海花岛吹填土路基处理方法研究

艾纯斌，张 敏

（1.上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092；2.广东海洋大学，广东 湛江 524094）

海花岛吹填土路基处理方法研究

艾纯斌1，张 敏2

（1.上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092；2.广东海洋大学，广东 湛江 524094）

以海南省儋州市海花岛市政道路工程为依托，针对海花岛吹填土路基提出了一套经济有效的路基处理方案。根据岛内一般路段和桥后路段对路基的不同要求以及吹填土土质的差异，整个海花岛路基处理方案综合了水泥搅拌桩复合地基、强夯法以及等载预压+水泥搅拌桩三种方法。由路基处理效果表明处理后的路基达到了规范的要求，同时节约了造价。该路基处理方案可为类似填岛工程提供借鉴。

软土路基；路基处理；水泥搅拌桩；强夯法

0 引言

海南省位于我国最南端，是国际著名的旅游岛，具有典型的热带滨海风光，是我国重点建设区域。海花岛是目前海南最大的人工填岛，规划定位为最美丽、最深海、最环保、配套设施最完善、规模最大的人工岛[1]。岛上人工吹填土地基具有含水量大，压缩性大，黏聚力和内摩擦角小等特点，实施岛内道路路面结构之前必须进行路基处理。本文针对海花岛人工填土的土质情况，研究设计出了一套适合海花岛地区的路基处理方案。

1 海花岛工程实例

1.1 海花岛工程概况

海花岛地区位于儋州市西北部的白马井滨海新城，介于白马井滨海新城和洋浦经济开发区之间，地处海南西部工业走廊。整个海花岛像一朵盛开的花朵，其包括主岛（1#岛）旅游、休闲、娱乐、商贸、金融、养生用地，东副岛（2#岛）和西副岛（3#岛）高端休闲居住区。岛内道路规划有致，具体路网布置见图1，共计43条道路，总里程为44.7 km。

1.2 海花岛路基工程地质条件

海花岛是由围海形成的陆地，地基一般为软土，土基含水量较高，未形成固结，根据1#岛的地质勘察报告，各土层岩性及埋藏分布特征分述如下：

①-1含细粒土粉砂（Q4m）：灰黄色，饱和，松散～稍密，砂粒成分主要为石英、长石，亚圆形，颗粒均匀，级配差，含少量珊瑚碎屑及粘性土。

①-2珊瑚碎屑（Q4m）：灰色，松散，饱和，主要由珊瑚碎屑、贝壳及钙质胶结而成。该层在大部分钻孔中揭露。揭露厚度0.30～7.30 m，平均厚度3.22 m，层顶埋深0.00～1.80 m，层顶高程-7.19～0.48 m。

②低液限粘土（Q4m）：灰色，流塑，含少量粉砂。揭露厚度0.50～4.10 m，平均厚度2.13 m，层顶埋深0.00～3.60 m，层顶高程-8.14～-2.15 m。

③海滩岩（Q1 m）：灰白色、灰色，岩石主要成分为砾砂、砾石、砂粒、贝壳碎屑及微生物等，由泥质钙质胶结而成，胶结程度较好，岩芯呈短柱、碎块夹砂团状。

④低液限粘土（Q1m）：灰色，软～可塑，局部含砂。揭露厚度4.00～8.00 m，平均厚度6.45 m，层顶埋深0.00～3.50 m，层顶高程-9.34～-5.42 m。

⑤低液限粘土（Q1m）：灰黄色、灰绿色，可塑，局部含砂。揭露厚度0.90～15.80 m，平均厚度4.00 m，层顶埋深0.00～10.20 m，层顶高程-17.27～1.07 m。

⑤-1含细粒土粗砂（Q1m）：灰黄色，饱和，稍密～中密，砂粒成分主要为石英、长石，亚圆形，颗粒均匀，级配差。该层仅在2-A-22孔中揭露，揭露厚度2.20 m，层顶埋深8.00 m，层顶高程-9.92 m。

