平华大道市政管线下软弱结构层的处理方案比较

王麒

沈阳市市政工程设计研究院有限公司 辽宁沈阳 110015

1 工程概述

平华大道东段市政道路工程，工程地点位于珠海市斗门区，道路南北走向，道路起于湖心路，终于湖滨二路，全长709.09米，规划宽度36米，道路等级为城市次干道。本工程现状场地为临时混凝土路面，服务于香海彼岸小区。

场地内埋藏的地层主要是填筑土层、第四系海陆交互相沉积层。原地基软土分布广泛而深厚，强度差、压缩性大，无法承载路基荷载、不能满足沉降要求。为使地基具有足够的强度，并使得施工后沉降控制在一定范围，对全线地基进行深层加固，使得市政管线敷设的地基承载力达到要求；结合珠海地区的工程实践，采用技术成熟、可操作性强的处理方法，在确保工期的基础上尽量减少造价。

2 管线设计

充分考虑道路沿线现有市政设施及现状道路布置情况，管线标准横断面结合现状，根据规划及相关规划条例布置，遵循合理、经济的原则进行地下管线的设计。根据《珠海市城市规划技术标准与准则》，道路沿线需布置管线有给水、雨水、污水、电力、电信、燃气等管线。考虑到埋设深、浅，实施顺序、造价等因素，将雨水管、燃气管、给水管、缆线管廊设置于人行道或非机动车道上，污水管放置于机动车道内。

本工程新建DN400给水管，采用离心球墨铸铁管，给水管位于道路东南侧人行道上，距道路中心线15.5米（非机动车道边线外1.0m），埋设深度在1.3-2.0m。新建双侧D=1.2m—A=1.6*1.2m雨水管渠，雨水管位于非机动车道下距道路中心线12.5m处，埋设深度在2.0-4.4m，自南向北排入道路北侧泥湾门水道中。新建D=0.5m污水管，采用Ⅱ级钢筋混凝土管，布置在西侧机动车道下，距道路中线6.5m处，自北向南排入南侧湖心路现状D=0.8m污水管中。

根据钻探结果，场地内埋藏的地层主要有填筑土层、第四系海陆交互相沉积层（该层由淤泥〈2-1〉、粘土〈2-2〉、淤泥质粘土〈2-3〉、砾砂〈2-4〉组成）。原地基软土分布广泛而深厚，强度差、压缩性大，无法满足市政管线承载要求，需对现状软弱土体进行处理。

3 软基处理方法比较

3.1 深层水泥搅拌复合地基

基本原理：深层搅拌法是通过深层搅拌机，沿深度方向将软土与固化剂（水泥浆，外加一定量的掺和剂）就地进行强制搅拌，从而形成水泥土加固体，该土体整体性强且强度高，经深层搅拌机自下而上的深层搅拌桩，深层搅拌桩与天然地基组成深层搅拌桩复合地基，见图1。

适用范围：深层搅拌法适用于处理包括淤泥、淤泥质土、粉土、砂性土、泥炭土等各种成因的饱和软粘土，设计地基承载力≤120KPa的软弱地基层。

处理深度：水泥搅拌桩桩径一般为0.5m-1.0m，使用较多的桩径为0.5m、0.6m、0.8m、1.0m，通常桩径0.8m及1.0m的称之为大直径水泥搅拌桩。水泥含量一般为12%-20%，水泥土强度一般不高。桩径0.5m、0.6m水泥搅拌桩处理深度一般在15m以内，桩径0.8m水泥搅拌桩处理深度一般在20m左右，桩径1.0m的水泥搅拌桩处理深度一般在30m以内。

该工法技术基本成熟，但是处理淤泥层时施工过程质量不易控制，水泥土强度低，桩身强度较低。

图1 水泥搅拌桩处理断面图

3.2 素砼桩/CFG 桩

基本原理：CFG桩和素砼桩桩身具有较高的强度和刚度，可以全长发挥桩的侧摩阻力，将荷载传递给较深的相对硬层。施工时对桩间土有挤密作用，较大幅度提高地基承载力，减少沉降，见图2。

