几种软基处理方法在沿海吹填区的综合应用

2015-02-02唐山市交通勘察设计院有限公司河北唐山063000

中国新技术新产品 2015年3期

王　旭（唐山市交通勘察设计院有限公司，河北唐山 063000）

工程技术

几种软基处理方法在沿海吹填区的综合应用

王旭
（唐山市交通勘察设计院有限公司，河北唐山 063000）

沿海地区，对于吹填区路基处理，不外乎换填、固结排水、掺化学剂、强夯、冲击压实等方法，虽这些方法单独采用总不能达到理想的效果，但如果其中两种或以上方法综合利用，效果会很佳。本文通过实例介绍高真空击密、固化、强夯这三种方法在路基处理中的综合应用。

高真空击密；固化；强夯；含水量

1 概述

唐山市曹妃甸新区原为沿海浅滩，现地表表层多吹填土，含水量高，承载力较低，极易发生液化现象。近年来随着曹妃甸工业区的发展，作为基础工程的道路建设突飞猛进，那么受区内这种特殊软弱地质情况的影响，软基处理一直成为道路修筑的关键和难点，如何选择一种经济环保效果显著的处理方法也成为行业内研究的重点。根据以往的经验和本地区已施工道路的实例总结，对于吹填区路基处理，不外乎换填﹑固结排水﹑掺化学剂﹑强夯﹑冲击压实等方法，虽这些方法单独采用总不能达到理想的效果，但如果其中2种或以上方法综合利用，效果会很佳。以下通过实例介绍高真空击密﹑固化﹑强夯3种方法在路基处理中的综合应用。

1.1 固化方案

1.1.1加固原理

固化是利用土壤固化剂（水泥﹑石灰等）对土体进行化学处理，来改变土壤的组成和土体的工程性质，使土基固化板结形成稳定的板体，扩散应力，减小沉降差异，提高路基承载力，从而达到提高土质强度﹑改善土质压实的目的，其适用范围较广，包括粉性土﹑粘性土﹑砂砾﹑风化沙﹑软土和湿土等均可采用。

1.1.2加固效果

实验表明，固化后的土壤强度较高，水稳定性好，抗干缩性能好，具有良好的整体受力性能，有效的提高道路质量，延长道路使用寿命；固化后路基承载力≥300kPa，路基顶回弹模量200MPa左右，可有效消除地震液化，路基因板结固化，形成表层硬壳，可显著提高路基承载力，减少工后沉降，满足道路使用要求。

1.2高真空击密

1.2.1加固机理

高真空击密法，是通过对需处理的软土体施加数遍高真空，并与之结合施加数遍相应的变能量击密，达到降低土体含水量，提高土体密实度和承载力，减少地基的工后与差异沉降量的地基土处理工法。这是一种使土体形成高真空后施加不同能量级别强夯的工艺。其加固原理为快速动力排水固结。高真空排水—击密的多遍循环，两道工序的有机结合和相互作用是该法的独特机理。

1.2.2加固效果：可以有效的降低土壤的含水量，提高密实度，增加承载力。

1.3强夯

1.3.1加固原理：强夯法处理软土地基是利用夯锤自由落下产生的冲击波使地基密实，压缩波大部分通过液相运动，使孔隙水压力增大，同时使土颗粒错位，土体骨架解体，而随后到的剪切波使土颗粒处于更密实的状态。

1.3.2加固效果：不仅能提高地基的强度﹑降低其压缩性，还能改善其抗振动液化的能力和消除土的湿陷性。

2 工程实例

2.1地质调查

曹妃甸区某城市次干路，红线宽度40m，道路长度为900m，场地地表高程4.2m-5.0m平均高程4.5m，上层为干燥层，表面有泥呈干燥裂纹，南部花杆可插入1m，局部有水，下层含水量高，较湿软。勘察结果显示吹填层均为粉砂层，吹填层下为粉砂原土层。

