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滨海地区市政道路软基处理方案研究

发表时间：2021/4/6 来源：《建筑科技》2020年9月下作者：吴迪芬

[导读] 滨海软土地区市政道路建设面临着工后沉降、路堤稳定性等一系列问题。根据沿海软土地区的特点，比较分析了常用的软土地基处理方法，并通过相关的经济分析和比较，选择了能较好地处理沿海软土地区市政道路的方案，并具有较高的性价比。

弘业建设集团有限公司吴迪芬

摘要：滨海软土地区市政道路建设面临着工后沉降、路堤稳定性等一系列问题。根据沿海软土地区的特点，比较分析了常用的软土地基处理方法，并通过相关的经济分析和比较，选择了能较好地处理沿海软土地区市政道路的方案，并具有较高的性价比。以某滨海地区道路工程为例，通过分析软基处理方案的比较和选择，研究深部软基处理方案（PTC预应力管桩）的应用和处理效果，为类似工程提供参考。
关键词：滨海地区；软基处理；预应力管桩
        近年来，市政基础设施建设方兴未艾，建设规模不断扩大，软基在各种道路建设中的问题越来越受到重视。软土具有含水量高、压缩性高、渗透性差、敏感性高、强度低、土层厚度大、厚度不均匀等特点，因此软土地基上的道路不可避免地需要地基处理。软土路基处理是确保工后沉降满足规范要求的必要保证，也是计划运营期内能否保持路况良好、保证行车舒适性和安全性的关键问题之一。为保证市政道路的施工质量和后期的安全稳定运行，应根据其特点和工程要求，因地制宜地调整措施。同时，根据现场实际情况，动态调整设计方案，减少或消除软土对市政工程的不利影响。
        一、工程概况
        某环岛路（Ⅱ期）工程主要建设内容包括道路、桥梁、涵洞、隧道、给排水、综合管廊、电气照明、景观绿化、交通设施等。由于该工程西北段沿河路段深厚软土层的分布，主要是填筑的，有必要对道路软基处理进行重点；该道路设计等级为城市主干道；路面结构采用沥青混凝土路面结构组合；。道路标准宽度为70m，路基设计荷载为-A级。本文主要对该市政道路深厚软土地基处理方案进行了对比分析和实践经验总结。
        二、区域地质
        场地现状主要为农田、林地、河流、塘沟、山岭、坝滩、岷江等，地貌单元主要为滨海冲积平原地貌，工程地质分区为冲积沉积区，部分地段为丘陵地貌单元。场地上部主要为杂填土、粉质黏土、淤泥质土和中砂，下部为残积土和花岗岩，风化程度不同。市政道路主要地基土层为：①杂填土：灰黄色；②粉质黏土：灰黄色；③淤泥质土：局部淤泥。深灰色；③（含泥）中砂：灰黄色、浅灰色，稍密，局部松散；④泥质土：深灰色；黏土：灰黄色，可塑，湿~极湿；⑤粉质黏土：灰黄色。
        三、软基处理方案比选
        根据该地区道路软基处理的工程经验，主要考虑了置换垫层法、塑料排水板法、CFG桩法、水泥土搅拌法和PTC预应力管桩等地基处理措施。从处理深度、原则、优缺点等方面对几种地基处理方案进行综合评价：
        （1）换填垫层：处理深度小于3m，采用换填沙土和抛石挤淤，优点不受工期限制，无隐患，缺点是处理深度浅；（2）塑料排水板：处理深度大于25m，在软土地基中打入塑料排水板排水，同时施加上部堆载，促进软土固结沉降，减少工后沉降。该方法排水效果好，排水性能好，对地基变形适应性强。缺点是施工期会出现较大的地基沉降，这将破坏居住区道路两侧建筑物的地基稳定性，需要堆载预压，预压期超过180天；（3）CFG桩：采用水泥、粉煤灰、碎石（或石屑）与水混合制成的处理深度小于30 m的变强度桩，加垫层后可形成复合地基。可以有效地减少地基沉降，提高地基承载力。该方案具有承载力高、沉降变形小、灌注方便、施工质量好、桩寿命短等特点。但也存在一些缺点，如施工工艺要求高、造价高，桩端应落在持力层上发挥端承桩的作用；（4）水泥土搅拌桩（钉形双向搅拌桩）：处理深度＜0，通过水泥土混合后得一系列物理力学反应，可以改善土体的物理力学性质，从而提高地基的承载力，减小地基的压缩变形；可形成半刚性复合地基。该方案技术成熟，施工速度快，工期短，处理效果好，对周围环境影响小。但施工技术有待提高。