⑥低液限粘土（N2m）：灰黄、灰色，可塑～硬塑，局部含较多砂，局部胶结成半成岩状。最大揭露厚度为43.85 m，层顶埋深0.70～16.30 m，层顶高程-23.64～-0.84 m。

由勘察报告可知，岛内地基基础软弱，含粉砂、珊瑚屑等，表现为松散、级配差，不宜压实，需进行地基处理，否则会给后期市政基础设施和土建工程带来二次处理工作和费用。

图1 海花岛路网图

2 海花岛路基处理方法研究

海花岛3个岛均由吹填形成。海花岛1号岛B区以吹填砂为主，1号岛其他区域及2、3号岛均以吹填软土（淤泥质土）为主，厚度从几米至十几米不等。吹填土土质差，含水量高，吹填后的地基承载力低，回弹模量较小，且沉降尚未完全稳定，必须进行地基处理[2]，且处理后需达到以下要求：

（1）控制道路的工后沉降，提高地基稳定性。

（2）为污水、雨水管道埋设创造条件。市政工程路面铺筑要求是：路基连续2个月沉降不大于5 mm/月。

由《城市道路路基设计规范》并结合本项目吹填海岛地基特点与工程特性可知，海花岛路网结构中城市主干路、次干路、支路的不同路段容许工后沉降要求不同，具体见表1。

表1 容许工后沉降

由表1可知一般路段和桥台与路堤连接部位的容许工后沉降要求不同，为了防止“桥头跳车”，桥台与路堤连接部位的容许沉降更严格。结合上述具体要求，整个海花岛的路基处理方案需针对不同土质、不同部位采用不同的软基处理方法，力求达到处理效果和经济性的最佳。

3 一般路段地基处理

海花岛一般路段主要由吹填软土路段和吹填砂路段组成，根据两种路段土质的差异及经济性综合比较后决定，吹填软土路段采用水泥搅拌桩复合地基法[3]，而吹填砂路段则采用强夯法。

3.1 吹填软土路段地基处理

吹填软土路段采用的是水泥搅拌桩复合地基法，水泥搅拌桩复合地基法主要是利用水泥（或石灰）等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，由固化剂和软土间产生一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量[4]。适合无需较长的桩体（桩长一般小于20 m），即可穿透软土层，并与下层好的土体形成整体。软土层经加固后形成复合地基，强度有很大的增强，有利沉降控制。地基处理时间一般一个多月强度就较高，加固效果显著，适用于工期较短的工程。

3.1.1 水泥搅拌桩设计参数

本工程在水泥搅拌桩中加入外加剂（如石膏粉）对搅拌桩的性质进行改良，一方面使水泥搅拌桩容易成桩，另一方面通过改善搅拌桩水泥土的组成，提高水泥搅拌桩的强度，进而改进复合地基的整体性能。本工程水泥搅拌桩桩径500 mm，桩间距沿道路中心线方向间距弧长1 m、垂直道路走向排距1 m布置，其中海花路路基处理示意见图2。

图2 海花路水泥搅拌桩处理横断面图（单位：m）

3.1.2 处理效果

水泥搅拌桩复合地基的加固效果需要通过试桩来检测[5]，本工程检测的方法为单桩静载荷试验，试验装置示意见图3。

图3 单桩静载荷试验装置示意图

试验采用分级加载的方法，直至达到破坏终止加载，得到单桩承载力特征值。最后通过面积置换率换算出复合地基的承载力，由试验数据可知处理后的复合地基的承载力不小于120 kPa，工后沉降不大于0.2 m，满足路基处理要求。

3.2 吹填砂路段地基处理

吹填砂路段采用的是强夯法，强夯法是指利用夯锤从高处自由落下，地基土体在强夯的冲击力和振动力作用下密实，可提高地基承载力，减少沉降，还可改善砂土的抗液化条件，消除湿陷性黄土的湿陷性等。目前已成为大面积吹填土软弱地基特别是吹填砂性土地基最为常用的加固措施之一[6]。

强夯法加固软基的机理是夯锤自由下落以很大的冲击能量作用于地基上，使地基土体受到很大的冲击并以波的形式传播开来，为了克服土颗粒间的各种阻力，随着夯击能量的转化，地基将发生强制压缩和振密。冲击波的传播过程是强夯法处理地基的基础，冲击波在地基中形成的波场见图4。

