深圳市前海地區某市政道路軟土路基設計

沙 亮

（深圳市綜合交通設計研究院，廣東深圳 518003）

0 前言

深圳市前海地區某市政道路位于濱海潮間帶，場地普遍分布軟弱淤泥層、中粗砂（含淤泥）、淤泥質黏土等。以上地層總厚度一般為5～12 m，場地屬于對建筑抗震不利地段，穩定性和適宜性較差。場地范圍內第四系地層自上而下依次為：（1）第四系人工填土，含素填土、填石、植物層；（2）第四系全新統海陸交互相沖擊層，含淤泥、中粗砂；（3）第四系全新統沖洪積層，含黏土、中粗砂；（4）第四系上更新統沖洪積層，含淤泥質黏土、黏土、中粗砂；（5）第四系中更新統殘積層，含砂質黏性土、粉質黏土。

由于場地工程地質條件復雜，需要處理的軟弱土層埋深及厚度大，地下水埋藏較淺，且全段欠方嚴重。綜合考慮技術、經濟等因素，該工程軟基處理工程主要采用插板排水固結堆載預壓法、水泥攪拌樁、CFG樁等處理方案。

1 插板排水堆載預壓法

該法用塑料插板作為排水載體來加速土層的固結，并用填土或砂等外加荷載來增加總應力，并使超靜孔壓消散，從而增加有效應力，使地基承載力逐步變大。

該法適用于項目現狀為漁塘、蠔田段。由于該段淤泥裸露，沒有覆蓋層，須先修筑圍堰封閉場地，同時圍堰可以充當后續施工路堤的反壓護道，有利于路基填土的穩定。

插板排水固結法的總體結構包括排水系統和預壓系統，其中排水系統又包括水平和豎向排水系統。水平排水系統由在淤泥頂面吹填而成的砂墊層中設置縱橫向間距為50 m的盲溝做為框架，在縱橫盲溝交匯處設置集水井，用抽水泵抽水，盲溝采用滲濾土工布包裹碎石形式；豎向排水系統由塑料排水板在砂墊層中按正方形間距1 m×1 m布設組成，塑料排水板須打穿淤泥層進入下臥層不小于0.5 m，上端高出排水砂墊層0.3 m。

道路路基填筑分為3個部分：（1）從砂墊層標高填筑到路床設計標高以下1.5 m（含地基預留沉降量），填料為中粗砂，在填砂層頂部鋪設1層雙向經編PVC增強纖維土工格柵；（2）填筑1.5m厚路床，填料為適合道路填筑要求的素土；（3）2.5m厚超載預壓砂，為節約成本，填料為中細砂。

1.1 施工工序

清理障礙物→鋪設土工布→吹填砂墊層→打設塑料排水板→做盲溝、集水井→埋設監測儀器→填砂層（填筑中粗砂至路床頂面以下1.5 m并分層碾壓）→鋪設雙向經編PVC增強纖維土工格柵→路床填土（分層碾壓填筑1.5 m厚路床）→預壓砂層→沉降監測→卸載。

1.2 施工技術要求

（1）插板原材料：塑料排水板斷面為4 mm×100 mm，應具有足夠的抗拉強度，溝槽表面平滑，尺寸準確，能保持一定的過水面積，抗老化能力在1.5 a以上，并具有耐酸堿抗腐蝕性。

（2）預壓時間：設計預壓時間滿載不少于200 d，實際卸載時間應根據設計預壓時間、實測沉降推算工后沉降量、實測沉降速率等綜合確定。

（3）卸載標準：經預壓處理后的淤泥層固結度要達到不小于90%的要求，預壓期最后連續2個月，沉降速率小于5 mm/月。

1.3 施工監測與第三方監測

施工監測是保證圍堰施工安全、場地填筑過程中邊界穩定的重要措施?，F場監測的數據也將作為工后沉降的推算、處理效果的評價、工程量核實等的重要依據。為了保證工程的安全，項目業主委托了獨立的第三方監測單位對排水固結堆載預壓施工全過程進行監控，第三方監測的內容、項目和精度要求也高于施工監測。

施工監測包括以下四部分內容：（1）監測總沉降量；（2）分層沉降；（3）孔隙水壓力；（4）觀測圍堰的水平位移。

施工期的填筑安全性參照規范要求，由上述監測的結果進行控制，具體標準為：（1）沉降速率小于 15 mm/d；（2）邊樁位移小于 5 mm/d；（3）孔隙水壓力增量與加載量的比值B≤0.6。當發生沉降、位移偏大等不穩定情況時，應加密監測次數。

1.4 施工注意事項

施工中應加強對排水板的保護，運輸過程中嚴禁破壞其濾膜，并室內保存，防止日照使芯板老化。為使施工機械有良好的工作面和軟土固結盡快完成，施工時應及時抽掉集水井中排出的孔隙水；另外，由于在底基層填筑過程中，往往因趕工期而使得加載速率大大超標，致使淤泥層產生剪切破壞，附加沉降大大增加，更為嚴重的是因加載不均勻或速度快而使得淤泥產生大面積的滑坡，最后不得不大面積停止加載，反而延誤工期。為避免以上事故的發生，實際施工中一定要特別注意嚴格控制加載速率。