地质勘探结果如下：

勘察最大深度为15m，根据钻孔揭露，拟建场地上部除新近吹填土外，地层主要海相沉积地层，按埋藏条件﹑岩性特征和物理力学性质共分3个主要地层，地层分述如下：

（1）吹填土：（以含细粒土砂（SF）混合较多粉土质砂（SM）为主）：灰色-灰褐色，以粉砂混合粉土为主，人工吹填而成，均匀性差，含大量贝壳及贝壳碎屑，很湿-饱和，松散，高压缩性。本层总厚度0.6m～11.5m。

（2）粉砂（Q4mc）：灰色，稍密-中密，饱和，主要成分为石英﹑长石，含少量云母碎屑，颗粒呈圆形或亚圆形，粘粒含量较高，级配不良。土层厚度0.60m-5.10m。

（3）粉质黏土（Q4mc）：灰色，软塑状态，以粘土矿物颗粒为主，混粉﹑细砂微层，含贝壳碎块等，切面稍有光泽，夹粉土薄层，韧性及干强度偏低。土层厚度1.20m-2.70m。

根据勘察成果，道路沿线场地均已吹填，吹填土含水量较高，由于原滩底高程低且大部分路段位于取砂区内，吹填层厚度较厚，本次设计道路路基处理方案为：先高真空击密进行排水固结处理，使吹填层初步固结，再对表层吹填土进行固化处理，固化厚度为2.5m。

2.2高真空击密

真空降水布置：

（1）井管布置

首先插真空管，真空管根据土层情况分层设置深管和浅管；管路连接和密封，进行第一遍高真空排水，期间进行相应监测项目的观测，实施信息化过程，真空排水时间根据“高真空击密法”施工操作要求信息化决定。

高真空排水系统参数确定，要求进场施工时先对试验区进行摸探，根据实际情况进行参数调整，实行信息化施工。

真空管深管：点距3.5m，排距7m，管长6m-8m；真空管浅管：点距3.5m，排距3.5m，管长3m-4m，真空管具体长度，依据吹填土情况进行调整。

在处理边线以外2m-3m处布置封管，封管以双排管布管方式布置。

（2）降水范围

道路全段为中心线两侧各25m，全宽50m。

（3）真空降水控制标准

采用标准贯入实验及静力触探等检测方法固化底深度位置吹填土承载力，要求≥60kPa。

2.3固化

高真空击密完成，结合道路设计纵断，计算路基顶面设计高程，平整场地（考虑固化一定的下沉厚度），在吹填土2.5m范围内掺入一定剂量水泥及固化剂（固化剂种类采用水泥，掺量由试验段确定），使路堤固化板结形成稳定的板体，扩散应力，减小沉降差异，提高路基承载力，达到施工要求的强度。

2.4 强夯

高真空击密强夯要求为：强夯采用2遍点夯﹑1遍满夯，强夯夯能需要每遍逐渐逐渐增大。第一遍夯击能1500kN·m ～2000 kN·m。第二遍强夯击能采用2500kN·m～3000 kN·m。2遍点夯完成后进行满夯，夯击能1000 kN·m。夯坑内若有积水应及时排出。停夯标准为最后两击沉降量不大于10cm。

固化强夯要求在固化土初凝前（初凝时间不应小于6小时），采用低能量满夯压实，夯击能采用1000kN·m。

2.5检验标准

7天无侧限抗压强度不小于0.8MPa，竣工弯沉不大于64.6（0.01mm），路基顶面回弹模量不小于200MPa。

2.6检测结果

采用标准轴载BZZ—100检测路基顶面弯沉，最小值40.4（0.01mm），最大值62.1（0.01mm），均值为58（0.01mm），满足设计要求。

回弹模量E0，沿线布置共测9处18个点位，位置为每半幅的中间，经竣工后检测结果分析，路基顶面回弹模量不小于200MPa，无侧限抗压强度平均值0.85 MPa≥0.8 MPa。各项指标均满足设计要求。