图4 强夯法在地基中形成的波场图

3.2.1 强夯设计参数

强夯设计参数包括夯击能量、夯锤落距、夯击遍数以及夯击点的布置，目前夯击能和夯击遍数没有精确的理论公式计算，只能通过现场试夯确定[7]。本工程采用两遍点夯，夯点为4 m×4 m正方形分布。第一遍不少于8击，单点夯击能3 000 kN·m；第二遍不少于8击，单击能是3 000 kN·m；最后再以低能量满夯1遍（单点夯击能1 000 kN·m），不少于2击，满夯需锤印搭接不少于1/4锤径。满夯完成后，对交工面采用激振力400 kN振动压路机进行碾压，碾压次数为6遍，强夯法夯点布置示意见图5。

图5 夯点布置示意图

3.2.2 处理效果

强夯后的地基效果主要通过室内试验和现场原位试验来检测，通过试验数据可知强夯法处理该吹填砂路段的效果是良好的。

4 桥后连接路段地基处理

海花一桥及3号岛两座桥接坡段需进行桥台后地基处理。由于路堤的填筑使地基产生沉降，造成完工后的道路路面与桥梁结构产生差异沉降，导致产生“桥头跳车”现象，影响行车的舒适性，严重时影响行车的安全。为了控制路基沉降，减少桥梁接坡段的工后沉降，在桥台两侧一定范围对桥头路基进行必要的加固处理措施[8]。从经济性、可行性、地质条件和工期等方面综合分析，本次设计提出3种方案：超载预压；泡沫轻质土；水泥搅拌桩＋等载预压，方案比选见表2。

表2 地基处理方法比较表

经综合比较，本设计中对桥后路基采用水泥搅拌桩+等载预压的方案进行处理。水泥搅拌桩按沿道路中心线方向间距弧长1 m、垂直道路走向排距1 m布置排列，桩径500 mm，桩长根据地质情况一般选用12～15 m，桩头以上回填50 cm砂砾垫层，加铺2层土工格栅。

5 结论

本文针对海花岛特殊的吹填土路基，提出了一套行之有效的路基处理方案，并得出了以下结论：

（1）市政道路一般路段和桥后路段对路基的要求不同，应采用不同的地基处理方法，为防止“桥头跳车”，桥后路段应比一般路段的要求更严格；

（2）采用水泥搅拌桩处理吹填软土路段和强夯法处理吹填砂路段的效果良好，满足该工程的要求。

[1]沈捷,宋文清.海绵城市理念在海花岛雨水回收利用设计中的实践[J].给水排水,2016(10):69-73.

[2]郝志超,沈宇鹏,张尧禹.吹填土地区路基处理新方法效果对比研究[J].岩土工程学报,2013(S2):579-583.

[3]马洪友,刘林.水泥搅拌桩复合地基承载力研究[J].公路,2013(2):50-53.

[4]孟祥源.吹填土路基处理技术及加固效果评价[D].天津:天津大学,2014.

[5]许春松.水泥搅拌桩复合地基承载特性及其在软土路基中的应用[D].湖南长沙:湖南大学,2012.

[6]许美旗,杨晓庆.强夯法施工技术在市政道路软土路基处理中的应用[J].施工技术,2013(S1):384-386.

[7]胡玉定,王燕.强夯法适用范围的研究[J].施工技术,2009(S1):223-225.

[8]赵习刚.软土地区桥梁台后路基处理设计研究 [J].山西建筑,2016(32):198-200.

中国最长高寒地区快速铁路铺轨全线贯通

世界最长的高寒地区快速铁路——新建哈(尔滨)佳(木斯)铁路，全线铺轨贯通。这标志着该线将进入线路精调阶段，为2018年6月开通运营奠定了基础。

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U416.1

B

1009-7716（2017）10-0040-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.10.012

2017-06-30

艾纯斌（1989-），男，辽宁丹东人，工程师，从事道路设计工作。