林文勝

（廣東中譽設(shè)計院有限公司， 福建 福州 350001）

1 工程概況

奧特萊斯大道位于漳州市龍海市角美鎮(zhèn)，項目起于國道324，終點位于奧特萊斯現(xiàn)代服務(wù)業(yè)園區(qū)，是連接奧特萊斯現(xiàn)代服務(wù)業(yè)項目與廈門、漳州的重要通道。該道路長度2.18km，道路等級為城市主干道，雙向六車道，設(shè)計車速為40公里/小時，道路紅線寬度為50米。

本工程項目所在場地上部土質(zhì)以軟土為主，工程性質(zhì)差。場地地層分布有如下地層：①素填土（Q4ml）、②粉質(zhì)粘土（Q4al+pl）、③粗、礫砂（Q4al+pl）、④淤泥-淤泥質(zhì)土（Q4m）、⑤粗、礫砂（Q4al+pl）、⑤-1粉質(zhì)粘土（Q4al+pl）、⑥殘積粘性土（Qel）、⑦全風(fēng)化花崗巖（r52(3)c）、⑧土狀強風(fēng)化花崗巖（r52(3)c）。其中④淤泥-淤泥質(zhì)土（Q4m）為典型的軟土，為流塑～軟塑狀態(tài)，地基容許承載力低，工程性質(zhì)較差，具有壓縮性高、孔隙比大、含水量高的特點，它對路基工程和其它構(gòu)造物基礎(chǔ)均造成不良的影響，例如因路基的不均勻沉降影響行車舒適性、因強度及穩(wěn)定性降低而造成結(jié)構(gòu)物破壞等等，必需進(jìn)行地基處理。

2 地基處理的目的及要求

軟土地基處理的目的是為了解決路堤的穩(wěn)定和控制工后沉降，工程范圍內(nèi)地層下的淤泥-淤泥質(zhì)土等高壓縮性的飽和軟粘土是重點處理的土層。

軟土地基處理要求：一般路基地基承載力≥100kPa

工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)規(guī)范采用為：

一般路基段：50cm

涵洞、箱型通道處：30cm

橋臺連接段：20cm

3 軟基處理方案比選

3.1 處理原則和方法

軟土地基的處理對于道路建成后的使用質(zhì)量至關(guān)重要，針對軟土含水量高、壓縮性大、承載力低的特點，設(shè)計方案應(yīng)從技術(shù)、施工工藝、造價、工期等因素全方位考慮。

地基處理根據(jù)軟土的性質(zhì)、物理力學(xué)指標(biāo)、埋置深度和厚度特點及路堤設(shè)計高度，結(jié)合表層土和耕植土情況分別采用表層壓實法、換填法和深層處理法等，根據(jù)不同土層情況和工期要求，按經(jīng)濟適用原則，采用不同方法分段處理。

3.2 處理方法和適用條件

（1）換填法（軟土厚小于3m）

表層耕土應(yīng)予全部挖除換填，素填土直接位于粉質(zhì)粘土之上的采用表層壓實法，位于軟土之上的與軟土一起處理。軟土層層底埋深小于3.0m的采用換填法比較經(jīng)濟；大于3.0m的應(yīng)采用深層處理法。

（2）水泥土攪拌樁+碎石墊層+土工格柵（軟土厚大于3m）

對于淤泥厚度大于3m的軟弱地基且工期有嚴(yán)格限制時，考慮采用本方案。主要作用原理是攪拌機械充分?jǐn)嚢杷酀{和土，形成復(fù)合地基，該地基為樁土共同作用，提高地基承載能力，減少地基沉降。

（3）塑料排水板+預(yù)壓+砂礫墊層（軟土厚大于3m）

對于淤泥厚度大于3m的軟弱地基，砂礫墊層鋪設(shè)于基底表面，地基設(shè)置塑料排水板，形成排水通道，通過加壓，加速地基水平和豎向的排水固結(jié)，提高地基承載力，減小沉降。

（4）袋裝砂井+真空預(yù)壓+砂礫墊層

對于淤泥厚度大于3m的軟弱地基，砂礫墊層鋪設(shè)于基底表面，地基設(shè)置袋裝砂井，形成排水通道，通過真空預(yù)壓，加速地基水平和豎向的排水固結(jié)，提高地基承載力，減小沉降。

