摘要 長(zhǎng)江沿岸的圩區(qū)分布有厚度較大的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，呈軟塑或流塑狀態(tài)，承載力低，工程性質(zhì)差，在該地區(qū)修建高等級(jí)公路，如果路基處理不當(dāng)，就會(huì)造成沉降、塌方等病害。文章結(jié)合該地區(qū)軟土的地質(zhì)特點(diǎn)，從軟土路基處理設(shè)計(jì)原則、標(biāo)準(zhǔn)以及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)必選等方面進(jìn)行探討，以期為該地區(qū)公路軟土路基處理設(shè)計(jì)方案的擬定提供參考。

關(guān)鍵詞 公路；軟土地基、處理；設(shè)計(jì)方案

中圖分類號(hào) U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2023）07-0066-03

0 引言

由于軟土地基具有強(qiáng)度低、壓縮性高和縮水性很小等特性，因此在軟土地基上修建公路，必須重視地基的變形和穩(wěn)定問(wèn)題。這些問(wèn)題如果不能夠妥善處理，就會(huì)產(chǎn)生不同程度的路基失穩(wěn)及結(jié)構(gòu)開裂等情況。目前針對(duì)公路軟弱地基有很多不同的處理方案。該文主要結(jié)合G347普濟(jì)圩段軟土地基的情況做一些設(shè)計(jì)方案的探討。

1 工程概況

G347普濟(jì)圩段起點(diǎn)與無(wú)為段銜接，跨越橫埠新后河后，穿越普濟(jì)圩一分場(chǎng)到達(dá)北埂村，后沿省道S227走廊帶，與樅陽(yáng)段銜接，項(xiàng)目全長(zhǎng)14.981 km。根據(jù)室內(nèi)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果及綜合分析后，擬建場(chǎng)地地基土的力學(xué)指標(biāo)如表1所示，不可直接作為路基及涵洞基礎(chǔ)持力層，需采取有效措施進(jìn)行處理并達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可作為路基及涵洞基礎(chǔ)持力層。

2 設(shè)計(jì)方案比選——軟基處理方案分析

2.1 超載預(yù)壓方案

加載預(yù)壓主要是利用臨時(shí)堆填土石等方法對(duì)地基加載預(yù)壓，使軟弱土層逐步發(fā)生固結(jié)變形，地基強(qiáng)度逐步增長(zhǎng)。在工程實(shí)踐中，堆載材料選用多為土或砂石料，也可結(jié)合項(xiàng)目沿線地材的分布情況采用其他材料。

方案分析：超載預(yù)壓需大量土石方，且預(yù)壓時(shí)間需控制，該項(xiàng)目處于平原圩區(qū)，取借土困難，且項(xiàng)目工期要求緊，所以不適用于該項(xiàng)目。

2.2 加筋墊層（置換法）方案

加筋墊層（置換法）主要是將厚度不大的軟弱土層部分或全部挖除，然后置換為強(qiáng)度較大的石塊、碎石等性能穩(wěn)定材料[1]，并壓實(shí)至滿足設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度。

方案分析：考慮到該項(xiàng)目大多路段處于江河圩區(qū)，地下水位較高，采用此種方案需降低所在區(qū)域地下水位的高度，同時(shí)由于軟土層需挖除，施工過(guò)程中借土和棄土工程量都比較大，而由于位于圩區(qū)，很難找到借土和棄土的地方，使處理費(fèi)用增加、工期拖長(zhǎng)。另外，軟土層開挖后，為了提高基底的承載力，形成一層硬殼層，以便于施工機(jī)械操作，底部需拋入大量片石后才能分層回填換填材料，施工難度大，成本較高，可能存在施工質(zhì)量不均等。

2.3 真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法是排水固結(jié)法

真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法[2]是指通過(guò)借助抽真空泵和埋設(shè)在土層中的管道將不透氣專用密封膜下土體間的空氣抽出，使土中孔隙水產(chǎn)生負(fù)的孔隙壓力和孔壓差，而達(dá)到土體排水壓密的效果。

