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1、浅谈佛山一环的软基处理【摘 要】文章叙述了佛山一环软基处理试验段的试验方案及其试验数据分析，并提出了几种常用软基处理方法在该一级路使用时的适用条件及一些新工艺使用简介与展望。【关键词】试验段；软基处理；水载法；电渗一、前言：软基处理的必需性佛山市拟建设环城公路主干线（简称佛山一环）为一级公路兼城市快速路。地理位置处于珠江三角洲地区，沿线范围内普遍分布有软土地基，该类软土具有含水量、压缩性高、渗透性低、天然强度低的特点，是典型的珠江三角洲地区软土。因此，在建设高等级公路时，必须进行软基加固处理。按照工可阶段的设想，本工程路基项目的施工期仅为 1 年左右，相比其他珠江三角洲地区高速公路建设的经验（
2、合理工期应不少于 18 个月），本工程工期显得较紧。本工程的路基宽度大（包括绿化带约 120m150m），而且要求的质量标准高于一般公路工程（特别是工后沉降标准）。存在路基横向排水难度大、汽车荷载的影响深度大等特点。二、试验段软基处理方案介绍（一）试验段概况。为了摸清本路段软基处理的工程参数，建设单位有针对性地设置了佛山一环软基处理试验段，并邀请广东省航盛工程有限公司岩土分公司进行本试验段研究工作。本试验段选址在桩号 K11+880K12+270 处。路基长 390m，宽 120m。工可勘察资料和补充勘察资料表明，本段非水塘路段表层普遍存在 1m 左右的硬壳层或耕植土层，软土层包括淤泥、淤泥质
3、土、淤泥质砂层等。软土（淤泥、淤泥质土等）厚度较均匀，厚度约 7.510m。部分路段软土层夹薄砂层较多或含砂量较大。软土有机质含量较少，约 1.342.65%。软土层下普遍下卧砂层。部分路段砂层下面分布一层淤泥质粘土，如最近的钻探表明，K12+015 附近的钻孔表明，1832m 深度范围内存在淤泥质粘土层。标贯试验表明，研究段的砂层为非液化砂层。地下水对混凝土、钢筋无腐蚀性。（二）软基处理方案选择。地基处理方案的选择受软土空间分布、软土性质、工期等影响较大。参照佛开、广佛高速公路地质条件，结合广东省软基处理经验，确定了如下软基处理试验方案，如下表： （三）软基处理在工程参数方面的研究课题。本试
4、验段在通过试验确定软基处理方案的同时，还对软基处理有关的课题进行了研究，具体内容如下：1塑料排水板、袋装砂井对比。D 区和 H 区对比排水板与袋装砂井的加固效果。本条高速公路软基处理方案将以排水固结法为主，因此，优化选择竖井是本试验段的重要任务。2土工合成材料加固效果对比。土工合成材料对协调不均匀变形作用明显。考虑到本工程路基宽度较大，软土空间分布变化大，合理选择土工合成材料非常重要。D 区和 H 区对比聚合土工格栅与钢塑土工格栅的加固效果。3强制水平排水的对比。本工程路基宽度大，仅依靠砂垫层难以及时、有效地排出孔隙水，砂中地下水对路堤的浮力增大，预压力减小，增加工后沉降，影响地基处理效果，因
5、此有必要采取强制措施抽排砂垫层中的地下水。本研究段在 D 区、H 区利用水平水管和射流泵或真空泵进行强制排水。并且研究是否强制排水时地下水位不同变化。4快速加固方法的对比。桥头高填土路段、涵洞、通道、管线基础等对工期、工后沉降要求较高。部分路段征地可能存在困难，造成工期很紧。对上述路段，应准备一些快速加固方案。根据本试验段的地质条件、周边环境，计划试验研究电渗加固方法、搅拌桩复合地基、动力固结方法、预应力管桩复合地基等，并对比其优缺点。（四）监测断面的设置鉴于本项目的自身特点，监控断面布设时采取“少而精”的原则，试验段每一种软土地基处理形式区段布置 12 个监控断面，对表面沉降、分层沉降、测斜
6、、孔压、地下水位、格栅应变测试等方面进行监测，以求获得软基处理工程数据。对于搅拌桩复合地基、预应力管桩复合地基，不进行测斜、地下水位的观测，但对静土压力进行检测。为了对汽车动荷影响进行研究，在塑料排水板试验区域进行动土压力观测。三、 场试验数据的收集情况本试验段于 2003 年 11 月 27 日正式开工，于 2004 年 3、4 月陆续完成各试验方案的加载工作，试验期间为确定本线路的软基处理方案收集了如下资料：路基表面沉降监测数据；路基分层沉降监测数据；孔隙水压力监测数据；侧向位移监测数据；格栅应变监测数据；砂垫层水位监测数据；其他验收试验数据等等。四、常用软基处理方案的选择思路（一）塑料排
