滨海地区公路软基处理方案设计

2011-12-30郭培培孙晓军陈健

中国新技术新产品 2011年4期

关键词：块石粘土垫层

郭培培孙晓军陈健

（1、3青岛市公路规划设计院，山东青岛 266100 2、浙江交科工程检测有限公司，浙江杭州 311215）

⒈工程概况

双高公路位于青岛市胶州湾畔，是高新区连接主城区、机场、火车站的快速通道，是双向六车道一级公路，设计车速60km/h，路基宽度32m，路线全长7.6km。

工程所在地质属于滨海相淤泥粘土，具有高压缩性，高灵敏度，欠固结（Pc

⒉工程地质

工程所处区域，为粉砂淤泥质海岸地貌，地下水位埋深0.0m～4m。区内为淤泥质海滩，地表以下自上而下为：①素填土：黄褐色，以粘性土为主，含砂砾，多为虾池、盐田坝体，少数主要坝体底部筑有沙袋、碎石块。厚度0.5m～5.6m。〔σ0〕＝110kPa。②淤泥、淤泥质亚粘土：青灰色～灰黑色，软塑～流塑，局部有机质富集，上部多为虾池底部有机腐殖质，臭味重。厚度大于5m。〔σ0〕＝60kPa；②－1层淤泥质亚粘土，软塑，青灰色。〔σ0〕＝60kPa。②－2层亚粘土，软塑～硬塑，黄褐色。〔σ0〕＝120kPa；③-1层亚粘土：黄褐色，灰黄色，湿～饱和，可塑～硬塑。夹薄层状粉砂及细砂透镜体。其中①、②、②－1、②－2层工程土石分级为Ι级土；③层工程土石分级为Ⅱ级土。

⒊软基处理方案设计及比选

3.1 真空-堆载联合预压方案

真空预压是利用大气负压代替堆载对软基进行预压，使软基里的孔隙水固结排出，达到消除沉降，提高土体强度的目的。真空与堆载预压两者区别在于加载方式不同，真空预压方案是利用快速抽真空，形成大气负压，起到快速加载的效果，可以在3～5天达到80kPa以上的加载效果，并且不发生加载稳定问题，土体不发生剪切滑动破坏等工程事故，而堆载预压达到80kPa以上的加载效果，需要大量搬运土石方，由于拟加固的土体强度较小，为了保证加载过程中土体的稳定，堆载预压不可能一次加载，需要分2～3级分级加载，并且达到与真空预压相同的软基处理效果以后，需要大面积卸载，进而将产生大量的弃土石方，而真空预压不存在卸载问题。

真空预压施工技术要求及工艺：

（1）铺设砂垫层之前，进行场地地表水疏干整平场地，铺设一层土工布及一层双向拉伸塑料土工格栅，其上铺设工作垫层。

（2）密封压膜沟深度必须切断透水层，最浅进入不透水层顶面以下0.5m，边坡宜为2:1。

（3）开挖密封压膜沟时，塑料排水板不剪断，应沿沟边向上插入到砂垫层中至少0.2m。

（4）用素粘土回填密封沟和填筑覆水围埝。

（5）打设塑料排水板的平面间距偏差不得大于5cm，垂直度偏差不得大于1.5%，拔管后露出地面的塑料排水板长度为20cm。

（6）密封膜采用三层聚氯乙烯簿膜，要求在工厂热合一次成形。

（7）真空预压是指膜内真空度不低于650mm汞柱，抽真空有效时间90天，最终按照卸载标准确定。

（8）每个真空预压区周围设置粘土围幕，用素粘土浆液打设粘土围幕，要求其渗透系数小于5X10-8cm/s。

（9）真空预压卸载标准:按实测沉降曲线推算的固结度大于90%；连续10天实测沉降速率不大于1.5mm/天。

（10）进行真空联合堆载预压时，先进行抽真空，当真空压力达到设计要求并稳定后，进行堆载，并继续抽气，堆载时需在膜上及膜下各铺设一层土工布。

（11）堆载预压在加载过程中应控制加载速率，最大竖向变形量不应超过10mm/天，边桩水平位移不应超过4mm。

此方案工期、造价及处理效果具体如下：

（1）工期：施工准备（包括整平场地，设备进场，铺设工作垫层及排水砂垫层，打设塑料排水板，然后铺设密封膜）约1月，真空预压约3月，总工期约4月。

（11）造价：每平米综合单价354元。

（11）效果：平均固结沉降量为0.9m，使用期残余沉降量小于0.3m，地基回弹模量大于50MPa，地基承载力达到100kPa以上。

3.2 水泥搅拌桩复合地基方案

原理是在软土地基中搅拌掺入一定量的水泥等固化剂，使之固化，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的地基，进而提高土体的强度，该方案结构、工期、造价及处理效果具体如下：

（1）结构：将现有场地地表水疏干，进行场地整平，铺设一层土工布及一层土工格栅，铺设工作垫层及砂石褥垫层，打设水泥搅拌桩，水泥搅拌桩与桩间土复合受力，形成水泥搅拌桩复合地基。进而提高地基的强度。水泥搅拌桩桩径0.5米，正三角形布置，间距1.2m，面积置换率约为15%，打设深度为7.5米。

（2）工期：施工准备3个月，大面积施工4个月，大面积施工完成以后需3月的水泥土强度增长的龄期方可进行下一道工序的施工，总工期将超过10个月。

（3）造价：每平米综合单价551元，本工程所处滨海地区的地下水含有硫酸盐，采用抗硫酸盐水泥。

（4）效果：使用期残余沉降量小于0.3m，地基回弹模量大于50MPa，地基承载力达到100kPa以上。

3.3 强夯块石礅复合地基方案

该方案适合于处理浅层的软土地基。大于3米的深层软基，采用该方案无论从经济上或者处理效果上比较，都是不太合适的。由于本工程软基的自然强度低，软土的自然不排水抗剪强度为20kPa左右，对作为形成块石礅礅体的侧向约束很小，在软土中可能形成的块石礅礅体直径很大，将增加块石礅礅体对原有软基的置换和挤密（礅体置换率超过50%）；另外，由于块石礅在软土中形成了排水通道，土体将进一步固结，在强夯块石礅复合地基形成以后，仍需要进行堆载预压，地基土的沉降才能够稳定。

综合上述各种软基处理方案的比较，推荐采用真空堆载联合预压方案。该方案是总结了国内港口多年来软基处理的成功经验，无论从技术，工期和造价上分析，都是最优的滨海深厚软基处理方案。