方丹

（福州路信公路設(shè)計(jì)有限公司，福建福州 350026）

0 引言

以社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展為背景、日新月異的新時(shí)代環(huán)境為機(jī)遇，建筑材料以及施工機(jī)械的科技創(chuàng)新，道路工程特殊路基處理施工方案也隨之變革。道路路基段特殊路基處理費(fèi)用占該段道路工程費(fèi)用的20%，一定條件下多達(dá)50%以上。在建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段既要確保軟基處理符合道路使用年限要求，又要求必須加強(qiáng)道路路基的技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究。同時(shí)，道路路基穩(wěn)定系數(shù)直接關(guān)系到路面安全運(yùn)行和路面后期養(yǎng)護(hù)管理等相關(guān)費(fèi)用的投入。道路特殊路基處理在整個(gè)道路使用壽命期中的重要性不言而喻，路基方案是否經(jīng)濟(jì)合理，關(guān)系到相關(guān)部門(mén)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的投資決策和后期費(fèi)用。那么，如何根據(jù)地區(qū)的地質(zhì)、水文、氣候等特點(diǎn)，在保證道路路基穩(wěn)定安全的情況下，制定經(jīng)濟(jì)有效的軟基形式呢？

根據(jù)區(qū)域內(nèi)不同的地形條件所形成的不同的地質(zhì)土質(zhì)條件，采用不同的施工工藝及機(jī)具，常用的道路特殊路基處理方式有以下幾種：淺層處理、動(dòng)力擠密法、固結(jié)排水、粒料樁、水泥攪拌樁、水泥粉煤灰碎石樁、剛性樁。各類(lèi)軟基處理技術(shù)的主要作用及應(yīng)用條件各不相同。

1 淺層處理

淺層處理在本地區(qū)常用的有粒料換填法和拋石擠淤法。

1.1 粒料換填法

粒料換填法主要通過(guò)挖除地質(zhì)性能不佳的土，換填碎石、砂、透水性材料、改良土等填料，適用于厚度0.5～3m 的淺層換填軟土地段。其特點(diǎn)：其一，開(kāi)挖量適宜，開(kāi)挖過(guò)程中通過(guò)控制邊坡坡率，多數(shù)無(wú)須二次產(chǎn)生支護(hù)費(fèi)用；其二，施工機(jī)具簡(jiǎn)單；其三，軟土地基處理效果好；其四，換填深度超過(guò)3m 時(shí)，經(jīng)濟(jì)效果不明顯；其四，置換出的棄方處理需額外占用土地，運(yùn)輸過(guò)程容易污染環(huán)境，工程造價(jià)相應(yīng)增高[1]。

1.2 拋石擠淤法

拋石擠淤法主要是在含水率較大的軟土中拋投粒徑較大的石料，如片石在自重及外力（爆炸、加載、卸載）作用下下沉將淤泥擠出，適用于厚度小于3m 的淤泥路段。其特點(diǎn)：其一，施工機(jī)具簡(jiǎn)單；其二，當(dāng)石料沉底時(shí)，對(duì)淤泥地基處理的效果最好；其三，施工質(zhì)量好控制；其四，換填深度超過(guò)3m 時(shí)，石料有可能不沉底，在淤泥層中形成硬殼層，施工質(zhì)量不好控制；其五，置換出的棄方處理需額外占用土地，運(yùn)輸過(guò)程容易污染環(huán)境，工程造價(jià)相應(yīng)提高。

2 動(dòng)力擠密法

動(dòng)力擠密法以強(qiáng)夯法為例，主要通過(guò)大質(zhì)量夯錘從高處落下沖擊軟土，使土基壓縮，局部土體液化打通排水通道，孔隙水溢出，土體得以固結(jié)，適用于處理高飽和度的粉土與軟黏土地基，處理的深度有限。其優(yōu)點(diǎn)為施工工藝簡(jiǎn)單、施工速度快、處理效果好、無(wú)摻料機(jī)械化程度高、造價(jià)相應(yīng)最低，但噪聲污染不可忽視。