图2 素砼桩/CFG 桩复合地基法处理断面图

适用范围：CFG桩和素砼桩适用性较好，常用于加固粘性土、粉土、人工填土、淤泥质粘土和黄土等地基。

设计指标：常用的桩径为400mm或500mm。长细比宜小于等于60，即400mm桩径时加固深度不宜超过25m，500mm桩径时加固深度不宜超过30m。桩身水泥粉煤灰碎石料或者混凝土强度等级为C15。

CFG桩和素砼桩工法技术成熟，控制好施工过程中的每个环节，处理效果佳，处理深度超过25m时造价较高。CFG桩桩身材料为水泥粉煤灰碎石，在珠海地区无该材料供应，需要进行现场拌制，对环境污染较大，另外在处理淤泥时水泥粉煤灰碎石桩和易性较差，容易出现缩颈及断桩病害。素砼桩桩身材料采用商品混凝土，本地区有较多的商品混凝土供应，材料来源充足，对环境污染较少，混凝土和易性更好、材料质量有保证，成桩质量更好，因此本地区一般采用素砼桩而不采用CFG桩。

3.3 管桩

管桩复合地基适用于处理粘性土、粉土、淤泥质土、松散或稍密砂土及素填土等地基。管桩常用的桩型为PTC桩或PHC桩，其桩身强度高，成桩质量高，在处理深厚软土有其独特优势。

设计指标：管桩复合地基的常用桩径为400mm，处理深度根据软土层厚度决定。为了改善桩土承载比，往往在桩顶设计桩帽，桩帽常采用C30钢筋混凝土。

在城市道路软基处理中，该法由于桩间距较大，市政管线地基应单独采用水泥搅拌桩复合地基处理，见图3。

图3 PHC 管桩复合地基法处理横断面图

4 各种处理方法技术及工期比较

处理方法 优点 缺点水泥搅拌桩处理后，软土指标及受力性能得到提高，沉降量小，处理效果佳。工期较短，一般在3个月左右，可以适当较少管槽开挖坑底加固工程量。水泥土强度与土质关系较大，淤泥水泥土强度较低，施工过程中，质量不易控制。CFG 桩或素砼桩处理后，大部分路堤填土荷载由桩体承担，沉降量小，处理效果佳。工期一般在3 个月左右。处理深度超过25m时，造价较高。管桩 其桩身强度高，成桩质量高，在处理深厚软土有其独特优势，工期在2 个月左右。桩间距较大，埋深较大的管线基础需要单独处理。

5 处理方案

经勘查报告显示，本项目市政管线敷设需进行软基处理。排水固结法较复合地基造价上具有明显优势，因此在场地没有限制的情况下优先推荐采用此法。但本项目距离现状时代香海彼岸小区建筑较近，原道路填土中块石粒径大，含量高，若采用排水固结法，则存在排水板施工困难，真空及堆载荷载传递至效果差，密封困难同时会对现状小区建筑基础产生影响等问题，因此本工程推荐采用复合地基法进行处理。结合地质情况，本项目场地软土层普遍在20m以上，满足本项目场地的复合地基法主要有大直径水泥搅拌桩、管桩或素砼桩复合地基。从处理效果、造价、工期等方面对素砼桩和管桩复合地基进行对比，大直径水泥搅拌桩在造价上具有明显优势，因此推荐采用大直径水泥搅拌桩进行处理。处理方案如下：

1、桩间距采用2.0m×2.0m间距，桩径1m，梅花桩布置；

2、桩顶铺设50cm碎石垫层及土工格栅；

3、桩长：23m；

4、主要施工流程如下：对桩基施工范围内的场地进行清理，整平至标高1.0m施工面→施工大直径搅拌桩→达到龄期后，施工管线→铺设土工格栅和碎石垫层；

5、要求桩身90天无侧限抗压强度≥1.3Mpa（28天无侧限抗压强度≥0.81Mpa）单桩承载力≥256KN，复合地基承载力≥100KPa。

6、搅拌桩具体参数应由试桩后确定再大面积施工。