3.3 方案比較：

（1）方案一使用范圍廣泛，施工工藝簡單，質(zhì)量容易控制，處理效果好，對環(huán)境無影響，造價相對較低。

（2）方案二使用范圍廣泛，加固深度可達(dá)20m，處理效果好，工期短，施工技術(shù)要求較高，工程費用相對較高，會影響周邊環(huán)境。但項目區(qū)域施工經(jīng)驗豐富。

（3）方案三施工技術(shù)要求較不高，所需的預(yù)壓期較長，排水固結(jié)總沉降量較大，對周邊構(gòu)造物影響較大，同時超（等）載土方需二次調(diào)運。但該方法工程造價相對較低，而且項目區(qū)域施工經(jīng)驗豐富。

（4）方案四施工工藝較復(fù)雜，可有效加速排水固結(jié)所需預(yù)壓期較短，但工藝復(fù)雜質(zhì)量不易控制，對淤泥的均質(zhì)要求高，造價相對較高，該區(qū)域尚未有成功案例。

綜合以上比較，并對沿線地質(zhì)情況進(jìn)行分析，采用適合的軟土處理方式，對于水田、水塘地等地段的浮泥或表層厚度小于3m的軟弱地基，可采用方案一即挖除換填處理；對于淤泥厚度大于3米的軟弱地基，推薦采用方案二（水泥土攪拌樁+碎石墊層+土工格柵）進(jìn)行處理。

4 地基處理方案設(shè)計

以下設(shè)計及計算以水泥土攪拌樁為例進(jìn)行地基處理設(shè)計及地基承載力計算

4.1 復(fù)合地基承載力驗算

K0+840斷面地質(zhì)情況具代表性，以下計算以K0+840斷面為例進(jìn)行地基承載力驗算。

4.1.1 計算參數(shù)

K0+840處土層分布：0-0.8m為素填土，qs=10kpa，天然地基承載力為50kpa；0.8-1.6m為粉質(zhì)粘土，qs=15kpa；1.6-6.2m為淤泥-淤泥質(zhì)土，qs=6kpa，6.2-17m為粉質(zhì)粘土，qs=16kpa，qp=180kpa；17m以下為全風(fēng)化花崗巖。水泥土攪拌樁按照等邊三角形布置，間距1.2m，樁徑 500mm，樁斷面積Ap=0.196m2，樁周長Up=1.57m，樁長按照穿透軟弱土層進(jìn)入承載力相對較高的土層0.5m計算，取6.7m。

4.1.2 面積置換率計算

面積置換率按下式計算：

式中：m-面積置換率；

d-樁身平均直徑（m）；

de-一根樁分擔(dān)的處理地基面積的等效圓直徑（m）；等邊三角形布樁de=1.05s，s為樁間距；

經(jīng)計算，水泥土攪拌樁的面積置換率為0.52/(1.05x1.2)2=0.157。

4.1.3 單樁承載力計算

式中：

n——樁長范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；

qsi——樁周第 i層土的側(cè)阻力特征值。li——樁長范圍內(nèi)第 i層土的厚度(m)；

qp——樁端地基土未經(jīng)修正的承載力特征值(kPa)；

α——樁端天然地基土的承載力發(fā)揮系數(shù)，可取 0.4～0.6，天然地基土承載力高時取低值。

計算:Ra=1.57x（0.8x10+0.8x15+4.6x6+0.5x16）+0.5x0.196x180=104.93kN

4.1.4 樁身材料強度的確定

樁身材料強度確定的單樁承載力大于(或等于)由樁周土和樁端土的抗力所提供的單樁承載力：

fcu——與攪拌樁樁身水泥土配比相同的室內(nèi)加固土試塊，邊長為 70.7mm的立方體，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下 90d齡期的立方體抗壓強度平均值(kPa)；

η——樁身強度折減系數(shù)，濕法可取 0.25；

up——樁橫截面周長(m)；

經(jīng)計算：fcu≥104.93/（0.25x0.196）=2.14MPa 4.1.5復(fù)合地基承載力驗算

式中：fspk——復(fù)合地基承載力特征值(kPa)；

——單樁承載力發(fā)揮系數(shù)，宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗取值，可取 1.0；

m——面積置換率；

Ra——單樁承載力特征值(kN)；

Ap——樁的截面積(m2)；

——樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)，按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗取值，可取 0.6；fsk——處理后樁間土承載力特征值(kPa)，應(yīng)按靜載荷試驗確定；無試驗資料時可取天然地基承載力特征值。

