唐山某工程道路软土路基设计方案研究

朱盛广

（中国市政工程西北设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000）

唐山某工程道路软土路基设计方案研究

朱盛广

（中国市政工程西北设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000）

目前我国沿海地区的吹填工程项目通常采用“海泥固化法”、“塑料排水板＋超载预压”、“塑料排水板＋真空联合堆载预压”、“挤密砂桩＋超载预压”及“快速分离夯实法”五种道路路基处理方案。文章结合唐山某基础设施工程项目道路软土路基设计方案，论证了国内北部沿海地区软土路基处理方案的可行性及经济性。

吹填工程项目；软土路基；海泥固化；塑料排水板；超载预压；快速分离夯实

1 概述

目前国内沿海地区的吹填工程项目一般采用“海泥固化法”、“塑料排水板＋超载预压”、“塑料排水板＋真空联合堆载预压”、“挤密砂桩＋超载预压”及“快速分离夯实法”五种道路路基处理方案。本文主要阐述唐山某基础设施工程项目道路软土路基设计方案，为以后同类型设计提供有益的参考。

2 工程概况

本项目拟建工程场地地势整体平坦、开阔，地面高程介于1.28～4.36m之间，总体呈南高北低之势，场地多为虾池。地表水分布广泛，深度为0.4～1.5m。地下水位埋深1.2～4.3m，基本为孔隙型潜水，常年地下水位变化较小。

区域内对工程不利的特殊土主要有填土、吹填土及软弱土。分布于吹填区边界及虾池土埂处的素填土，地表分布的淤泥质吹填土层及淤泥质土层以及饱和、软塑状，具高压缩性的粉质黏土层，工程性质差，无法满足工程需要，应予以清除或进行工程处理。本工程区属于季节性冻土区，标准冻结深度80cm。

3 设计要求

处理后路基承载力不小于110kPa，容许工后沉降值，道路路基路段应≤0.3m。

4 软土路基设计

鉴于本项目的工期要求、工程规模及地勘等情况，经过方案筛选比较，本次选取“海泥固化法”、“塑料排水板＋超载预压”及“快速分离夯实法”这三种处理方案进行分析比较，推荐出浅层与深层情况路基处理的具体方案。

4.1 软基处理方案的介绍

4.1.1 海泥固化法。固化处理的基本原理是化学固化技术，即是土中添加固化材料，通过固化材料的吸水作用可有效降低土的含水率，使得松软无强度的土壤变成具备一定力学性能的回填土料，适用于处理淤泥、淤泥质土等细颗粒土的路基处理。固化法处理吹填土路基可分为浅层固化处理和深层固化处理。

本项目道路路基主要是对淤泥质土、粉质黏土等软土层进行处理。道路路面设计高程为2.5m左右，路基顶面高程为1.7m左右，路面结构厚度为0.85m（主干路）与0.79m（次干路），路面结构下为不小于0.8m厚山皮石作为冻胀区厚度换填层，因此海泥固化处理的整平高程应控制在0.0～1.0m之间。

开挖后基坑底表面应清理干净，用碾压机械碾压密实，无回弹现象。严格按照施工配合比进行投料，袋装固化剂采用人工与机械配合投料。拌和作业面应设置在基底硬实的基础上，采用挖掘机或其它他搅拌机械拌和，至少需翻拌3～5遍。拌和后的淤泥，若含水率过大，应自然放置养护至含水率合适范围，养护时间一般24～72h不等。改性处理后的淤泥摊铺应分段分层进行，最大虚铺厚度为500mm。摊铺找平后，即进行碾压。每层压实后应按规定进行环刀取样，测出土的干密度，并对照设计给定的压实系数换算出现场控制干密度，达到要求后再进行下一层的回填。最上一层完成后，超高处用铁锹铲平，低洼处及时补填夯实。采用刮平机进行刮平处理后，表面再补碾密实。铺草袋或其他方式、保湿养护7天，养护期间禁止车辆通行。

本项目海泥固化处理的顶面高程应控制在0.9～1.0m高程。待养护期结束后进行山皮石的填筑，最后进行路面铺筑。

4.1.2 塑料排水板＋超载预压。先在路基整平高程打入塑料排水板，在软土层内形成渗水通道，填路基土至床顶，将超过正常路面当量荷载的土体堆载在其顶面，形成“超载”对地基施加压力，将软土地基中的水挤压排出，达到固结效果，适用于淤泥质土、淤泥、素填土、杂填土、粉土和冲填土等软弱土。路基处理时，开挖至整平高程后，铺设60cm厚的砂垫层，作为打设排水板的施工平台。塑料排水板按正方形布置，间距为1.0m。板头端部伸出砂垫层顶不小于0.3m。

