论文部分内容阅读
（广西华蓝岩土工程有限公司，广西 南宁 530001）
【摘 要】地基处理方法非常多，对地基处理方法进行合理选择非常关键。它不仅会对地基处理效果带来很大的影响，还会对整个工程投资带来巨大影响。同时，不同软基处理技术之间的差异也比较大，对于工程建设来说，应该结合工程实际情况，在充分了解各种软基处理方法的基础上选择最优的方案。文章结合工程实例，从不同角度针对深厚软土地基处理方法展开分析，并结合工程实际选出最优的处理方案。
【关键词】深厚软土地基；处理方案；比较
【中图分类号】U416.1 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）06-0156-03
自从改革开放以来，我国地基处理技术得到了非常快的发展，各种新的地基处理技术开始不断涌现，其中每种技术都存在各自的特点，例如有的造价低、有的工期短、有的环境污染小、有的安全性比较高等。对于工程建设来说，应该结合工程的具体情况，充分了解软基处理的各种方法，同时与软基处理特点结合，从中选择最优的方案。下面结合工程实例，对深厚软土地基处理方案的比选展开分析，为同行的研究提供一些参考。
1 软土地基处理的影响因素
地基处理方法多种多样，合理选用地基处理方法，不仅会影响地基处理效果，同时还会影响工程投资。在深厚软土地基处理过程中，需要在一定的地质条件、地基稳定条件及荷载条件等基础上，提出软基处理方案优化的策略及相关设计参数[1]。具体来说，影响软土地基设计的因素主要包括技术与质量的可靠性、工程造价及施工工期等，下面展开具体分析。
1.1 技术与质量的可靠性
在现阶段的施工条件下，水泥土搅拌桩的最长施工长度最好不要超过15 m，塑料排水板、砂井的最大施工长度最好不要超过20 m，如果考虑填土荷载、地基条件及工后沉降控制标准等方面的因素计算出的水泥土搅拌桩、砂浆的长度超过了最大施工长度，这种情况从技术上来看方案是不可行的，因此必须将多种地基处理方法结合在一起使用。
1.2 工程造价
造价估测主要包括人工费、设备费、材料费、土方运输费、试验观测费及环境保护费等。按照国家定额及地方相关法规对这些费用进行计算。
1.3 环境因素
随着社会的快速发展，人们的环保意识也不断增强，地基处理过程中不可避免地会对环境造成影响，影响程度的大小与处理方法的选择、周边环境情况及地质条件直接相关。本文针对不同工程及不同地点展开评价，环境影响因素也被纳入工程总评判因素中。
1.4 施工工期
工期和处理方法的选择是直接对应的，但是同时也应该认识到即使是同一种处理方法，也会由于受到天气变化、地层突变、突发性事件等外部因素及施工组织设计等内部因素的影响而表现出一定的差异。从总体上来看，在施工质量得以保证的基础上，施工工期越短，工程项目的经济效益就会越好，因此工期是地基处理方案的主要影响因素。
2 软土地基处理方法与设計原则
2.1 软土地基沉降、稳定的解决措施
软土地基沉降、稳定的解决措施主要有以下几种：第一，增加施工预压期，这样一来，随着施工加载，软土地基的强度就会有所提升，同时大部分地基沉降会发生于施工期间，从而减少工后的沉降。第二，增加地基排水固结率，在给定施工期增加软土地基排水固结沉降，同时进一步加快软土地基强度的提升，起到稳定地基的作用。第三，减少地基总沉降量，利用桩体复合地基等相关方法，在给定外荷载作用下使地基产生的总沉降量减少，同时相应地提升地基承载力，达到增强地基稳定性、减少工后沉降的目的。第四，利用提升路基设计标高的方式对沉降量进行预留。
2.2 排水固结法
常用的软土地基处理方法有塑料排水板、砂井、水泥土搅拌桩、真空预压法等几种不同的方法，其中塑料排水板和砂井法的理论已经发展得比较成熟，同时设备也比较简单，尤其是砂井法，当前已经成为砂料丰富地区首选的一种方案[2]。但是，由于利用排水固结法施工往往需要进行预压荷载，同时预压的时间比较长，加上对工期、预压条件等要求比较高，很多工程中都难以采用。此外，排水固结法可以起到加速地基沉降的作用，但是从整体上来看，并不能减少地基沉降量，对不均匀沉降及总沉降等方面的要求也比较严格。
2.3 复合地基法