方案分析：真空堆載聯(lián)合預(yù)壓法雖然能為軟基處理縮短處理工期，但是由于該方法造價(jià)較高，在安徽省無(wú)成熟的類似項(xiàng)目成功經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)堆載需要大量土石方，該項(xiàng)目位于圩區(qū)且里程較長(zhǎng)，取土困難，故不推薦采用此方案。

2.4 復(fù)合地基處理方案

目前常用復(fù)合地基處理方案按成樁所采用的材料不同可以分為以下四種形式：

（1）碎石樁：碎石樁成樁工藝有振沖法和振動(dòng)沉管擠密法。振沖法形成大量泥漿難以處置，不環(huán)保，基本不采用。振動(dòng)沉管擠密法形成樁徑宜為0.5 m，樁距不宜大于1.8 m，需消耗大量碎石，相對(duì)于其他方案費(fèi)用較高，因此該次不推薦采用。

（2）CFG樁：為挖孔灌注樁，持力層地下水位以下則難以成孔，位于軟基段容易出現(xiàn)塌孔，且需要大量勞動(dòng)力，因此，該次不推薦采用。

（3）水泥攪拌樁：利用攪拌樁機(jī)將固化劑水泥等噴入土體并充分?jǐn)嚢瑁顾嗯c土發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，從而使軟土硬結(jié)以達(dá)到提高地基強(qiáng)度的目的。目前，施工工藝較成熟，在安徽省有較多相關(guān)類似項(xiàng)目成功案例。

（4）剛性樁（PHC管樁）：在軟土中加入剛性樁作為增強(qiáng)體，通過(guò)樁帽和褥墊層使樁與樁間土共同承擔(dān)上部荷載，而形成的復(fù)合地基[3]。剛性樁具有單樁承載力高、產(chǎn)品規(guī)格齊全、工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、施工質(zhì)量易控制、監(jiān)測(cè)方便、施工周期短、現(xiàn)場(chǎng)無(wú)污染、經(jīng)濟(jì)性好、沉降小的優(yōu)點(diǎn)。

3 設(shè)計(jì)方案的分析計(jì)算

3.1 一般路基段處理方案分析

一般路堤段填土高度較小，地質(zhì)條件相近，但軟土深度分布不均勻，工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)為0.3 m，地基承載力要求130 kPa。考慮到該項(xiàng)目區(qū)域取棄土條件，從施工工藝、便于質(zhì)量控制以及節(jié)約工期的角度出發(fā)，該次不再考慮超載預(yù)壓和塑料排水插板方案，僅對(duì)加筋墊層方案和復(fù)合地基方案進(jìn)行技術(shù)分析，選擇軟土深度小于15 m和軟土深度大于15 m兩種路段分別計(jì)算，并選擇一般路堤段填高最高段為計(jì)算路段。一般路堤段填土高度最高路段平均值為5.5 m，地質(zhì)情況自上而下為平均15 m厚軟土，下臥三、四層淤泥質(zhì)粉土層。

3.1.1 加筋墊層方案

采用片石+碎石換填，換填厚度為3.0 m，底部100 cm可用大的片塊石，防止下沉。

3.1.2 復(fù)合地基方案

（1）對(duì)于3 m＜軟弱土深度≤15 m的一般路段。①水泥攪拌樁方案：采用水泥攪拌樁處理方案，濕法施工，樁必須打穿軟土層，進(jìn)入持力層至少50 cm以上。在樁頂做50 cm厚碎石墊層，用于調(diào)整樁頂應(yīng)力的分布，為加強(qiáng)樁頂墊層強(qiáng)度，于墊層中部及頂面鋪設(shè)一層雙向土工格室。②剛性樁（PHC管樁）方案：采用PHC管樁處理方案，樁基選用PHC 400（95）管樁，樁長(zhǎng)須打穿軟土層，進(jìn)入持力層至少50 cm，樁頂設(shè)置30 cm厚，120 cm×120 cm的C30混凝土樁帽。在樁帽頂面設(shè)置碎石墊層，加強(qiáng)樁頂墊層強(qiáng)度，更好地發(fā)揮其調(diào)整樁頂應(yīng)力分布的作用，并在墊層中部鋪設(shè)高強(qiáng)土工格室[4]。