塑料排水板打设完毕后，铺设一层钢塑土工格栅，同时设置碎石盲沟作为横向排水通道，从路基中心向两边，横向坡度为1%。而后进行路基土回填至路床顶，最后进行堆载土方预压。堆载预压期间，将软基中水分沿着竖向排水通道及碎石盲沟排出，引入堆载土方边坡两侧设置的纵向排水沟后排入河道。通过这一施工过程，使得软土地基中的水分排出，达到固结的效果。路基顶面因软土地基水分的排出，也产生了沉降。

该方案堆载期间需进行路基顶面沉降观测，当测得因沉降造成堆载表面线低于设计线10cm时，应补填土20cm。连续3个月观测的沉降速率均小于5mm/月，沉降加速度小于零，并根据沉降曲线推断今后可能发生的沉降量小于工后沉降标准后，方可卸载再施工路面。加载预压期间，路堤的顶部应修整使其形成2.5～4.0%的横坡，以保证预压期内有堆载路基良好的排水条件。

卸载高程为路床顶以下至少80cm，卸载的材料可以作路堤内场地平整使用。

4.1.3 快速分离夯实法。分离夯实法是一种快速加固软土地基的新技术，适用于处理软弱地基加固，适用于我国沿海地区新吹填含砂但有淤泥夹层、淤泥质粉土以及含泥量较高的淤泥质粉砂土，适合大面积堆场及道路的施工。

它是建立在传统管井降水的基础上，综合应用真空井点降水、管井降水通过水气分离平衡结合强夯工艺。通过对传统管井的改革，结合真空降水过程中的水气平衡及水气分离原理，分三个步骤解决淤泥质土的固结困难的有效施工方法。

第一步：水土分离：通过现场试验区的试验数据计算确定水汽分离群井深、井距及布置方式。当管井置入土体一定深度后，土体内自由水依据“水往低”的原理，流入管井内，通过管井内置的潜水泵将管井内的自由水排出，而当接入水气分离平衡控制端并与之和真空泵相连接，通过真空抽水时，土体内的自由水因负压的吸取，快速的流入管井内，从而使水土分离，为下一步强夯所需的最佳含水量创造条件。

第二步：水气分离：经动力加固冲击、振动压实时，土体产生超静孔隙压力，其压力值随动力所施加的能量成正比增加；土体内结合水在夯击作用下形成超静孔隙水，两者混合成超静孔隙水压力，通过该步骤排出土体内超静孔隙水和超静孔隙压力。一般仅需48小时，其夯后的超静孔隙水压力即完全消散，可进入下一遍动力加固。

第三步：分离预压：经水土分离、水气分离步骤后，形成8～10m厚的“硬壳层”。对需深层加固处理的场地，则可利用已形成的“硬壳层”和插入的水气分离管井，进行抽真空，此时上部“硬壳层”为堆载层，一般层厚达8～10m，即能形成120～160kPa的载荷，在8～10m以下通过60kPa的抽真空，软弱地基在此条件下，进一步达到压缩固结。

最后对管井部位进行回填夯实，直至满足设计要求的收锤标准，再进行最后一遍满夯或振动碾压。夯后场地平整，满足道路标高要求，待稳定期结束（孔隙压力消散至90%）交付检测。

路面结构层以下不小于80cm厚度范围内，考虑采用山皮石作为冻胀区厚度换填层，最后铺筑路面。路基处理后应在上皮石层底部设置渗水盲沟，收集入渗的地下水，以统一排入雨水管道。

4.2 路基处理方案投资经济指标计算

表1 路基处理（每200m2）经济指标比较表

5 结语

根据上述处理方案的技术经济比较可知，“海泥固化法”对于处理软土厚度5.0m以内的情况，造价最低，施工简便，同时可与周边地块处理同步进行，有利于本项目内部的土方调配；对于处理软土厚度5.0m及以上的路段，“快速分离夯实法”经济性更优并可有效消除软土主、次固结沉降；塑料排水板方案工艺成熟、施工简单，需进行超载预压，但堆载预压期间需要一定的工期。另外，快速分离夯实法亦是一种工艺成熟、处理效果好的处理方案，且造价相对于“塑料排水板＋超载预压”方案更低，工期更短。

[1]吹填土地基处理技术规范（GB/T51064-2015）[S].

[2]城市道路路基设计规范（CJJ194-2013）[S].

[3]公路软土地基路堤设计与施工技术细则（JTGTD31-02-2013）[S].

（责任编辑：黄银芳）

U416

1009-2374（2017）12-0023-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.012

朱盛广（1985-），男，江苏泰州人，中国市政工程西北设计研究院有限公司工程师，研究方向：道路、交通设计。

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