廣州南沙深厚軟土地基工程特性與軟基處理方法效果對比 伍煒豪

1、廣州南沙深厚軟土地基工程特性與軟基處理方法效果對比伍煒豪摘要：根據(jù)南沙地區(qū)存在深厚軟弱淤泥層的特點(diǎn)，提出路堤軟基處理中可能使用 的方案，并從設(shè)計角度逐一分析其應(yīng)用優(yōu)勢及不足之處，進(jìn)而按軟土層厚度和使用 路段等不同給出建議方案,同時對其施工監(jiān)測提出建議。本文根據(jù)南沙地區(qū)存在深 厚軟弱淤泥層的特點(diǎn)，提出了路堤軟基處理中可能使用的方案，并對每種處理方 案在設(shè)計方面存在的不足加以說明，進(jìn)而根據(jù)軟土厚度和使用路段的不同給出建 議方案，同時對信息化施工給出了建議。關(guān)鍵詞：軟基處理；堆載預(yù)壓；真空預(yù)壓冰泥攪拌樁；碎石樁1刖言目前番禺南沙地區(qū)作為廣州市的重點(diǎn)開發(fā)區(qū)，各項建設(shè)正在緊張的籌備中， 而市政道路作為南

2、沙地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施則在緊鑼密鼓地進(jìn)行中。但是由于南沙地區(qū) 位于珠江河口與伶仃洋的交匯處，因此地層中存在有深厚的海陸交互相的淤泥， 并受到近海潮位的影響，導(dǎo)致該地區(qū)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件都比較差。由此 給基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)帶來比較大的困難，特別是軟弱地基的處理是擺在每一個南沙建 設(shè)者面前的難題。2南沙地區(qū)軟土特點(diǎn)南沙地區(qū)的飽和軟土屬高含水量、低強(qiáng)度、高壓縮性的超軟弱粘土，含水量 一般都在50%80%以上，孔隙比則在1. 52. 0之間，這就意味著孔隙體積 占到整個土體體積的1/22/3；塑性指數(shù)高，粘性大，強(qiáng)度低，十字板剪切強(qiáng) 度在1025kPa左右；滲透系數(shù)很小，一般為10 610 7cm/s；同時

3、由于淤 泥的純度比較高，因此固結(jié)系數(shù)也非常低，一般在0. 5x10 3cm2/s。淤泥的厚 度約532m，基本上位于主壓縮層內(nèi)，從上面的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，南沙地區(qū)的地 基屬于典型的軟弱地基。3軟基處理方法及注意事項根據(jù)近年來廣州黃埔開發(fā)區(qū)以及珠江三角洲修建高速公路進(jìn)行軟基處理的經(jīng) 驗，在南沙地區(qū)可以選用的軟基處理方法主要有堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、水泥 攪拌樁復(fù)合地基、碎石樁復(fù)合地基以及低標(biāo)號素混凝土復(fù)合地基等。下面就各方 法的適用條件和以往設(shè)計中存在的主要問題進(jìn)行簡單的介紹。3.1堆載預(yù)壓方案該法即為通常所講的排水固結(jié)法，就是在擬處理的地基中設(shè)置砂井、塑料排 水板等豎向排水通道，然后分級逐漸加載，

4、對場地進(jìn)行加載預(yù)壓，使土體中的孔 隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時地基強(qiáng)度逐步提高的地基處理方法。該法主要解決兩個方面的問題：a.沉降問題。b.穩(wěn)定強(qiáng)度問題。排水團(tuán)結(jié) 法的設(shè)計要點(diǎn)主要是控制豎向排水體的間距和插設(shè)深度，嚴(yán)格控制和調(diào)整加載速 率，防止地基發(fā)生整體剪切破壞或產(chǎn)生過大的塑性變形，又加快了進(jìn)度。b目刖 在堆載預(yù)壓法的設(shè)計中存在的一個主要問題是豎向排水體的間距設(shè)計問題。一般 設(shè)計豎向排水體的間距不小于1. 0m，常規(guī)為1. 21. 5m，但是有些方案將豎 向排水體的間距設(shè)計為小于1m甚至到只有0. 6m，以為只要無限制調(diào)整豎向排 水體的間距就可以達(dá)到淤泥土固結(jié)的要求。其實插設(shè)每根砂

5、井或塑料排水板時對 上體的擾動半徑一般都有0. 30. 4m，如果豎向排水體的間距小于0. 5m，測 整個加固區(qū)的淤泥土將全部成為重塑上，由于淤泥土的靈敏度較高，豎向排水體 插設(shè)時將嚴(yán)重削弱淤泥土的強(qiáng)度，容易在堆載時發(fā)生土體滑動。另外重塑土的滲 透系數(shù)和固結(jié)系數(shù)將嚴(yán)重下降，造成固結(jié)時間延長，很難保證團(tuán)結(jié)效果和工期。3.2真空預(yù)壓法真空預(yù)壓法，是將被加固軟基深寬范圍內(nèi)完全密封，并在抽成真空的特定條 件下，利用自然大氣壓力作為堆載的一種預(yù)壓排水團(tuán)結(jié)法。在真空預(yù)壓過程中， 加固體內(nèi)外大氣壓差，孔隙水的滲透方向，滲透力引起的附加應(yīng)力等均指向被加 固土體，所引起的側(cè)向變形，亦指向被加固土體，因此被加固軟