所谓负荷地基法是指天然地基经过地基处理以后，部分土体的强度得到了提高，或者设置了加筋材料，应用复合地基法对于地基承载力的提升和总沉降量的减少是非常有利的，可以达到非常高的社会效益与经济效益。复合地基的处理形式多种多样，一般工程中常用的处理方法有CFG桩、水泥土搅拌桩、大直径现浇薄壁筒桩等[3]。
2.4 真空联合堆载预压法
这种地基处理方法和常规堆载预压法相比，体现出了地基侧向变形小、加载速度较快等一系列优点。与同等荷载条件下的堆载预压法相比，其地基强度明显有增强的表现。对大面积软土地基进行处理时，真空联合堆载预压法的优势非常明显，但是该地基处理方法从施工工艺上来看比较复杂，从工程造价上来看也比常规堆载预压法要高出很多，工期也比常规方法长一些。
3 实例分析深厚软土地基处理方案比选
3.1 工程概况
某公路工程是贯穿于某经济开发区拓展区的一条南北方向的主干道，工程一期范围中道路的整体长度为1.25 km，规划设计道路红线的宽度为42 m，断面采用双向四车道方式布置。一般路段道路设计的标高为0.7～1.1 m，桥头填土高度最高为2.7 m。现状用地主要为水田、村镇建设用地及鱼塘等农业用地，此外还有大面积的河网，这些河网面积也属于农村用地，道路全线跨越3条河流。
3.2 地质条件与软土路基特征
该工程范围内的从上到下地质情况分别为杂填土、素填土、黏土（厚度在1.5～3.5 m）、淤泥及淤泥质土（厚度在49.0～53.0 m，具有低强度、高压缩性等特征）、亚黏土层、层间夹粉土、粉砂（厚度在1.5 m左右）、卵石（厚度在15 m以上）。整个场地的地质情况比较均匀，硬壳层比较薄，其中淤泥及淤泥质土的力学特征比较差，其压缩模量通常在1.6～2.2 MPa，该层道路地段没有经过处理，因此不适宜利用。 3.3 软基处理方案
3.3.1 排水固结方案
由于本工程地基软黏土的排水性能比较差，如果单纯采用堆载预压方法，其高天方路段的工期必然比较长。工程范围内大部分道路的填方比较小，在0.7～1.1 m，出于对软基处理经济性的考虑，为了进一步提升地基承载力，同时有效减少差异沉降，本工程低填方路段采用堆载（超载）预压方案。在新建道路中，现有工程实践经验表明，排水固结法可以进一步加快非砂性土地基的固结速度，其效果比较好[4]。从经济和施工方面考虑，利用插塑料排水板+堆载法是可行的，进行大面积地基处理会比较容易，具有技术可靠、工艺简单等特点，但是这种方法需要的工期比较长。真空预压+堆载预压的效果是可以得到叠加的，与超载预压相比，超载土方填土及卸土工作减少了，但是增加了滤水管、排水管安装、密封沟安装、真空泵安装等施工，整个工期达9～10个月。
3.3.2 复合地基方案
由于水泥搅拌桩很难将软弱层打穿，所以通常需要坚持短而密的原则设置水泥搅拌桩，按照三角形布置水泥搅拌桩，桩径为0.5 m，间距在1.2～1.5 m，处理深度为15 m[5]，桩顶铺设砂石褥垫层（厚度为30 cm），上面敷设一层土工格栅。从理论计算方面来看，与水泥搅拌桩相比CFG桩更加经济，工艺更加成熟，因此对于低强度混凝土桩，通常采用CFG桩在经济、技术方面更合理一些。
3.3.3 轻质材料方案
由于本工程所在地水泥搅拌桩处理深度优先，因此高填土路段考虑利用轻质材料。所谓轻质材料是指包括粉煤灰、EPS在内的优良填土材料，这种材料具有耐压缩性、超轻质性、耐水性、自立性等优点，常用EPS均为泡沫苯乙烯，这种材料不仅强度足够，还具有轻质的特性，是一种优良的填土材料，常用EPS材料的容重均在0.2 ～0.4 kN/m3，在实际应用中体现出了耐压缩性、超轻质性、自立性、施工方便等特点，但是因为EPS是以石油为原材料的化工产品，因此价格比较昂贵。粉煤灰是燃煤电厂的工业废弃物，具有强度高、透性小、压缩性小等工程特性，粉煤灰的最大干容重通常比较小，比一般土干容重要小30%～40%，因此利用其作为软基填筑的主要材料，可以有效地减少软基沉降量，与EPS相比，采用粉煤灰作为填筑材料更合理一些。由于粉煤灰属于一种亲水性較强的填料，体现出了容易吸水的塑性状态，加上颗粒间的黏结力较小，可能会呈现出一种松散的状态。因此，本工程中台后粉煤灰堤两侧均设置了挡土墙，同时还选择绿化带位置，将顶封层、路面基层结合。