3 固結(jié)排水

以塑料排水板為例，通常是在土層中打入豎向塑料排水板結(jié)合50～100cm 砂墊層，形成一個(gè)縱向加橫向排水系統(tǒng)，通過(guò)路基的地質(zhì)條件和填土高度選擇等載或超載預(yù)壓。軟土地基可在荷載的壓力作用下，增加土應(yīng)力，促使孔隙水能夠迅速地通過(guò)排水板通道到達(dá)砂墊層，再通過(guò)橫向排水通道排出，相比自然沉降固結(jié)的等待時(shí)間有所減短。適用于軟土厚度較大的地段，但處理深度一般小于12m，預(yù)壓期需要3～6 個(gè)月。其優(yōu)點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單，同類(lèi)袋裝砂井、真空預(yù)壓固結(jié)排水軟基方案中造價(jià)費(fèi)用最低；缺點(diǎn)是塑料排水板的質(zhì)量差異大、預(yù)壓時(shí)間長(zhǎng)、施工工期長(zhǎng)、施工監(jiān)理難度大、深厚層軟土的處理效果不佳、堆載預(yù)壓需要的土方量大，一般設(shè)在自身即為填方的段落[2]。

4 粒料樁預(yù)壓

以砂樁預(yù)壓為例，砂樁主要是利用振沖法，在施工時(shí)使地基中形成密實(shí)樁體，通過(guò)樁體對(duì)樁周土的擠密作用，使土體和樁形成復(fù)合地基。砂樁具有良好的透水性可加快地基固結(jié)，使地基承載力提高。常用的施工方法是振動(dòng)沉管法，一般通過(guò)把帶閉合樁靴的鋼管垂直振沖沉入土層的設(shè)計(jì)深度，在樁管內(nèi)灌入砂，然后邊振動(dòng)邊緩慢拔樁管至地面，從而形成了砂樁，通常還會(huì)在砂樁上設(shè)置50～100cm 砂墊層作為水平排水層，根據(jù)穩(wěn)定、沉降計(jì)算，進(jìn)行等載或超載預(yù)壓。適用于砂材料豐富地區(qū)，樁長(zhǎng)不宜大于20m 的地段[3]。

砂樁兼具排水固結(jié)和復(fù)合地基的特點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)是在砂原料產(chǎn)地工程造價(jià)低、施工技術(shù)可靠、機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)單、操作技術(shù)易于掌握，可加快施工速度，處理效果較好，能夠縮短預(yù)壓期。同樣，堆載預(yù)壓需要的土方量大，不適合缺乏土源的地區(qū)使用，在各類(lèi)復(fù)合地基處治方案中造價(jià)適中。

擠密樁是在砂樁的基礎(chǔ)上延伸出的一種以增大土體密實(shí)度為主的軟土處理方案。沉管法擠密樁與砂樁不同的地方是在粒料成樁的過(guò)程中不斷引入壓縮空氣對(duì)粒料加壓，形成直徑較大的樁體，同時(shí)增加周土密度，與原地基形成復(fù)合地基[4]。

5 水泥攪拌樁

粉噴水泥攪拌樁主要是利用水泥作為化學(xué)固化劑，通過(guò)帶有回轉(zhuǎn)、翻松、噴粉和攪拌的機(jī)械，對(duì)路基局部范圍內(nèi)某一深度、一定直徑范圍內(nèi)的軟土，用水泥粉末通過(guò)特制的粉體噴攪施工機(jī)械噴入。由下而上逐步噴攪將局部軟土改良形成硬結(jié)樁體，提高路基整體性和水穩(wěn)性，與整體路基共同作用形成復(fù)合地基。攪拌樁適用于處理十字板抗剪強(qiáng)度不小于10kPa、有機(jī)質(zhì)含量不大于10%的不穩(wěn)定軟土路基，軟土厚度較深的地段。粉噴法加固土樁處理的深度小于12m，漿噴法加固土樁的深度小于20m。

粉噴水泥攪拌樁的優(yōu)點(diǎn)為加固質(zhì)量較好，能夠縮短工期，比較于其他復(fù)合地基處治方案成本較低，缺點(diǎn)：其一，工藝要求復(fù)雜，對(duì)鉆進(jìn)速度、提升速度、復(fù)攪速度等均有嚴(yán)格要求，監(jiān)管難度大；其二，粉噴工藝不再向地基中增加水分，傾向于高含水率的軟土，且需要評(píng)估粉塵污染的情況；其三，漿噴工藝適合低含水率的軟土，且處理的深度更深，效果優(yōu)于粉噴樁，但造價(jià)相對(duì)高。

6 水泥粉煤灰碎石樁

水泥粉煤灰碎石樁即CFG 樁，是一種低標(biāo)號(hào)的水泥混凝土樁。混合料可用水泥、碎石、粉煤灰拌和，也可用水泥、碎石、砂拌和。CFG 樁是用鉆機(jī)鉆孔或用振動(dòng)設(shè)備沉管施工。施工方法有長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁、振動(dòng)沉管灌注成樁、長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注成樁等。使用長(zhǎng)螺旋鉆孔對(duì)環(huán)境噪聲污染小，對(duì)施工泥漿污染也比較少，長(zhǎng)螺旋施工中不適用于對(duì)凈高有使用限制的段落。長(zhǎng)螺旋鉆孔適用范圍廣，深厚軟土可用，處理的厚度可大于15m，特別適用于對(duì)承載力和變形要求嚴(yán)格的高填路堤段和橋涵構(gòu)造物銜接路段。