7、水板法。本试验段研究结果显示，本线路试验段范围内，软土（10m 深度范围内）渗透性较高，顶层软土水平固结系数 Ch=4.510E-3cm2/s 较大，超静孔隙水压力消散较快，路基填筑期间（填高 4m）产生的沉降约占推算沉降的 83.1。在填土厚度较小、软土层厚度不大（介乎 710m）的情况下，试验段中采用塑料排水板法处理后路基的超载预压时间仅需要 35 个月，主固结沉降就基本完成了，建议全线与本段地质情况相似的路基段都采用本法做软基处理。（二）袋装砂井法。袋装砂井法与塑料排水板法的适用情况基本一致，由于塑料排水板的排水性能远优于袋装砂井，一般情况下先考虑使用塑料排水板，但在本线路中夹砂层较多的
8、地质层里，液式插板机无法施工，振动式插板机施工时塑料排水板回带现象比较多，在施工管理上增加了难度，两者的经济指标相近（前者 80 元/m2 ，后者 84 元/m2），在此种情况下建议采用袋装砂井代替塑料排水板。（三）搅拌桩复合地基根据研究段的试验结果，采用本法对软基进行处理后，对 2 天龄期的搅拌桩桩顶（以下 40cm）进行轻型动力触探试验，每击沉 30cm 的击数（N10）普遍大于 25 击，在加载预压超过一个月的情况下，桩顶处的剩余沉降为 23.7mm，桩间土的剩余沉降为 27.1mm，均符合桥头路基填土对剩余沉降的要求，因此建议在软土厚度小于 12m，路基高度小于 6m 的桥头路基使用本
9、法进行软基处理。（四）管桩复合地基根据研究段的试验结果，用 300mm长度 12m 管桩复合地基处理的软土路基，在超载预压一个月后桩顶与桩间土的沉降基本趋于稳定，在桥头路基段软土厚度达到 18m 或以上时，建议考虑采用本法进行软基处理，情况恶劣时，配合塑料排水板法一起施行。五、新工艺的使用介绍与展望（一）水载法预压的工艺及前景。珠江三角洲地区水源丰富，水载预压的部分水源可以就地取材，抽取和排泄蓄水都比较方便，既节省了运输费用也不会对周围的环境产生影响。另外，随着城市建设的不断发展，珠江三角洲各地土、砂、石等材料逐渐减少，这些材料的成本也不断增加；而由于水资源可以循环反复利用，水载的成本就比较稳
10、定、低廉。按照研究段的实施结果，水载预压工程造价平均为 29.31 元/m2，而常规堆载（填砂）预压的工程造价约为 58.74 元/m2 ，因此水载预压具有在工程实践中推广运用的广阔前景。佛山一环的南环已经大规模地采用水载预压法，京珠高速公路广州北段十四也采用了水载法进行超载预压。（二）电渗法软基处理的介绍。电渗法具有加固速率快、效果明显及对周围环境污染少等优点，在建筑物、构筑物基础施工中使用广泛，并取得了良好的加固效果，而在软土路基中使用较少。针对这种情况，本研究段在桩号 K12+020K12+060 应用电渗法进行软基加固，通过总结电渗的设计参数、施工经验及效果分析，为该法在公路软基加固处
11、理中的推广运用积累工程实践经验。1加固机理电渗法是指在软土地基中插入阴阳电极并施加低压直流电，通过产生电动及电蚀等效应提高软土地基强度的一种软土加固方法。电动效应主要表现为电渗及电冰。电渗作用表现为：带正离子的极性水分子在直流电的作用下，由阳极附近移向阴极，通过阴极管排水加快软土固结速率；电冰指带有负电荷的土粒，在电场作用下移向阳极，在阳极附近沉积，从而使阳极附近的土体加密，强度增加。电蚀效应是指带 Fe3+的阳极在电流的作用下发生电解，形成难溶性沉积物，加密了周围的土体，强度增加。该法对渗透性小、加载固结缓慢的淤泥、粘土效果最为显著，并特别适用于含水量极高，土体处于流塑状的软基。2设计参数（1）电极采用 22钢筋作为阳极， 48钢花管作为阴极，长 10m；水平向采用 22钢筋连接通电；电极间距 2m（K12+020K12+040）或 3m（K12+040 K12+060 ），阴极（阳极）间距 4m，阴极（阳极）间距 4m；如图 5.2-1、5.2-2 所示。（2）采用可控硅整流器作为电极电源，阴阳电极之间恒定工作电压为 38V；每天电渗 10 个小时，并同时抽水；（3）沿阴极布设抽水管，射流泵与抽水管连接将水抽出。