3.4 方案比选结论
软基处理分别对堆载（超载）预压、复合地基、排水固结、轻质材料等措施进行综合考虑，结合已有资料展开计算，计算结果显示，不管采用何种方法，瞬时沉降都是非常大的，同时15年内工后沉降都可以满足沉降要求，但是在15个月时，水泥搅拌桩和塑料排水板固结度已经完成96%，在工后沉降期内基本完成。与堆载预压相比，超载预压沉降有明显改善，但是因为淤泥质底层没有排水通道，所以总体上来看，沉降规律不能得到改变。堆载预压和超载预压工后固结度和时间呈现线性关系。利用土工布的方式可以有效地改善土体的不均匀沉降，但是对沉降的影响并不明显。利用粉煤灰可以有效地减少地基土附加应力。
总之，在本工程中最为合理的方案如下：①如果道路填方交底，可以选择超载预压方案；②河洼填筑位置及高填方路段可以利用水泥搅拌桩处理方案；③台后利用粉煤灰填筑、水泥搅拌桩相结合的处理方案。
4 结语
本工程软基处理现已基本完成，部分路段已经开始进行路面结构基层的铺筑。在碾压施工过程中，路基基本没有变形，从整体上来看，软基处理达到了预期效果，值得推广应用。
参 考 文 献
[1]彭长胜，黄胜，闫鹏飞.海中深厚软土地基里隧道明挖法施工截流围堰方案比选及稳定性分析[J].铁道建筑，2015（9）：53-56.
[2]黄高峰，陈合爱.浅谈深厚淤泥和淤泥质土层基础地基处理设计方案比选[J].江西水利科技，2007（2）：99-102.
[3]江伟安.塑料排水板固结法在加固海堤基础工程中的应用[J].水利建设与管理，2011（3）：44-47.
[4]张靖，朱益军，荆伟伟.滨海深厚软土区沿河路堤拓建技术方案研究及实践[J].浙江建筑，2014（5）：36-39，50.
[5]周永磊，杜立宇.基于软土地质条件下沿海地区城市道路地基处理方案的探究[J].中国水运（下半月），2014（8）：251-252.
[责任编辑：陈泽琦]
【作者简介】耿强，男，山西大同人，广西华蓝岩土工程有限公司工程师，研究方向：基坑支护与地基处理。
【摘 要】地基处理方法非常多，对地基处理方法进行合理选择非常关键。它不仅会对地基处理效果带来很大的影响，还会对整个工程投资带来巨大影响。同时，不同软基处理技术之间的差异也比较大，对于工程建设来说，应该结合工程实际情况，在充分了解各种软基处理方法的基础上选择最优的方案。文章结合工程实例，从不同角度针对深厚软土地基处理方法展开分析，并结合工程实际选出最优的处理方案。
【关键词】深厚软土地基；处理方案；比较
【中图分类号】U416.1 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）06-0156-03
自从改革开放以来，我国地基处理技术得到了非常快的发展，各种新的地基处理技术开始不断涌现，其中每种技术都存在各自的特点，例如有的造价低、有的工期短、有的环境污染小、有的安全性比较高等。对于工程建设来说，应该结合工程的具体情况，充分了解软基处理的各种方法，同时与软基处理特点结合，从中选择最优的方案。下面结合工程实例，对深厚软土地基处理方案的比选展开分析，为同行的研究提供一些参考。
1 软土地基处理的影响因素
地基处理方法多种多样，合理选用地基处理方法，不仅会影响地基处理效果，同时还会影响工程投资。在深厚软土地基处理过程中，需要在一定的地质条件、地基稳定条件及荷载条件等基础上，提出软基处理方案优化的策略及相关设计参数[1]。具体来说，影响软土地基设计的因素主要包括技术与质量的可靠性、工程造价及施工工期等，下面展开具体分析。
1.1 技术与质量的可靠性
在现阶段的施工条件下，水泥土搅拌桩的最长施工长度最好不要超过15 m，塑料排水板、砂井的最大施工长度最好不要超过20 m，如果考虑填土荷载、地基条件及工后沉降控制标准等方面的因素计算出的水泥土搅拌桩、砂浆的长度超过了最大施工长度，这种情况从技术上来看方案是不可行的，因此必须将多种地基处理方法结合在一起使用。
1.2 工程造价