CFG 樁優(yōu)點(diǎn)是無(wú)預(yù)壓期，施工工期短，常用樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20，處理效果好，施工過(guò)程質(zhì)量好控；缺點(diǎn)是施工工藝復(fù)雜，在各類(lèi)復(fù)合地基處治方案中造價(jià)較高。CFG 樁在對(duì)工期、變形有要求的項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用。

7 剛性樁

剛性樁處治原理不同于復(fù)合地基，外荷載主要是通過(guò)樁體傳遞到持力層或由樁身側(cè)摩擦力來(lái)承擔(dān)。以預(yù)應(yīng)力混凝土管樁為例，管樁由工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)焊接管節(jié)、樁尖，管頂樁帽組成，施工工藝分捶打成樁和靜壓成樁，適用于深厚軟土地基上荷載大、變形要求嚴(yán)格的高填路堤路段、橋頭與路堤銜接段或通道與路堤銜接段。銜接段的管樁可采用變間距、變樁長(zhǎng)分級(jí)過(guò)渡方式設(shè)置處理，有利于節(jié)約造價(jià)，處治深度不超過(guò)30m。

剛性樁的優(yōu)點(diǎn)為施工工期短、樁體強(qiáng)度高、工后沉降量小、處治效果好、工藝質(zhì)量好控制、處治的深度大。缺點(diǎn)是打樁有噪音、路堤填高不足會(huì)出現(xiàn)蘑菇狀路面、施工工藝復(fù)雜、工程造價(jià)在基本類(lèi)型的軟基處理中最高。雖然造價(jià)較高，但其他方面性能十分優(yōu)秀，剛性樁常見(jiàn)于地鐵、通道等項(xiàng)目中。

需要注意的是，軟基處治并不是一種方式或單一工藝可以達(dá)到理想效果，往往是需要多種處治方法互相配合而來(lái)。排水板、粒料樁等常用墊層配合作為排水通道參與其中。墊層有砂墊層、碎石墊層、砂碎石墊層，其中，砂墊層預(yù)壓中使用的砂料含泥量小于5%。在原地面分層鋪筑厚度50～100cm 不等砂墊層，可分成兩層攤鋪，深層軟基處治施工前攤鋪一層作為施工機(jī)具進(jìn)場(chǎng)的墊層，深層軟基處治施工后再施工一層，兩層一起作為軟土頂面增設(shè)的一個(gè)排水層，再進(jìn)行路堤填筑，并利用填料的等載或超載進(jìn)行預(yù)壓，使軟土中的孔隙水排向墊層，最終促進(jìn)土體固結(jié)。

8 福鼎市某項(xiàng)目一期工程

8.1 項(xiàng)目基本情況

福鼎市某項(xiàng)目一期工程道路沿濱海淤積平原及丘陵山腳修建，沿線以平原地貌為主，主要為灘涂、魚(yú)塘、菜地和樹(shù)林。根據(jù)勘察院的項(xiàng)目野外地質(zhì)填圖和鉆研成果來(lái)看，項(xiàng)目區(qū)的場(chǎng)地內(nèi)上覆素填土、海相沉積物淤泥、沖洪積含碎石粉質(zhì)黏土、含泥卵石；下伏基巖為白堊系凝灰熔巖。

8.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

道路沿濱海灘涂和魚(yú)塘修建，地形平坦開(kāi)闊，無(wú)泥石流、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育。其中，沿濱海灘涂段地表主要土層為淤泥，厚8.00～12.00m，土層軟弱，中下部為沖洪積物含泥卵石及凝灰熔巖風(fēng)化層，穩(wěn)定性一般。灘涂路段長(zhǎng)年積水，土基干濕類(lèi)型為潮濕。該處灘涂位置屬于高填路堤，路基壓實(shí)度≥93%。該項(xiàng)目采用在軟基3m 以上按砂樁預(yù)壓的方案，預(yù)壓期不小于6 個(gè)月。砂樁采用矩形布置(間距1.5m)，結(jié)合20cm 級(jí)配碎石與30cm 砂墊層，做為排水通道，并在兩側(cè)設(shè)置施工階段臨時(shí)排水溝。