2 水泥攪拌樁

水泥攪拌樁加固軟土地基的機理主要是通過水泥的水解和水化反應及水泥水化物與黏土的化學反應,從而形成強度相對較高的樁體與樁周軟土一起形成復合地基,以起到提高地基承載力、增強路基穩定性及減少路基沉降的作用。

項目水泥攪拌樁設計樁徑為600 mm，設計樁間距為1.3 m×1.3 m，按梅花形布置，要求打穿淤泥層，進入持力層不小于1.0 m，樁頂鋪設一層鎖口式鋼塑土工格柵和0.3 m厚級配碎石褥墊層。

該法適用于項目上覆人工填土層較厚，下臥層為淤泥路段，且須降低對附近構筑物影響的路段。因該法處理軟土內含有一定的有機質，水泥攪拌中摻入水泥用量的20%石膏作為外摻劑，以增強固結效果。

2.1 施工工序

鉆機就位→對中調平→預攪下沉同時配制漿液→噴漿攪拌提升→重復攪拌下沉→重復噴漿提升→停鉆移位、成樁結束→施工下一根樁。

2.2 施工注意事項

為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質量,第一次提鉆噴漿時應在樁底部停留30 s,進行磨樁端，余漿上提過程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進行磨樁頭，停留時間為30 s；供漿必須連續，攪拌必須均勻，一旦因故（提升過快、堵塞、斷電、機械故障）停漿，應使攪拌機鉆頭下沉至停漿面以下50 cm，待恢復供漿后再噴漿提升。

3 CFG樁

CFG樁身材料主要是碎石、石屑、粉煤灰，摻適量水泥和水拌和而成,具有良好的和易性。碎石是該樁的粗骨料，石屑是填充碎石孔隙、改善骨料級配的次骨架材料，粉煤灰具有粗骨料和低標號水泥的作用。設置在軟基中的碎石樁作為豎向增強體,將上部荷載通過樁體向地基深處傳遞,擠密并置換了部分軟土,改善了軟土的排水條件,加速了軟土中超孔隙水壓力的消散,CFG樁和樁間土一起通過由碎石或石屑組成的褥墊層形成CFG復合地基。

該法適用于項目上覆人工填土層較厚，且填土層中含有較多碎石，下臥層為淤泥的路段。項目CFG設計樁徑為600 mm，設計樁間距為1.3 m×1.3 m，按梅花形布置，要求打穿淤泥層，進入持力層不小于1.0 m，樁頂鋪設一層鎖口式鋼塑土工格柵和0.3 m厚級配碎石褥墊層。

3.1 施工工序

采用振動沉管法，分為移機就位、沉管造孔、填料加密和成樁4道工序。

3.2 施工注意事項

為確保CFG樁復合地基質量，根據地質情況選用合理的施工機械設備，布樁時宜從中心向外推進施工；沉管達到要求深度后，立即填灌樁芯混合料，盡量減少間隔時間。填料前檢查沉管內是否吞進樁尖或進水進泥，若存在則及時處理。嚴格控制拔管速率在1.2～1.5 m/min，如遇淤泥或淤泥質土，拔管速度應適當放慢，拔管過程避免反插。施工過程中應觀測新施工樁對已施工樁的影響，當發現樁斷裂并脫開時，必須對工程樁逐樁靜壓，靜壓時間一般為3min，靜壓荷載以保證使斷樁接起來為準。

4 排水預壓與CFG樁聯合處理

由于近期吹填的淤泥容許承載力不到40 kPa,而橋頭路段和擋墻地基要求承載力達150～200 kPa。軟基處理時先用插板排水堆載預壓法將地基的承載力提到120 kPa,再用CFG樁使承載力達到200 kPa，從而滿足了設計要求。

5 不同地基處理方法交接部位的過渡處理

不同地基處理方法工后沉降的大小及工后沉降發展的過程均存在一定的差異,為了滿足路面鋪筑及管線埋設的需要,必須采取措施減少這種差異。項目采用超載預壓的辦法來減少不同地基處理方法交接部位的沉降差異。具體做法為在交接部位的兩邊100 m以內,超載預壓土堆填厚度從0～1.5 m逐漸變化,該部分預壓土的預壓時間為90 d。

6 結語

（1）對深厚軟基的處理，插板排水堆載預壓法仍是最經濟有效的處理方法，但處理工期較長。

（2）水泥攪拌樁有效處理深度一般小于15 m，且造價較高，但其可最大限度地利用原土，且施工時噪聲小、無振動、工期短，對周邊構筑物影響較小。

（3）CFG樁可利用工業廢料粉煤灰和石屑作摻和料，無需配筋，可大幅降低工程造價，施工速度快、工期短、質量容易控制。

（4）采用插板排水堆載預壓與CFG樁聯合處理可大幅提升地基承載力，合理的組合地基處理方法，可以起到事半功倍的效果。

（5）經過近兩年時間的路基沉降觀測,未發現路基有明顯沉降現象,差異沉降小于0.15%。該分項竣工驗收時,各項指標均達到優良工程的標準。因此該項目軟土路基處理方案是合理可行的，也將隨著深圳前海地區基礎設施建設全面鋪開，為類似項目提供參考。

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