造价估测主要包括人工费、设备费、材料费、土方运输费、试验观测费及环境保护费等。按照国家定额及地方相关法规对这些费用进行计算。
1.3 环境因素
随着社会的快速发展，人们的环保意识也不断增强，地基处理过程中不可避免地会对环境造成影响，影响程度的大小与处理方法的选择、周边环境情况及地质条件直接相关。本文针对不同工程及不同地点展开评价，环境影响因素也被纳入工程总评判因素中。
1.4 施工工期
工期和处理方法的选择是直接对应的，但是同时也应该认识到即使是同一种处理方法，也会由于受到天气变化、地层突变、突发性事件等外部因素及施工组织设计等内部因素的影响而表现出一定的差异。从总体上来看，在施工质量得以保证的基础上，施工工期越短，工程项目的经济效益就会越好，因此工期是地基处理方案的主要影响因素。
2 软土地基处理方法与设計原则
2.1 软土地基沉降、稳定的解决措施
软土地基沉降、稳定的解决措施主要有以下几种：第一，增加施工预压期，这样一来，随着施工加载，软土地基的强度就会有所提升，同时大部分地基沉降会发生于施工期间，从而减少工后的沉降。第二，增加地基排水固结率，在给定施工期增加软土地基排水固结沉降，同时进一步加快软土地基强度的提升，起到稳定地基的作用。第三，减少地基总沉降量，利用桩体复合地基等相关方法，在给定外荷载作用下使地基产生的总沉降量减少，同时相应地提升地基承载力，达到增强地基稳定性、减少工后沉降的目的。第四，利用提升路基设计标高的方式对沉降量进行预留。
2.2 排水固结法
常用的软土地基处理方法有塑料排水板、砂井、水泥土搅拌桩、真空预压法等几种不同的方法，其中塑料排水板和砂井法的理论已经发展得比较成熟，同时设备也比较简单，尤其是砂井法，当前已经成为砂料丰富地区首选的一种方案[2]。但是，由于利用排水固结法施工往往需要进行预压荷载，同时预压的时间比较长，加上对工期、预压条件等要求比较高，很多工程中都难以采用。此外，排水固结法可以起到加速地基沉降的作用，但是从整体上来看，并不能减少地基沉降量，对不均匀沉降及总沉降等方面的要求也比较严格。
2.3 复合地基法
所谓负荷地基法是指天然地基经过地基处理以后，部分土体的强度得到了提高，或者设置了加筋材料，应用复合地基法对于地基承载力的提升和总沉降量的减少是非常有利的，可以达到非常高的社会效益与经济效益。复合地基的处理形式多种多样，一般工程中常用的处理方法有CFG桩、水泥土搅拌桩、大直径现浇薄壁筒桩等[3]。
2.4 真空联合堆载预压法
这种地基处理方法和常规堆载预压法相比，体现出了地基侧向变形小、加载速度较快等一系列优点。与同等荷载条件下的堆载预压法相比，其地基强度明显有增强的表现。对大面积软土地基进行处理时，真空联合堆载预压法的优势非常明显，但是该地基处理方法从施工工艺上来看比较复杂，从工程造价上来看也比常规堆载预压法要高出很多，工期也比常规方法长一些。
3 实例分析深厚软土地基处理方案比选
3.1 工程概况
某公路工程是贯穿于某经济开发区拓展区的一条南北方向的主干道，工程一期范围中道路的整体长度为1.25 km，规划设计道路红线的宽度为42 m，断面采用双向四车道方式布置。一般路段道路设计的标高为0.7～1.1 m，桥头填土高度最高为2.7 m。现状用地主要为水田、村镇建设用地及鱼塘等农业用地，此外还有大面积的河网，这些河网面积也属于农村用地，道路全线跨越3条河流。
3.2 地质条件与软土路基特征
该工程范围内的从上到下地质情况分别为杂填土、素填土、黏土（厚度在1.5～3.5 m）、淤泥及淤泥质土（厚度在49.0～53.0 m，具有低强度、高压缩性等特征）、亚黏土层、层间夹粉土、粉砂（厚度在1.5 m左右）、卵石（厚度在15 m以上）。整个场地的地质情况比较均匀，硬壳层比较薄，其中淤泥及淤泥质土的力学特征比较差，其压缩模量通常在1.6～2.2 MPa，该层道路地段没有经过处理，因此不适宜利用。 3.3 软基处理方案
3.3.1 排水固结方案
