淺談佛山一環(huán)的軟基處理

淺談佛山一環(huán)的軟基處理【摘

要】文章敘述了佛山一環(huán)軟基處理試驗(yàn)段的試驗(yàn)方案及其試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，并提出了幾種常用軟基處理方法在該一級(jí)路使用時(shí)的適用條件及一些新工藝使用簡(jiǎn)介與展望。

【關(guān)鍵詞】試驗(yàn)段；軟基處理；水載法；電滲

一、前言：軟基處理的必需性

佛山市擬建設(shè)環(huán)城公路主干線（簡(jiǎn)稱佛山一環(huán)）為一級(jí)公路兼城市快速路。地理位置處于珠江三角洲地區(qū)，沿線范圍內(nèi)普遍分布有軟土地基，該類軟土具有含水量、壓縮性高、滲透性低、天然強(qiáng)度低的特點(diǎn)，是典型的珠江三角洲地區(qū)軟土。因此，在建設(shè)高等級(jí)公路時(shí)，必須進(jìn)行軟基加固處理。

按照工可階段的設(shè)想，本工程路基項(xiàng)目的施工期僅為1年左右，相比其他珠江三角洲地區(qū)高速公路建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)（合理工期應(yīng)不少于18個(gè)月），本工程工期顯得較緊。

本工程的路基寬度大（包括綠化帶約120m～150m），而且要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高于一般公路工程（特別是工后沉降標(biāo)準(zhǔn)）。存在路基橫向排水難度大、汽車荷載的影響深度大等特點(diǎn)。

二、試驗(yàn)段軟基處理方案介紹

（一）試驗(yàn)段概況。為了摸清本路段軟基處理的工程參數(shù)，建設(shè)單位有針對(duì)性地設(shè)置了佛山一環(huán)軟基處理試驗(yàn)段，并邀請(qǐng)廣東省航盛工程有限公司巖土分公司進(jìn)行本試驗(yàn)段研究工作。

本試驗(yàn)段選址在樁號(hào)K11+880～K12+270處。路基長(zhǎng)390m，寬120m。

工可勘察資料和補(bǔ)充勘察資料表明，本段非水塘路段表層普遍存在1m左右的硬殼層或耕植土層，軟土層包括淤泥、淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)砂層等。軟土（淤泥、淤泥質(zhì)土等）厚度較均勻，厚度約7.5～10m。部分路段軟土層夾薄砂層較多或含砂量較大。軟土有機(jī)質(zhì)含量較少，約1.34～2.65%。軟土層下普遍下臥砂層。部分路段砂層下面分布一層淤泥質(zhì)粘土，如最近的鉆探表明，K12+015附近的鉆孔表明，18～32m深度范圍內(nèi)存在淤泥質(zhì)粘土層。標(biāo)貫試驗(yàn)表明，研究段的砂層為非液化砂層。地下水對(duì)混凝土、鋼筋無(wú)腐蝕性。

（二）軟基處理方案選擇。地基處理方案的選擇受軟土空間分布、軟土性質(zhì)、工期等影響較大。參照佛開、廣佛高速公路地質(zhì)條件，結(jié)合廣東省軟基處理經(jīng)驗(yàn)，確定了如下軟基處理試驗(yàn)方案，如下表：

（三）軟基處理在工程參數(shù)方面的研究課題。本試驗(yàn)段在通過(guò)試驗(yàn)確定軟基處理方案的同時(shí)，還對(duì)軟基處理有關(guān)的課題進(jìn)行了研究，具體內(nèi)容如下：

1．塑料排水板、袋裝砂井對(duì)比。D區(qū)和H區(qū)對(duì)比排水板與袋裝砂井的加固效果。本條高速公路軟基處理方案將以排水固結(jié)法為主，因此，優(yōu)化選擇豎井是本試驗(yàn)段的重要任務(wù)。

2．土工合成材料加固效果對(duì)比。土工合成材料對(duì)協(xié)調(diào)不均勻變形作用明顯。考慮到本工程路基寬度較大，軟土空間分布變化大，合理選擇土工合成材料非常重要。

D區(qū)和H區(qū)對(duì)比聚合土工格柵與鋼塑土工格柵的加固效果。

3．強(qiáng)制水平排水的對(duì)比。本工程路基寬度大，僅依靠砂墊層難以及時(shí)、有效地排出孔隙水，砂中地下水對(duì)路堤的浮力增大，預(yù)壓力減小，增加工后沉降，影響地基處理效果，因此有必要采取強(qiáng)制措施抽排砂墊層中的地下水。

本研究段在D區(qū)、H區(qū)利用水平水管和射流泵或真空泵進(jìn)行強(qiáng)制排水。并且研究是否強(qiáng)制排水時(shí)地下水位不同變化。

4．快速加固方法的對(duì)比。橋頭高填土路段、涵洞、通道、管線基礎(chǔ)等對(duì)工期、工后沉降要求較高。部分路段征地可能存在困難，造成工期很緊。對(duì)上述路段，應(yīng)準(zhǔn)備一些快速加固方案。根據(jù)本試驗(yàn)段的地質(zhì)條件、周邊環(huán)境，計(jì)劃試驗(yàn)研究電滲加固方法、攪拌樁復(fù)合地基、動(dòng)力固結(jié)方法、預(yù)應(yīng)力管樁復(fù)合地基等，并對(duì)比其優(yōu)缺點(diǎn)。