6、基不會產(chǎn)生與堆 載預(yù)壓那樣的剪切破壞。一次可以施加相當(dāng)于80kPa以上的預(yù)壓荷載。對于真空預(yù)壓法存在的主要設(shè)計問題是計算理論不完善，一般仍然套用堆載 預(yù)壓法的設(shè)計理論，造成計算出的固結(jié)時間要大于實際需要的固結(jié)時間。另外大 多數(shù)設(shè)計人員沒有這方面的設(shè)計經(jīng)驗，對真空排水預(yù)壓法的施工工藝?yán)斫獠簧睿?排水系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)和密封系統(tǒng)的設(shè)計過于簡單，達(dá)不到施工圖設(shè)計的深度。 很多技術(shù)參數(shù)的選取需要施工單位自己確定，這樣對控制工程造價很不利。3.3水泥土攪拌法復(fù)合地基水泥土攪拌法復(fù)合地基是利用深層攪拌機(jī)將水泥或石灰和地基土在原位攪拌 形成圓柱狀、格柵狀水泥土增強(qiáng)體，形成水泥土復(fù)合地基以提高地基承載力，減 小

7、沉降。適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、素填土、粘性土以及無 流動地下水的飽和松散砂土等地基。對于工期緊迫和控制工后沉降嚴(yán)格的地基處理，最好采用水泥土攪拌法復(fù)合 地基進(jìn)行解決，因為該方法可以有效地控制壓縮層的沉降且施工工期短。4軟基處理方案選擇由于南沙地區(qū)的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，軟土分布不均勻，起伏比較大，而且各 個軟基處理方案受到投資、工期和技術(shù)等因素的控制，需要根據(jù)具體要求的不同 來分別選擇適用的方案。以市政道路為例，由于目前南沙地區(qū)的地面標(biāo)高多在0. 00m (珠江高程)左 右，作為市政道路需要達(dá)到一定的防澇、防潮的能力，因此路基一般需要填高 23m，原先為水塘的部位，需要填高45m

8、。由于淤泥層深厚，如此高的路基 填土，勢必將造成較大的地基沉降。為了避免地基沉降對市政道路的破壞，必須 采取加固措施來提前消除地基土潛在的沉降。軟基處理方案需要根據(jù)工期，投資，軟土分布以及市政道路自身的特點(diǎn)，區(qū) 別不同情況分別采用不同的軟基處理方案。對于一般路段，只要工期允許，盡量采用堆載預(yù)壓法。采用水泥攪拌樁 復(fù)合地基、碎石樁復(fù)合地基造價較高，如果工期緊，需要加快地基土的固結(jié)，可 以采用超載預(yù)壓。如果缺乏堆載材料，則可以采用真空預(yù)壓法。對于工期要求特別緊，對沉降變形要求不高，軟弱土層厚度小于8m的 路段，可以采用碎石樁復(fù)合地基，碎石樁復(fù)合地基具有施工速度快，工期容易得 到保證的特點(diǎn)。因為每一

9、種軟基處理方案都具有局限性，因此在選擇軟基處理方案時必須因 地制宜，對各種方案根據(jù)工期長短、投資大小進(jìn)行比較，經(jīng)過科學(xué)論證后才能決 定究竟選擇哪一種方案。5施工監(jiān)測和施工質(zhì)量檢測軟基處理作為巖土工程的一種，必須要貫徹信息化施工的原則，為了能對 軟基處理進(jìn)行過程控制，需要采取必要的施工監(jiān)測措施。按監(jiān)測信息還可及時調(diào) 整設(shè)計方案，完善施工圖設(shè)計。而為了驗證軟基處理效果，又要采取必需的施工 質(zhì)量檢測措施。5.1施工監(jiān)測要求施工監(jiān)測主要包括以下內(nèi)容：（1）淺層沉降監(jiān)測：利用觀測結(jié)果可以有效地計算出加固區(qū)域內(nèi)不同時間、 位置的團(tuán)結(jié)情況。（2）孔隙水壓力監(jiān)測：主要是監(jiān)測孔隙水壓力的增長與消散情況，對不同測 孔、深度處觀測結(jié)果的綜合分析，可以為整個場區(qū)的加固效果評價提供可靠的指 標(biāo)。（3）分層沉降監(jiān)測：分層沉降監(jiān)測是地基沉降觀測的主要手段，通過觀測數(shù) 據(jù)的分析可以得知地基土不同深度處的狀況，是深層地基加固效果評價的重要依 據(jù)。（4）地下水位監(jiān)測：其主要目的是配合孔隙水壓力監(jiān)測評價軟土的固結(jié)狀態(tài)。5.2施工質(zhì)量檢測在施工結(jié)束后，為了驗證加固效果，要對處理過后地基進(jìn)行現(xiàn)場靜力觸探、 原位十字板剪切試驗和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗以及取土進(jìn)行室內(nèi)土工試驗，主要檢測地基 土的強(qiáng)度、含水量、容重、孔隙比、壓縮系數(shù)及固結(jié)壓力等指標(biāo)和平板載荷試驗。 通過對以上指標(biāo)的檢測，就可以知道軟基加固