肖昌仁

近几年,经济的发展带动了福建等沿海地区的迅速发展,由于该地区地质分布有含水量大、压缩性高、承载能力低的较厚软土薄弱层,对工程设计带来极为不利的影响,稍微地质勘察不详细或设计形式不对,都可能引起道路桥梁等结构物的过大沉降、倾斜甚至倒塌。

1 工程案例概况及地质分析

泉州市滨江路南段(39号路到南环段)位于泉州市丰泽城东片区,沿洛阳江西岸布置,沿岸主要地貌为冲海积平原,地表多为淤泥所覆盖,场地地貌单元属海滩。本段特殊性岩土为软土,软土主要为有机质高液限粘质土。有机质高液限粘质土沿线均有分布,揭露厚度变化大,层厚0.8 m～18.20 m,流塑状为主。该段软土具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、有机质含量高、透水性差、力学性质差等特征,对路基及涵洞基础工程沉降、稳定有较大影响,必须进行加固处理以满足路基稳定和工后沉降要求。场地内存在淤泥厚为0.80 m～18.20 m,其承载力标准值小于80 kPa,在7度区淤泥可能产生震陷,应采取相应的工程处理措施。

2 软土地基处理方案比选

1)换填。换填法适用于无硬壳层,软土厚度不大于3 m的地基处理,优点是直观、高效、不留后患,施工不受工期限制;缺点是处理深度浅,当处理深度大于3 m时,处理费用较高,不经济,且存在弃土(淤泥)占地、环境污染的问题。2)抛石挤淤。抛石挤淤适用于常年积水的洼地,排水施工困难,表土呈流动状态,厚度较薄,片石能沉底部的厚度小于4 m的软土路段。其优点是直观、高效、不留后患,施工不受工期限制;其缺点是处理深度浅。3)预压结合塑料排水板(袋装砂井)。塑料排水板(袋装砂井)是人为地在软土层内造成渗水通道、超荷载及路堤填土自重预压下将加快软土层排水固结。预压结合塑料排水板(袋装砂井)处理软基,目前应用较广,比较成功,也较为经济,是目前深层软基处理技术措施中费用最低的一种方法。但预压排水固结法存在施工工期长(预压期为18个月以上),当软土层内为承压水且存在透水层时施工难以控制,施工效果不好等缺点。4)真空堆载联合预压法。真空堆载联合预压法采用真空负压作为预压和超载预压的荷载,一般与常规的排水固结法结合使用。该法适用于渗透性很小的淤泥质土与饱和软黏性土地基,特别是超软地基。真空预压法不需要堆载,省略了加载和卸载的工序,缩短了预压时间;其次真空预压法所产生的负压使地基土的孔隙水加速排出,缩短了固结时间。该法是一种设计先进、技术成熟的方案,可满足紧张工期的要求。该法特点:处理深度大,固结速度快,缩短软基处理预压期,但施工工艺较复杂;若软基地层大范围夹有砂层含水层,应慎用,否则需先进行泥浆搅拌桩作帷幕进行封水处理后,方可采用本法。5)水泥搅拌桩。搅拌桩与软土层共同形成复合地基,故桩底应打在持力层上,形成支承桩,才能发挥效用,对未能打到持力层上的悬浮桩,工后沉降仍比较大,且受施工工艺等条件的限制,处理有效深度超过13 m后,桩身强度难以保障。其优点是施工工期短,后期沉降小,施工进度比较易控制,施工技术成熟;其缺点在于处理深度有限,需要采取复喷复搅工艺才能确保下部桩身质量,要加强施工质量控制,需对成桩进行检测,造价较高。6)水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)。CFG桩由碎石、石屑、粉煤灰掺适量水泥用桩机具制成的具有可变粘结强度的桩型。利用桩和桩间土一起通过褥垫层形成的CFG桩复合地基。这种复合地基,由于承载力提高具有很大的可调性,沉降变形小,其优点在于处理效果好,使用范围广,地基承载力提高较快,有效加固深度大,可达25 m,工期短,工后沉降小;其缺点在于施工工艺复杂,要加强施工质量控制,需对成桩进行检测,工程造价相对较高。7)挤密碎石桩。碎石桩适用于对变形控制要求不十分严格的饱和黏土地基加固。其优点在于地基处理效果可靠,同时兼有排水固结和复合地基特征,处理液化地区效果好;其缺点在于施工工艺复杂,要加强施工质量控制,需对成桩进行检测,不宜处理特软地基,工程造价较高。8)挤密石灰桩。其优点在于地基承载力提高较快,工期短,工后沉降小;其缺点在于施工工艺复杂,需做试桩,工程造价很高。9)强夯法。其优点在于施工较为简单,处理效果可靠,对表层有杂填土软土、液化土地基处理效果好,工程造价低;其缺点在于施工噪声、污染大,处理深度有限,一般不超过9 m。

3 软基处理方案选择

本项目软土地基设计在考虑软土的实际情况,比如软土的分布范围、厚度,路基填土高度,所处位置(桥头、涵洞、通道、一般路堤)及工程可能允许的工期(8个月～10个月)等各方面因素的基础上,不同的地段采取了不同的加固措施。

1)对无硬壳层,软土厚度不大于3 m浅层一般路段的地基采用挖除淤泥换填砂砾进行处理;对海域滩涂段,考虑潮水的影响采用抛石挤淤进行处理。2)对硬壳层较厚,软土厚度不大于3 m浅层地基和软土厚度大于3 m深层地基的处理:地基处理深度不大于13 m的地段,填土高度小于5.0 m地段,采用浆喷桩+等载预压的处理;地基处理深度大于13 m的地段或填土高度大于5.0 m,地基处理深度不大于13 m的地段,采用水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)+等载预压的处理。3)过渡段路基:位于一般软基和桥头、涵洞软基的衔接处,中、小桥过渡按长25 m计,涵洞过渡按长15 m计。水泥土搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥深度不大于13 m的地基。CFG桩适用于处理正常固结的淤泥深度大于13 m或填土高度大于5.0 m,地基处理深度不大于13 m的地基。

4 结语

没有牢靠的基础,道路桥梁等结构物的安全使用就无从谈起。软土地基的存在影响着基础设计的形式,具体采用何种地基处理方案和基础形式又与软土埋深、层厚有关,只有对存在软土地基的沿海场地地质进行详细勘察,查清场地地形、地貌以及水文地质情况,精心设计,反复研究,认真进行沉降和稳定验算,根据不同的工程性质和地质特征,比对方案,采取最佳处置办法,才能设计出安全、合理、经济的道路桥梁等结构物。

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