計算:fspk=1.0x0.157x104.93/0.196+0.6x（1-0.157）x50=109.34 kPa＞100 kPa，滿足復(fù)合地基承載力要求。

4.1.6 復(fù)合地基沉降驗算

（1）復(fù)合地基變形計算應(yīng)符合國家《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007的有關(guān)規(guī)定。

式中：s——地基最終變形量（mm）；

s’——按分層總和法計算出的地基變形量（mm）；

Ψs——沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，根據(jù)地區(qū)沉降觀測資料及經(jīng)驗確定，無地區(qū)經(jīng)驗時可根據(jù)變形計算深度范圍內(nèi)壓縮模量的當(dāng)量值（）、基底附加壓力按表5.3.5取值；

n——地基變形計算深度范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)（圖5.3.5）；

p0——相應(yīng)于作用的準(zhǔn)永久組合時基礎(chǔ)底面處的附加壓力(kPa)；

Esi——基礎(chǔ)底面下第i層土的壓縮模量（MPa），應(yīng)取土的自重壓力至土的自重壓力與附加壓力之和的壓力段計算；

zi、zi-1——基礎(chǔ)底面至第i層土、第i-1層土底面的距離（m）；——基礎(chǔ)底面計算點至第i層土、第i-1層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)，可按本規(guī)范附錄K采用。

（2）復(fù)合土層的壓縮模量可按下式計算：

式中:fak—基礎(chǔ)底面下天熱地基承載力特征值（kPa）

（3）地基沉降計算深度

計算至全風(fēng)化花崗巖頂面，計算深度為17m。

（4）計算過程

復(fù)合土層沉降計算

復(fù)合土層以下土層的沉降計算

壓縮模量的當(dāng)量值：7.000(MPa)

沉降計算經(jīng)驗系數(shù)： 1.0

復(fù)合土層以下沉降量：S2=1.00 x 146.07=146.07(mm)

總沉降量為S=S1+S2=128.79+146.07=274.86mm＜500mm

故復(fù)合地基沉降滿足規(guī)范要求。4.2復(fù)合地基處理設(shè)計

（1）水泥土攪拌樁按照等邊三角形布置，間距1.2m，樁徑 500mm。

（2）樁長按照穿透軟弱土層進(jìn)入承載力相對較高的土層0.5m控制。

（3）水泥攪拌樁90天無側(cè)限抗壓強度不小于2.14Mpa，單樁承載力不小于104.93KN，復(fù)合地基承載力大于100Kpa。

（4）水泥選用42.5號普通硅酸鹽水泥，水泥漿水灰比為0.5，樁未偏差不大于50mm，垂直度不超過10%，樁徑不小于設(shè)計要求。

（5）水泥攪拌樁樁頂設(shè)置50cm碎石褥墊層并鋪設(shè)兩層雙向?qū)挿凉じ駯乓员Ｕ下坊鶆蚍€(wěn)定沉降。土工格柵采用拉伸型雙向聚丙烯（TGSG40-40）土工格柵，每延米縱向抗拉屈服強度不小于40KN，端部回折長度應(yīng)不小于2米。

5 結(jié)論

作者所設(shè)計的奧特萊斯大道工程已于2015年6月份竣工通車， 經(jīng)過兩年多的運行，該道路運行狀況良好，地基承載力及沉降值檢測值都與設(shè)計值基本吻合。本文以奧特萊斯大道工程軟土地基處理為例對軟土地基的設(shè)計拋磚引玉，強調(diào)軟土地基處理設(shè)計時應(yīng)先進(jìn)行方案比選，并結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H施工工藝，確定合理，經(jīng)濟，實用的軟基處理方案。

[1]城市道路路基設(shè)計規(guī)范(CJJ 194-2013)．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013

[2]公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)細(xì)則(JTGT D31-02-2013)．北京：人民交通出版社，1995

[3]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(JGJ79-2012)．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012

[4]龔曉光．地基處理手冊（第三版）．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008