复合地基在沿海公路深层软土地基处理中的应用

王亚

（中国建筑第八工程局有限公司设计管理总院，上海201206）

1 软基处理方式简述

一般而言，深层软土地基处理的方法主要有夯能置换法、堆载+排水固结法、桩体复合地基、轻质路堤等。

1）夯能置换法。使重锤从高处落下，利用夯锤的冲击能量以波的形式改变土体的物理力学性质，在地基一定深度内改变了地基土的孔隙分布，迅速提高了地基的承载力和压缩模量，还可以提高路基的稳定性，减少沉降，增强土体的抗液化能力，形成比较均匀的、密实的地基，主要以强夯法为代表。

2）堆载+排水固结法利用横向或竖向排水体在地基土中形成排水体系，在土体的重力作用下缩短土体的排水通道，加速软土地基的排水固结，提高软土的强度。

3）复合地基法。复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由天然地基土体或和增强体两部分组成的地基。一般比较常见的有加固土桩（水泥搅拌桩、高压旋喷桩）、挤密桩（砂桩、碎石桩）、CFG桩、刚性桩（管桩、方桩、混凝土桩等）。

4）轻质路堤。通过降低路堤自重荷载减小总沉降，增强路基的稳定。比较常见的路堤填料有粉煤灰、土工泡沫（EPS）、现浇泡沫轻质土等[1]。

2 工程实例

福建沿海某道路为一级公路，全长8km，设计速度80km/h，路基宽50m，设计车辆荷载为公路-I级。

2.1 地质情况

工程所属地质单元为海岸冲淤积阶地，根据勘察报告，地质条件如下：

1）①填土（Q4ml）：浅灰、灰褐色，稍湿，松散，成分较杂，均匀性很差，以黏性土为主，含中粗砂、碎石、耕土，厚度为0.50-4.80m。

2）②淤泥（Q4m）：深灰、灰色，饱和，流塑-软塑状，干强度中等，韧性中等，摇振反应慢，切面较光滑，局部为淤泥至土，海积成因；此层天然含水量高、孔隙比大、强度低的特性，属高压缩性土，沿线均有分布，夹有细砂②1透镜体。本层厚15.10～23.80m。

3）③粉质黏土（Q4al-pl）：浅黄色，浅灰色，灰白色，可塑-硬塑状，以黏粒、粉粒为主，局部含砂量较多，属中等偏高压缩性土，力学强度较低，冲洪积形成，本层厚度为0.60～11.40m。

4）⑦残积砂质黏性土（Qel）：灰黄色、灰白色，可硬塑，稍有光滑，干强度中等，中等韧性，由花岗岩风化残积而成，厚度为1.30～9.60m。

2.2 力学参数指标

根据室内土工试验，对主要土层的力学指标进行了统计分析，如表1所示。

3 处理方式适应性

从处理效果、环境、造价、工期等方面，对前述几种常用的地基处理方式的适应性进行分析比较：（1）夯能置换法。适用于加固碎石土、砂土、塑性指数小于10的黏性土、湿陷性黄土、杂填土以及泥炭等。处理深度根据夯能大小，处理深度一般可达到7～8m，施工工艺简单，速度快。但对于饱和性黏土、淤泥的处理效果一般，而且对周边环境影响大，考虑到工程周边建筑密集，村庄较多，此种方法难以采用。（2）堆载+排水固结法。这是一种常用的软基处理方式，但不足之处是预压期较长，由于本工程的工期较为紧张，也难以采用。（3）轻质路堤。轻质路堤已在许多高速公路工程中采用，主要用于桥梁后的高填土区域，减少填筑的土体重力，但造价较为昂贵，难以大面积采用。（4）复合路基。桩体复合地基的处理方式较多，主要以桩体的强度分为柔性、半刚性、刚性桩。造价也有不同，一般而言刚性桩造价高，柔性桩造价低。

综上所述，本工程80%以上的路段均存在15～26m的深厚淤泥软土，综合考虑工期、造价、环境等因素，拟采用桩体的复合地基处理方式。

水泥搅拌桩主要是确定桩长、置换率、水泥掺量，其中，桩长是主要因素。水泥搅拌桩加固一般以穿透淤泥层，达到承载力相对较高的土层为宜，但如果无法穿透时，可以考虑重点加固淤泥层的上层土层，因为路基受力主要作用至路面结构以下7～10m，只要在淤泥上层形成一个相对承载力与变形模型较大的硬壳层，且总的路基变形（包括软弱下卧层）符合技术标准，就能够有效减小桩长，既节约了投资，也保证了处理效果[2]。

4 工程实际应用

4.1 计算原理

考虑到本工程搅拌桩的桩长难以穿透淤泥层，因此，复合地基的沉降S应包括复合地基加固区的沉降S1和加固区下卧层的沉降S2两部分，即：

加固区的沉降可按式（2）和式（3）计算：

式中，Epsi为各层桩土复合压缩模量，kPa；Ep为桩体压缩模量，

kPa；Esi为各层土体压缩模量kPa；Δp1为地基中各土层中点的附加应力，kPa；Δhi为各土层的初始厚度，m；m为置换率。软弱下卧层S2按相关规范予以计算[3]。

4.2 基础条件

路基宽50m，边坡1∶1.5，填土厚度3.5m，填土容重18kN/m3；路面结构厚0.7m，平均重度23kN/m3；路堤加载方式：9个月完成路基填筑，预压期3个月，3个月完成路面结构，总共用时15个月，工后沉降基准期180个月；沉降修正系数1.2；工后沉降要求≤0.30m。

4.3 沉降计算（分层总和法）

4.3.1 不进行地基处理时

施工期末的沉降为0.363m，工后基准期末的沉降为0.777m；工后沉降Sp=0.777-0.363=0.414m＞0.3m。则计算得出的工后沉降大于工后沉降，需要进行地基处理。

4.3.2 采用水泥搅拌桩复合地基处理时

拟采用的水泥搅拌桩桩长12m，桩径0.5m，桩间距1.2m，正三角形布置。计算出加固区的工后沉降Sp1=0.269m，软弱下卧层的工后沉降Sp2=0.018m，则地基总的工后沉降为Sp=Sp1+Sp2=0.287m＜0.3m。经过地基处理后，工后沉降可以满足要求。

5 结语

复合地基是处理沿海深层软土路基的主要方式，选择桩型时，要重点考虑软土性质、造价、工期、周边环境等约束条件，综合比较、因地制宜，才能保证路基的使用效果。