由于本工程地基软黏土的排水性能比较差，如果单纯采用堆载预压方法，其高天方路段的工期必然比较长。工程范围内大部分道路的填方比较小，在0.7～1.1 m，出于对软基处理经济性的考虑，为了进一步提升地基承载力，同时有效减少差异沉降，本工程低填方路段采用堆载（超载）预压方案。在新建道路中，现有工程实践经验表明，排水固结法可以进一步加快非砂性土地基的固结速度，其效果比较好[4]。从经济和施工方面考虑，利用插塑料排水板+堆载法是可行的，进行大面积地基处理会比较容易，具有技术可靠、工艺简单等特点，但是这种方法需要的工期比较长。真空预压+堆载预压的效果是可以得到叠加的，与超载预压相比，超载土方填土及卸土工作减少了，但是增加了滤水管、排水管安装、密封沟安装、真空泵安装等施工，整个工期达9～10个月。
3.3.2 复合地基方案
由于水泥搅拌桩很难将软弱层打穿，所以通常需要坚持短而密的原则设置水泥搅拌桩，按照三角形布置水泥搅拌桩，桩径为0.5 m，间距在1.2～1.5 m，处理深度为15 m[5]，桩顶铺设砂石褥垫层（厚度为30 cm），上面敷设一层土工格栅。从理论计算方面来看，与水泥搅拌桩相比CFG桩更加经济，工艺更加成熟，因此对于低强度混凝土桩，通常采用CFG桩在经济、技术方面更合理一些。
3.3.3 轻质材料方案
由于本工程所在地水泥搅拌桩处理深度优先，因此高填土路段考虑利用轻质材料。所谓轻质材料是指包括粉煤灰、EPS在内的优良填土材料，这种材料具有耐压缩性、超轻质性、耐水性、自立性等优点，常用EPS均为泡沫苯乙烯，这种材料不仅强度足够，还具有轻质的特性，是一种优良的填土材料，常用EPS材料的容重均在0.2 ～0.4 kN/m3，在实际应用中体现出了耐压缩性、超轻质性、自立性、施工方便等特点，但是因为EPS是以石油为原材料的化工产品，因此价格比较昂贵。粉煤灰是燃煤电厂的工业废弃物，具有强度高、透性小、压缩性小等工程特性，粉煤灰的最大干容重通常比较小，比一般土干容重要小30%～40%，因此利用其作为软基填筑的主要材料，可以有效地减少软基沉降量，与EPS相比，采用粉煤灰作为填筑材料更合理一些。由于粉煤灰属于一种亲水性較强的填料，体现出了容易吸水的塑性状态，加上颗粒间的黏结力较小，可能会呈现出一种松散的状态。因此，本工程中台后粉煤灰堤两侧均设置了挡土墙，同时还选择绿化带位置，将顶封层、路面基层结合。
3.4 方案比选结论
软基处理分别对堆载（超载）预压、复合地基、排水固结、轻质材料等措施进行综合考虑，结合已有资料展开计算，计算结果显示，不管采用何种方法，瞬时沉降都是非常大的，同时15年内工后沉降都可以满足沉降要求，但是在15个月时，水泥搅拌桩和塑料排水板固结度已经完成96%，在工后沉降期内基本完成。与堆载预压相比，超载预压沉降有明显改善，但是因为淤泥质底层没有排水通道，所以总体上来看，沉降规律不能得到改变。堆载预压和超载预压工后固结度和时间呈现线性关系。利用土工布的方式可以有效地改善土体的不均匀沉降，但是对沉降的影响并不明显。利用粉煤灰可以有效地减少地基土附加应力。
总之，在本工程中最为合理的方案如下：①如果道路填方交底，可以选择超载预压方案；②河洼填筑位置及高填方路段可以利用水泥搅拌桩处理方案；③台后利用粉煤灰填筑、水泥搅拌桩相结合的处理方案。
4 结语
本工程软基处理现已基本完成，部分路段已经开始进行路面结构基层的铺筑。在碾压施工过程中，路基基本没有变形，从整体上来看，软基处理达到了预期效果，值得推广应用。
参 考 文 献
[1]彭长胜，黄胜，闫鹏飞.海中深厚软土地基里隧道明挖法施工截流围堰方案比选及稳定性分析[J].铁道建筑，2015（9）：53-56.
[2]黄高峰，陈合爱.浅谈深厚淤泥和淤泥质土层基础地基处理设计方案比选[J].江西水利科技，2007（2）：99-102.
[3]江伟安.塑料排水板固结法在加固海堤基础工程中的应用[J].水利建设与管理，2011（3）：44-47.
[4]张靖，朱益军，荆伟伟.滨海深厚软土区沿河路堤拓建技术方案研究及实践[J].浙江建筑，2014（5）：36-39，50.
[5]周永磊，杜立宇.基于软土地质条件下沿海地区城市道路地基处理方案的探究[J].中国水运（下半月），2014（8）：251-252.
[责任编辑：陈泽琦]
【作者简介】耿强，男，山西大同人，广西华蓝岩土工程有限公司工程师，研究方向：基坑支护与地基处理。