（四）監(jiān)測(cè)斷面的設(shè)置

鑒于本項(xiàng)目的自身特點(diǎn)，監(jiān)控?cái)嗝娌荚O(shè)時(shí)采取“少而精”的原則，試驗(yàn)段每一種軟土地基處理形式區(qū)段布置1～2個(gè)監(jiān)控?cái)嗝妫瑢?duì)表面沉降、分層沉降、測(cè)斜、孔壓、地下水位、格柵應(yīng)變測(cè)試等方面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以求獲得軟基處理工程數(shù)據(jù)。對(duì)于攪拌樁復(fù)合地基、預(yù)應(yīng)力管樁復(fù)合地基，不進(jìn)行測(cè)斜、地下水位的觀測(cè)，但對(duì)靜土壓力進(jìn)行檢測(cè)。為了對(duì)汽車動(dòng)荷影響進(jìn)行研究，在塑料排水板試驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行動(dòng)土壓力觀測(cè)。

三、場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集情況

本試驗(yàn)段于2003年11月27日正式開工，于2004年3、4月陸續(xù)完成各試驗(yàn)方案的加載工作，試驗(yàn)期間為確定本線路的軟基處理方案收集了如下資料：路基表面沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；路基分層沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；孔隙水壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；側(cè)向位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；格柵應(yīng)變監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；砂墊層水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；其他驗(yàn)收試驗(yàn)數(shù)據(jù)等等。

四、常用軟基處理方案的選擇思路

（一）塑料排水板法。本試驗(yàn)段研究結(jié)果顯示，本線路試驗(yàn)段范圍內(nèi)，軟土（10m深度范圍內(nèi)）滲透性較高，頂層軟土水平固結(jié)系數(shù)Ch=4.5×10E-3cm2/s較大，超靜孔隙水壓力消散較快，路基填筑期間（填高4m）產(chǎn)生的沉降約占推算沉降的83.1％。在填土厚度較小、軟土層厚度不大（介乎7～10m）的情況下，試驗(yàn)段中采用塑料排水板法處理后路基的超載預(yù)壓時(shí)間僅需要3～5個(gè)月，主固結(jié)沉降就基本完成了，建議全線與本段地質(zhì)情況相似的路基段都采用本法做軟基處理。

（二）袋裝砂井法。袋裝砂井法與塑料排水板法的適用情況基本一致，由于塑料排水板的排水性能遠(yuǎn)優(yōu)于袋裝砂井，一般情況下先考慮使用塑料排水板，但在本線路中夾砂層較多的地質(zhì)層里，液式插板機(jī)無(wú)法施工，振動(dòng)式插板機(jī)施工時(shí)塑料排水板回帶現(xiàn)象比較多，在施工管理上增加了難度，兩者的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相近（前者80元/m2，后者84元/m2），在此種情況下建議采用袋裝砂井代替塑料排水板。

（三）攪拌樁復(fù)合地基

根據(jù)研究段的試驗(yàn)結(jié)果，采用本法對(duì)軟基進(jìn)行處理后，對(duì)2天齡期的攪拌樁樁頂（以下40cm）進(jìn)行輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)，每擊沉30cm的擊數(shù)（N10）普遍大于25擊，在加載預(yù)壓超過(guò)一個(gè)月的情況下，樁頂處的剩余沉降為23.7mm，樁間土的剩余沉降為27.1mm，均符合橋頭路基填土對(duì)剩余沉降的要求，因此建議在軟土厚度小于12m，路基高度小于6m的橋頭路基使用本法進(jìn)行軟基處理。

（四）管樁復(fù)合地基

根據(jù)研究段的試驗(yàn)結(jié)果，用Φ300mm長(zhǎng)度12m管樁復(fù)合地基處理的軟土路基，在超載預(yù)壓一個(gè)月后樁頂與樁間土的沉降基本趨于穩(wěn)定，在橋頭路基段軟土厚度達(dá)到18m或以上時(shí)，建議考慮采用本法進(jìn)行軟基處理，情況惡劣時(shí)，配合塑料排水板法一起施行。

五、新工藝的使用介紹與展望

（一）水載法預(yù)壓的工藝及前景。珠江三角洲地區(qū)水源豐富，水載預(yù)壓的部分水源可以就地取材，抽取和排泄蓄水都比較方便，既節(jié)省了運(yùn)輸費(fèi)用也不會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生影響。另外，隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，珠江三角洲各地土、砂、石等材料逐漸減少，這些材料的成本也不斷增加；而由于水資源可以循環(huán)反復(fù)利用，水載的成本就比較穩(wěn)定、低廉。按照研究段的實(shí)施結(jié)果，水載預(yù)壓工程造價(jià)平均為29.31元/m2，而常規(guī)堆載（填砂）預(yù)壓的工程造價(jià)約為58.74元/m2，因此水載預(yù)壓具有在工程實(shí)踐中推廣運(yùn)用的廣闊前景。佛山一環(huán)的南環(huán)已經(jīng)大規(guī)模地采用水載預(yù)壓法，京珠高速公路廣州北段十四也采用了水載法進(jìn)行超載預(yù)壓。

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