（2）對(duì)于軟土深度＞15 m路段。①水泥攪拌樁方案：采用水泥攪拌樁處理方案，濕法施工，樁基未穿透軟土層，攪拌樁進(jìn)入軟土長(zhǎng)度均為15 m（懸浮樁）。在樁頂做50 cm厚碎石墊層，用于調(diào)整樁頂應(yīng)力的分布，為加強(qiáng)樁頂墊層強(qiáng)度，墊層中部及頂面鋪設(shè)一層雙向土工格室。②剛性樁（PHC管樁）方案：采用PHC管樁處理方案，樁基選用PHC A400（95）管樁，樁長(zhǎng)須打穿軟土層，進(jìn)入持力層至少50 cm，樁頂設(shè)置30 cm厚，120 cm×120 cm的C30混凝土樁帽。在樁帽頂面設(shè)置碎石墊層，加強(qiáng)樁頂墊層強(qiáng)度，更好地發(fā)揮其調(diào)整樁頂應(yīng)力分布的作用，并在墊層中部鋪設(shè)高強(qiáng)土工格室。

3.2 橋坡段處理方案分析

3.2.1 情況介紹

考慮到該項(xiàng)目區(qū)域取棄土條件，從施工工藝、便于質(zhì)量控制、節(jié)約工期的角度出發(fā)，該次不再考慮超載預(yù)壓和塑料排水插板方案，僅對(duì)加筋墊層方案和復(fù)合地基方案進(jìn)行技術(shù)分析。

3.2.2 處治方案

淺層換填，換填深度為2.1 m，材料采用碎石，底部采用60 cm厚片石。該次對(duì)處理效果較好、經(jīng)濟(jì)適用的三種復(fù)合地基處理方案（水泥攪拌樁、釘型雙向水泥攪拌樁、PHC管樁）進(jìn)行比選。

（1）直徑50雙向水泥攪拌樁：樁徑50 cm，樁間距1～1.3 m，樁頂層位置滿鋪50 cm厚碎石墊層，墊層頂面滿鋪一道雙向土工格室，采用欠載預(yù)壓，預(yù)壓期6個(gè)月。

（2）釘型雙向水泥攪拌樁：橋涵A區(qū)全樁直徑1 m，樁距2.0 m，其他分區(qū)上部擴(kuò)大頭樁徑1 m，長(zhǎng)度為5 m，長(zhǎng)度根據(jù)軟土厚度確定，B區(qū)樁距2.0 m，C、D和一般路段樁距2.0 m，設(shè)置50 cm碎石墊層和一道土工格室，采用欠載預(yù)壓，預(yù)壓期6個(gè)月。

（3）PHC管樁：樁徑400 mm，壁厚95 mm。橋梁A區(qū)樁距2.4 m，其他分區(qū)樁間距2.7 m，B、C、D和一般路段樁距2.7 m，長(zhǎng)度根據(jù)軟土厚度確定，設(shè)置矩形樁帽，樁帽頂設(shè)50 cm碎石墊層和一道土工格室，采用欠載預(yù)壓，預(yù)壓期3個(gè)月。

3.2.3 小結(jié)

對(duì)于橋頭路基段采用加筋墊層、直徑50雙向水泥攪拌樁及釘型雙向水泥攪拌樁的復(fù)合地基處理方案，工后沉降不能滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求，采用PHC管樁加褥墊層的復(fù)合地基處理方案，工后沉降能夠滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求，故橋坡段推薦采用PHC管樁加褥墊層的復(fù)合地基處理方案。