該項(xiàng)目施工方案因地制宜，合理利用地區(qū)充足砂石粒料，并在軟基處理時(shí)將幾種措施合理組合，形成復(fù)合地基，確保路基整體穩(wěn)定性。

9 長(zhǎng)樂(lè)區(qū)某項(xiàng)目提升改建工程

9.1 項(xiàng)目基本情況

福州市長(zhǎng)樂(lè)區(qū)某項(xiàng)目提升改建工程道路的沿線周邊為平坦開(kāi)闊的地形地勢(shì)，沿途穿過(guò)農(nóng)田、洞江流域、三溪流域。場(chǎng)地地基土層除表層為人工填土外，主要為海陸交互沉積成因土層和花崗巖風(fēng)化層，原始地貌屬海陸交互相地貌單元。

根據(jù)地勘報(bào)告，場(chǎng)地雖為同一工程地質(zhì)單元，但巖土層的工程特性在縱橫方向上有明顯差異，故從地貌、工程地質(zhì)單元角度為不均勻地基。工程地質(zhì)條件方面，場(chǎng)地巖土層地基總體穩(wěn)定性較差，總體工程地質(zhì)性能差。

該道路為改造項(xiàng)目，現(xiàn)狀道路的路基土以雜填土為主，地基下部分布多層軟土層厚度10～20m，包括流塑狀淤泥、流塑狀淤泥質(zhì)土、可塑狀粉質(zhì)黏土、可液化土層粉砂，其土層均勻性較差，壓縮性高，穩(wěn)定性較差，承載力極低，下臥硬殼層為粉質(zhì)黏土、含碎石粉質(zhì)黏土層，厚度約3～10m。穩(wěn)定地層埋深較深，由于軟基地段分布較廣，局部亦分布有可液化土層，應(yīng)對(duì)雜填土、淤泥、淤泥質(zhì)土和粉砂進(jìn)行地基處理。同時(shí)穩(wěn)定地層埋深較深，造成道路軟基地段路基沉降變形較大，橋梁與路基連接處沉降差較大，對(duì)行車(chē)安全造成極大的隱患。

9.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

考慮到該項(xiàng)目工期緊張，為了減少工后沉降，提高道路建成后路面行車(chē)舒適性，設(shè)計(jì)方案在橋頭段軟基處治擬重點(diǎn)論證。考慮到該項(xiàng)目軟土路段淤泥較厚（大部分在15m 以上），而水泥攪拌樁有效處理深度一般在15m 以內(nèi)，因此不采用水泥攪拌樁。根據(jù)項(xiàng)目軟土特性，從施工難易程度、施工質(zhì)量可控性、對(duì)周?chē)h(huán)境影響和工期要求中比選出CFG 樁和預(yù)應(yīng)力混凝土管樁兩種處治方案，由于在工程造價(jià)經(jīng)濟(jì)方案中，CFG 樁造價(jià)比預(yù)應(yīng)力混凝土管樁造價(jià)約低500 元/延米，占據(jù)明顯優(yōu)勢(shì)。此外，對(duì)土石廢棄料處理的造價(jià)費(fèi)用也需考慮進(jìn)去。

10 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)福建地區(qū)幾種常見(jiàn)軟基處理方式和在不同項(xiàng)目中的軟土處治應(yīng)用方案解析，得出軟基處理費(fèi)用占道路路基段造價(jià)居高不下，除項(xiàng)目本身所處地理地質(zhì)條件影響外，還受到工期、環(huán)保、區(qū)域發(fā)展等因素和造價(jià)成本的影響。

福鼎市某項(xiàng)目與長(zhǎng)樂(lè)區(qū)某項(xiàng)目同屬于濱海淤積平原，都需要對(duì)深厚的軟土層進(jìn)行處理，但是在處治方案的選擇中又有各自側(cè)重。長(zhǎng)樂(lè)區(qū)某項(xiàng)目屬于提升改建項(xiàng)目，建設(shè)周期緊迫，亟待開(kāi)放交通，受橋頭段落不均勻沉降的影響，選擇CFG 樁為技術(shù)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)方案。福鼎項(xiàng)目與其相同的是以確保路基整體穩(wěn)定性為第一要求，不同的是為新建項(xiàng)目，建設(shè)期可忽略現(xiàn)狀交通對(duì)項(xiàng)目的影響，無(wú)橋頭與路基銜接影響，當(dāng)?shù)匾灿谐渥闵笆Ａ希虼艘虻刂埔诉x擇砂樁預(yù)壓，技術(shù)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)。