        一般来说，搅拌桩的处理深度有限，厚度大于15m的软土层处理效果难以保证，但钉形双向搅拌桩的处理深度可达30m；（5） PTC管桩：一种处理深度大于30m的空心圆筒混凝土构件，采用预应力张拉离心成型法预制刚性垫层可在铺垫层后形成。该方案可显著降低地基沉降，提高地基承载力。桩身抗打桩，贯入性强；施工速度快，效率高，工期短；单桩承载力高，对地质条件适应性强。缺点是造价高，桩底应打入持力层上形成支护桩发挥桩的作用。
        其中，砂桩、钉式双向搅拌桩、CFG桩或PTC管桩可作为软基深度小于25m的处理方法，经计算可满足设计要求。对于软基深度超过25m的区段，除PTC管桩外，其他软基处理方法很难满足要求。
从上面的分析可以看出，PTC管桩、CFG桩、钉式水泥搅拌桩和水泥搅拌桩的单价在软基深度小于25m的软基处理方法上差别不大，但PTC管桩的单价与CFG桩、钉式水泥搅拌桩的价格相近。管桩施工方便，工期短，质量有保障。已广泛应用于高等级市政道路。通过加深桩长、设置承台、增大间距等措施，可以进一步发挥其单桩承载力高的特点，从而降低造价。此外，软基处理深度小于25m的路段也较短，使用PTC管桩的成本较少；
        这也有利于施工组织，避免因不同软基处理方法引起的沉降差和过渡处理。
        综上所述，道路软基处理采用PTC管桩处理，其中36m以下的软基处理深度采用PTC管桩+桩帽处理法，路段大于36m采用PHC桩+钢筋混凝土承台处理方法。
        四、PTC管桩处理方案设计及施工效果
        1PTC管桩软基处理方案设计
        该工程软土地基设计考虑软土的物理力学性质，结合软土的分布特性、路基位置、填筑高度、施工工期等因素，根据工后沉降控制标准，通过对各断面的稳定性和工后沉降计算，确定处理方案如下：
        （1）为了保证路基稳定和沉降满足使用要求，PTC管桩复合地基用于道路上半段软土地基处理。采用Ptc-O400×60mm预应力管桩；桩身设计强度为C60混凝土，呈方形布置；桩尖采用十字头桩尖。管桩穿越软土层进入黏性土层2m以上，不超过48m。
        （2）路段下半段软基处理深度小于36m的段采用PTC管桩+桩帽，软基处理深度大于36m的段采用PHC桩+钢筋混凝土格构梁，处理范围约为46m宽。PTC管桩采用预应力薄壁管桩，直径400mm，壁厚60mm，静压法施工。停止压桩的标准为达到设计标高后按设计压桩力持荷10min，沉降不大于2mm/min。

                                                                       2.地基处理效果评价分析
        经过路基处理后，根据现场复合地基承载力试验报告，复合地基承载力测试指标大于120 KPA，满足设计要求。根据道路软基沉降板沉降监测数据，道路沉降累积变形量在70 mm～140 mm之间，可以满足道路设计沉降控制标准，路基其他检测指标满足设计要求。
        五、结语
        综上所述，?滨海地区市政道路的软基问题会导致路基沉降，进而严重威胁施工人员的生命安全，而且会影响到道路的施工质量。所以，为了能有效地处理市政道路软基问题，技术人员应合理选用处理方法进行作业。本工程采用的PTC管桩处理方案已投入使用多年，效果良好，是一种比较好地处理方案实现了道路深部软基处理方案的预期效果。
参考文献
[1]林晓春.滨江滨海地区市政道路软基处理方案研究[J].中华建设.2020.12
[2]白彦峰.滨海软土地区道路地基处理方案比选[J].中国市政工程,2011（06）:1-3+78.