关于道路软基处理创新方法的探讨

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发布时间：2011-08-05 08:42:47  更新时间：2023-07-11 10:10:03

关于道路软基处理创新方法的探讨
方敏
摘要：本文介绍了市政道路软基处理的一般常用方法，并以江门市某市政道路建设工程为例，通过采用袋装砂井配合堆载预压排水固结法进行软基处理分析，以得到更加合理、经济的市政道路软基处理设计方案和施工方法。
关键词：软土地基；沉降；软基处理
1 前言
近年来，随着我市经济的快速发展，城市建设规模不断扩大，需新建或改造的城市道路越来越多。由于江门市地处沿海地区，软土分布广泛，对城市道路建设影响很大。
道路建设中遇到的软土问题主要是稳定性问题和变形问题两大类。稳定性问题即指路堤的稳定性，这种情况在公路建设中常见，在城市建设中一般道路和周边地块同步开发建设，比较常见的仅是道路的变形问题，即路基的沉降。
2 市政道路建设中常用的软土地基处理方法
软土路基处理方法的选择无一定的模式但却有一定的原则，这就是要依据土力学原理，根据地基特点选择合理可行的方法，达到路基稳定和沉降差异符合规范的要求，同时选择的处理方法要求技术可行、施工方便、经济合理。
软土路基处理可选择的方法很多，考虑工期、投资和质量三大影响因素，可按照“时间换金钱，金钱换时间；因人而异，因地制宜”的原则选择软基处理方法。
在近几年来市区道路建设遇到的软土地段较多，处理方法归结起来大致分为三大类：换填法、复合地基法、堆载预压法。
（1）换填法
换填法是最为简单的一种浅层软基处理方法，即用物理力学性能较好的岩土材料置换天然地基中的部分或全部软土，并分层压实，形成双层地基，提高地基承载力，减小沉降。
为满足路基工作区深度要求，减除路面结构层的当量厚度后，一般路基换填厚度不超过1.5米即可满足要求。若软土层厚度不是很厚，可全部换填，从根本上改变地基，不留后患，是最为彻底的措施。路基换填厚度不宜超过3米，超过3米应与其他处理方法进行经济比较，一般来说不经济。另外，部分换填虽然能满足地基承载力的要求，但是由于换填层下面存在软弱下卧层，路基会存在较大的沉降或差异沉降。
（2）复合地基法
复合地基法是采用砂桩、水泥土搅拌桩、碎石桩或预制桩等加固地基的方法，通过桩体对原地基的置换或挤密作用，与桩周软土组成复合地基，提高地基承载力和强度，增大地基变形模量，减小地基沉降。由于水泥土搅拌桩具有施工工期短、无公害、施工过程噪音小、不排污、对相邻建筑影响小等特点，在我市市区道路建设中经常采用，尤其是在桥头过度路段。
由于水泥土搅拌桩为柔性桩，根据一些实验研究，当水泥掺入比为15%时，水泥搅拌桩的临界桩长约为17～18D（D为桩的直径）。在设计时，当软土层不超过10米时桩长一般穿透软土层即可，当软土层较厚时，桩长一般不大于12米。
 

（3）堆载预压法
在软土地基中设置竖向排水通道（塑料排水板、袋装砂井或砂桩）和水平排水通道（砂垫层），在逐级填筑路堤荷载作用下使地基土体排水固结，产生固结沉降使土体强度增长，地基承载力提高，并可有效减小工后沉降。若采用大于路堤及工作荷载的预压荷载则称为超载预压。超载预压可进一步减少工后沉降，并可减小次固结沉降。
堆载预压法的预压期较长，因为软土本身强度低，靠排水固结后增加地基强度需要一个过程，而且强度是逐渐增加的，不像其它处理方法能较快提高地基强度。另外，堆载预压（或超载预压）需要大量的填土作为预压荷载，土方工程在项目造价中占有很大比例，因此在取土困难的地区应考虑其它处理方法。
 

 

 

 

3.2 软基处理方案
该道路为城市主干路，管线较多，雨、污水管线埋设较深（最深达7m），对沉降要求较高，软基路段均为填方路堤，且工期紧。袋装砂井和水泥土搅拌桩均穿过淤泥层和淤泥夹砂层，进入粉质粘土层，砂垫层厚0.5m，一层单向土工格栅加筋，如图2 所示。约40％的路基采用粉喷桩处理，约60％的路基采用袋装砂井排水固结处理。因为粉喷桩处理的单价约32 元／米，而袋装砂井排水固结处理的单价约3.5 元／米，仅为粉喷桩处理费用的1／10。因此，软基处理费用可节省一半左右，超过1000 万元。

 

3.3 处理效果分析
为了检验这种“中间软、两边硬”的地基处理方案的可行性，在路中心、两种处理方法交界处的两侧、路肩以及坡脚处埋设了总沉降盘、分层沉降盘、孔隙水压力计、测斜管、土压力盒和水位计进行观测。仪器埋设如图3 所示。
 

 

通过观测，可以得出以下结论：
（1）袋装砂井处理段内，最大的总沉降量发生在路中，为1269mm。两侧粉喷桩处理段内，最大的总沉降量发生在交界处，为254mm，约为路中最大沉降量的20％。在上部填土荷载的作用下，袋装砂井处理段和粉喷桩处理段之间产生了较大的差异沉降，最大差异沉降达717mm。
（2）中部袋装砂井处理区向两侧粉喷桩处理区的侧向位移（最大值为241.16mm），明显大于坡脚处的侧向位移（最大值为48.87mm），坡脚处最大侧向位移位于地表，两侧交界处的最大侧向位移均发生在地表以下5～6m 深的淤泥层中。
（3）袋装砂井处理段路，基压缩范围随填土的加高而变深，压缩量随深度由大变小，80～85％的压缩量发生在地表下8m 范围内，压缩层范围主要位于粉质粘土层以上13～16m 的淤泥和淤泥夹砂层。
（4）粉喷桩处理段与袋装砂井处理段相比，复合地基的压缩量很小，压缩层在地表以下到15～18m 范围内，压缩量的大小与深度无关，主要受粉喷桩施工质量控制。
（5）各测点的孔隙水压力基本上随着填土高度的增大而增大，加荷间歇期，孔隙水压力逐渐消散，加载435d 后，土层的固结度达到85～95％。
（6）水泥土搅拌桩复合地基中，土应力和桩应力都随着填土高度的增大而增大，在停止填土后的堆载期间，随着土体的固结，桩应力逐渐减小，桩土应力比由1.88 逐渐减小至1.11。
4 结语
通过工程实例分析新型的市政道路软基处理方法——在同一断面的不同位置采用不同的软基处理方案（中间为排水固结法处理，两侧为水泥土搅拌法处理），实测表明，该处理方法能显著提高管道地基的承载力，满足管道对沉降的要求，可大幅降低造价。同时中间软的部分向两侧流动，挤压两侧的粉喷桩，导致产生较大的侧向位移。因此，需要进一步改进设计，寻求更合理、经济的市政道路软基处理设计方案和施工方法。
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