后軟土路基進行十字板原位試驗檢測，從淤泥層頂面以下1 m 處開始，間隔1 m 進行測試。測試結(jié)果如表3 所示，根據(jù)JTG/T D31-02—2013《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)細則》有關(guān)規(guī)定，處理后軟土屬中等靈敏性軟土，軟土路基應避免大幅擾動，特別是在路側(cè)基坑作用下，應采取變形控制措施，防止過大變形的發(fā)生。

表3 處理后軟土十字板測試結(jié)果

4.2 雙向水泥攪拌樁的檢測結(jié)果

雙向水泥攪拌樁進行鉆芯法和單樁承載力能力檢測，鉆芯法檢測結(jié)果表明芯樣呈柱狀，大部分完整，局部破碎，樁身完整性類別為Ⅱ類，芯樣試件抗壓強度代表值為3.2～6.2 MPa，達到設(shè)計要求。雙向水泥土攪拌樁在最大試驗荷載120 kN 作用下，壓力穩(wěn)定，各樁樁頂總沉降量范圍為0.78～29.18 mm，Q-s 曲線（壓力-位移曲線）平緩，無陡降段，s-lg t 曲線（位移-時間對數(shù)曲線）呈平緩規(guī)則排列，單樁承載力特征值不小于60 kN，達到設(shè)計要求。

5 結(jié)語

采用真空聯(lián)合堆載預壓法處理橫琴新區(qū)深厚淤泥（質(zhì)）土的工程實例表明，在6 個月抽真空作用下其固結(jié)度能達到90%；加固后物理力學性能提升明顯，內(nèi)摩擦角增長比例最大，達到了一倍以上；同時處理后淤泥質(zhì)土屬中等靈敏性軟土，應避免大幅擾動，防止軟土路基過大變形的發(fā)生。

深厚淤泥（質(zhì)）土中雙向水泥攪拌樁成樁質(zhì)量高，檢測項目全部滿足設(shè)計要求。深厚軟土處理中，在真空聯(lián)合堆載預壓影響范圍內(nèi)存在臨近構(gòu)造物，雙向水泥攪拌樁復合地基是一個很好的替代方案。

地基承載力檢測均滿足設(shè)計要求，但因軟土深厚，存在處理深度不夠和不可忽略的次固結(jié)變形，長期的沉降監(jiān)測才能獲得深厚軟土路基工后變形規(guī)律。