深圳市前海地区某市政道路软土路基设计

沙 亮

（深圳市综合交通设计研究院，广东深圳 518003）

0 前言

深圳市前海地区某市政道路位于滨海潮间带，场地普遍分布软弱淤泥层、中粗砂（含淤泥）、淤泥质黏土等。以上地层总厚度一般为5～12 m，场地属于对建筑抗震不利地段，稳定性和适宜性较差。场地范围内第四系地层自上而下依次为：（1）第四系人工填土，含素填土、填石、植物层；（2）第四系全新统海陆交互相冲击层，含淤泥、中粗砂；（3）第四系全新统冲洪积层，含黏土、中粗砂；（4）第四系上更新统冲洪积层，含淤泥质黏土、黏土、中粗砂；（5）第四系中更新统残积层，含砂质黏性土、粉质黏土。

由于场地工程地质条件复杂，需要处理的软弱土层埋深及厚度大，地下水埋藏较浅，且全段欠方严重。综合考虑技术、经济等因素，该工程软基处理工程主要采用插板排水固结堆载预压法、水泥搅拌桩、CFG桩等处理方案。

1 插板排水堆载预压法

该法用塑料插板作为排水载体来加速土层的固结，并用填土或砂等外加荷载来增加总应力，并使超静孔压消散，从而增加有效应力，使地基承载力逐步变大。

该法适用于项目现状为渔塘、蚝田段。由于该段淤泥裸露，没有覆盖层，须先修筑围堰封闭场地，同时围堰可以充当后续施工路堤的反压护道，有利于路基填土的稳定。

插板排水固结法的总体结构包括排水系统和预压系统，其中排水系统又包括水平和竖向排水系统。水平排水系统由在淤泥顶面吹填而成的砂垫层中设置纵横向间距为50 m的盲沟做为框架，在纵横盲沟交汇处设置集水井，用抽水泵抽水，盲沟采用渗滤土工布包裹碎石形式；竖向排水系统由塑料排水板在砂垫层中按正方形间距1 m×1 m布设组成，塑料排水板须打穿淤泥层进入下卧层不小于0.5 m，上端高出排水砂垫层0.3 m。

道路路基填筑分为3个部分：（1）从砂垫层标高填筑到路床设计标高以下1.5 m（含地基预留沉降量），填料为中粗砂，在填砂层顶部铺设1层双向经编PVC增强纤维土工格栅；（2）填筑1.5m厚路床，填料为适合道路填筑要求的素土；（3）2.5m厚超载预压砂，为节约成本，填料为中细砂。

1.1 施工工序

清理障碍物→铺设土工布→吹填砂垫层→打设塑料排水板→做盲沟、集水井→埋设监测仪器→填砂层（填筑中粗砂至路床顶面以下1.5 m并分层碾压）→铺设双向经编PVC增强纤维土工格栅→路床填土（分层碾压填筑1.5 m厚路床）→预压砂层→沉降监测→卸载。

1.2 施工技术要求

（1）插板原材料：塑料排水板断面为4 mm×100 mm，应具有足够的抗拉强度，沟槽表面平滑，尺寸准确，能保持一定的过水面积，抗老化能力在1.5 a以上，并具有耐酸碱抗腐蚀性。

（2）预压时间：设计预压时间满载不少于200 d，实际卸载时间应根据设计预压时间、实测沉降推算工后沉降量、实测沉降速率等综合确定。

（3）卸载标准：经预压处理后的淤泥层固结度要达到不小于90%的要求，预压期最后连续2个月，沉降速率小于5 mm/月。

1.3 施工监测与第三方监测

施工监测是保证围堰施工安全、场地填筑过程中边界稳定的重要措施。现场监测的数据也将作为工后沉降的推算、处理效果的评价、工程量核实等的重要依据。为了保证工程的安全，项目业主委托了独立的第三方监测单位对排水固结堆载预压施工全过程进行监控，第三方监测的内容、项目和精度要求也高于施工监测。

施工监测包括以下四部分内容：（1）监测总沉降量；（2）分层沉降；（3）孔隙水压力；（4）观测围堰的水平位移。

施工期的填筑安全性参照规范要求，由上述监测的结果进行控制，具体标准为：（1）沉降速率小于 15 mm/d；（2）边桩位移小于 5 mm/d；（3）孔隙水压力增量与加载量的比值B≤0.6。当发生沉降、位移偏大等不稳定情况时，应加密监测次数。

1.4 施工注意事项

施工中应加强对排水板的保护，运输过程中严禁破坏其滤膜，并室内保存，防止日照使芯板老化。为使施工机械有良好的工作面和软土固结尽快完成，施工时应及时抽掉集水井中排出的孔隙水；另外，由于在底基层填筑过程中，往往因赶工期而使得加载速率大大超标，致使淤泥层产生剪切破坏，附加沉降大大增加，更为严重的是因加载不均匀或速度快而使得淤泥产生大面积的滑坡，最后不得不大面积停止加载，反而延误工期。为避免以上事故的发生，实际施工中一定要特别注意严格控制加载速率。