3.3 涵洞段處理方案分析

3.3.1 情況介紹

該項(xiàng)目全線分布多道圓管涵、蓋板涵、箱涵等，涵洞處路基填高和地質(zhì)情況相差較小，該次對(duì)涵洞段軟基處理進(jìn)行技術(shù)分析和方案比選。

涵洞基礎(chǔ)底部為A區(qū)，臺(tái)背過(guò)渡段為B區(qū)，處理區(qū)段如表2所示：

3.3.2 處理方案

（1）直徑50雙向水泥攪拌樁：樁徑50 cm，A區(qū)樁間距1 m，B區(qū)樁間距1.2 m，樁頂設(shè)墊層（同橋坡段處理方案）。

（2）釘型雙向水泥攪拌樁：橋涵A區(qū)全樁直徑1 m，樁距2.0 m，其他分區(qū)上部擴(kuò)大頭樁徑1 m，長(zhǎng)度為5 m，長(zhǎng)度根據(jù)軟土厚度確定，B區(qū)樁距2.0 m，樁頂設(shè)墊層。

（3）PHC管樁：樁徑40 cm，壁厚95 mm，A區(qū)樁間距2.4 m，B區(qū)樁間距2.7 m，設(shè)置矩形樁帽和墊層。

3.3.3 小結(jié)

經(jīng)計(jì)算采用直徑50雙向水泥攪拌樁、釘型雙向水泥攪拌樁和PHC管樁加褥墊層的復(fù)合地基處理方案，工后沉降和地基承載力均能夠滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求[5]，由于涵洞段落長(zhǎng)度較短，考慮到施工連續(xù)性，并為避免差異沉降過(guò)大的問(wèn)題，建議軟基處理方式與一般路基處理方式保持一致。

4 造價(jià)分析

綜上所述，涵洞段及一般路堤段均適用復(fù)合地基處理方案（直徑50雙向水泥攪拌樁、釘型雙向水泥攪拌樁、PHC管樁加褥墊層），橋坡段采用PHC管樁，對(duì)各類路段主要方案進(jìn)行匯總，比選如表3所示：

考慮到該項(xiàng)目周邊已建成一級(jí)公路，朱永路軟基處治方案為全段雙向水泥攪拌樁方案，道路通車后不均勻沉降較大，路面發(fā)生不均勻沉陷；而G347樅陽(yáng)段軟基處治方案為全段采用PHC管樁方案，目前道路已通車一年時(shí)間，未發(fā)生大面積沉降現(xiàn)象，總體效果較好。雖然釘型雙向水泥攪拌樁方案造價(jià)相對(duì)較省，但此方案對(duì)于軟土深度大于15 m路段水泥攪拌樁未穿透軟土層，且水泥攪拌樁施工過(guò)程質(zhì)量把控難度大，可能存在質(zhì)量隱患點(diǎn)，而采用PHC管樁方案造價(jià)相對(duì)增加不多，且預(yù)制樁施工質(zhì)量易控制，施工方便，工期能很大程度縮減，同時(shí)結(jié)合周邊已建成類似項(xiàng)目的案例分析，并對(duì)所有方案綜合比選后推薦采用PHC管樁方案。

5 結(jié)語(yǔ)

軟土地區(qū)的路基作為特殊路基的一種形式，在擬定設(shè)計(jì)方案之前，一方面，必須認(rèn)真地進(jìn)行相關(guān)工程地質(zhì)勘察和土工試驗(yàn)等，只有在充分調(diào)查清楚項(xiàng)目所在地區(qū)的土層和土質(zhì)情況后，才能對(duì)后續(xù)的設(shè)計(jì)、施工等提供支持；另一方面，必須從場(chǎng)地土層、土質(zhì)特點(diǎn)、路基填高以及結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)形式等方面綜合考慮，通過(guò)方案比較，合理地選擇軟土地區(qū)公路路基處理設(shè)計(jì)方案。

參考文獻(xiàn)

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