2 水泥搅拌桩

水泥搅拌桩加固软土地基的机理主要是通过水泥的水解和水化反应及水泥水化物与黏土的化学反应,从而形成强度相对较高的桩体与桩周软土一起形成复合地基,以起到提高地基承载力、增强路基稳定性及减少路基沉降的作用。

项目水泥搅拌桩设计桩径为600 mm，设计桩间距为1.3 m×1.3 m，按梅花形布置，要求打穿淤泥层，进入持力层不小于1.0 m，桩顶铺设一层锁口式钢塑土工格栅和0.3 m厚级配碎石褥垫层。

该法适用于项目上覆人工填土层较厚，下卧层为淤泥路段，且须降低对附近构筑物影响的路段。因该法处理软土内含有一定的有机质，水泥搅拌中掺入水泥用量的20%石膏作为外掺剂，以增强固结效果。

2.1 施工工序

钻机就位→对中调平→预搅下沉同时配制浆液→喷浆搅拌提升→重复搅拌下沉→重复喷浆提升→停钻移位、成桩结束→施工下一根桩。

2.2 施工注意事项

为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量,第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30 s,进行磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为30 s；供浆必须连续，搅拌必须均匀，一旦因故（提升过快、堵塞、断电、机械故障）停浆，应使搅拌机钻头下沉至停浆面以下50 cm，待恢复供浆后再喷浆提升。

3 CFG桩

CFG桩身材料主要是碎石、石屑、粉煤灰，掺适量水泥和水拌和而成,具有良好的和易性。碎石是该桩的粗骨料，石屑是填充碎石孔隙、改善骨料级配的次骨架材料，粉煤灰具有粗骨料和低标号水泥的作用。设置在软基中的碎石桩作为竖向增强体,将上部荷载通过桩体向地基深处传递,挤密并置换了部分软土,改善了软土的排水条件,加速了软土中超孔隙水压力的消散,CFG桩和桩间土一起通过由碎石或石屑组成的褥垫层形成CFG复合地基。

该法适用于项目上覆人工填土层较厚，且填土层中含有较多碎石，下卧层为淤泥的路段。项目CFG设计桩径为600 mm，设计桩间距为1.3 m×1.3 m，按梅花形布置，要求打穿淤泥层，进入持力层不小于1.0 m，桩顶铺设一层锁口式钢塑土工格栅和0.3 m厚级配碎石褥垫层。

3.1 施工工序

采用振动沉管法，分为移机就位、沉管造孔、填料加密和成桩4道工序。

3.2 施工注意事项

为确保CFG桩复合地基质量，根据地质情况选用合理的施工机械设备，布桩时宜从中心向外推进施工；沉管达到要求深度后，立即填灌桩芯混合料，尽量减少间隔时间。填料前检查沉管内是否吞进桩尖或进水进泥，若存在则及时处理。严格控制拔管速率在1.2～1.5 m/min，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度应适当放慢，拔管过程避免反插。施工过程中应观测新施工桩对已施工桩的影响，当发现桩断裂并脱开时，必须对工程桩逐桩静压，静压时间一般为3min，静压荷载以保证使断桩接起来为准。

4 排水预压与CFG桩联合处理

由于近期吹填的淤泥容许承载力不到40 kPa,而桥头路段和挡墙地基要求承载力达150～200 kPa。软基处理时先用插板排水堆载预压法将地基的承载力提到120 kPa,再用CFG桩使承载力达到200 kPa，从而满足了设计要求。

5 不同地基处理方法交接部位的过渡处理

不同地基处理方法工后沉降的大小及工后沉降发展的过程均存在一定的差异,为了满足路面铺筑及管线埋设的需要,必须采取措施减少这种差异。项目采用超载预压的办法来减少不同地基处理方法交接部位的沉降差异。具体做法为在交接部位的两边100 m以内,超载预压土堆填厚度从0～1.5 m逐渐变化,该部分预压土的预压时间为90 d。

6 结语

（1）对深厚软基的处理，插板排水堆载预压法仍是最经济有效的处理方法，但处理工期较长。

（2）水泥搅拌桩有效处理深度一般小于15 m，且造价较高，但其可最大限度地利用原土，且施工时噪声小、无振动、工期短，对周边构筑物影响较小。

（3）CFG桩可利用工业废料粉煤灰和石屑作掺和料，无需配筋，可大幅降低工程造价，施工速度快、工期短、质量容易控制。

（4）采用插板排水堆载预压与CFG桩联合处理可大幅提升地基承载力，合理的组合地基处理方法，可以起到事半功倍的效果。

（5）经过近两年时间的路基沉降观测,未发现路基有明显沉降现象,差异沉降小于0.15%。该分项竣工验收时,各项指标均达到优良工程的标准。因此该项目软土路基处理方案是合理可行的，也将随着深圳前海地区基础设施建设全面铺开，为类似项目提供参考。

[1]高宏兴.软土地基加固[M].上海:上海科学技术出版社,1990.

[2]SJG 04-1996,深圳地区地基处理技术规范[S].

[3]刘家豪.塑料排水板排水法加固软基工程实例集[M].北京：人民交通出版社，1999.