房 立 凤
(中铁二院工程集团有限责任公司济南勘察设计研究院，山东 济南 250031)
滨海软土地基处理方法探讨
房 立 凤
(中铁二院工程集团有限责任公司济南勘察设计研究院，山东 济南 250031)
针对滨海软土流变性、高压缩性、渗透性的特点，介绍了几种滨海软土常用的地基处理方法，并结合工程实例，分析比较了堆载预压、强夯、塑料排水板、复合地基等几种方法的优越性，得出了性价比较高的处理方案。
软土地基，强夯，堆载预压，水泥
0 引言
随着围海造陆的广泛开展，在滨海地区修建高层建筑、公路、铁路等交通设施也越来越普遍。而这些工程的实施，首先面临的是深厚海积软土地基处理问题。由于不当的地基处理措施而造成的路基病害、房屋塌陷等危害将无法弥补，因此如何针对滨海地区的特殊地质特性，采取合理有效的地基处理措施显得尤为重要。
1 滨海软土特性
我国滨海地区软土主要以海积软土为主，其主要为厚层沉积，厚者达60 m以上，土层分选程度差，多交错的斜层理，间夹粉土和粉砂薄层或透镜体，其主要有流变性、高压缩性及渗透性等特性。
1.1 流变性
受海水及潮汐影响，滨海地区地下水大部分处于流动状态，软土常年处于饱水与失水状态，受水压力作用，软土颗粒将发生错位及移动，土体内部应力随时间不断调整，因此与一般软土相比，滨海软土本身特性具有一定的可变性。
1.2 高压缩性
滨海软土主要指一些淤泥质粘土，其孔隙比均大于1.0，压缩模量低，这就决定了滨海软土与普通软土一样具有一定高压缩性的特性，这也是导致各种工程后期沉降的主要因素之一。
1.3 渗透性
滨海地区软土一般指淤泥、淤泥质土，大部分为饱和的软土，其天然含水量最小为 30%～40%，最大可达 200%。由土的三相组成可知，其内部成分主要是固体颗粒和水，受海陆交互沉积和潮汐作用，使土体具有一定的渗透性，即土中的水受水位差和应力的影响而流动，这就决定了土体的抗剪强度等力学指标较差。
2 滨海软土常用的地基处理方法
2.1 堆载预压
堆载预压是指在被加固软基面积范围内，预先堆筑不小于设计荷载的实体材料，使软基在实体荷载的作用下排水固结，消除沉降，提高地基强度，以满足设计要求。预压排水固结法施工简便，造价较低，但预压时间较长。
2.2 强夯
强夯法处理地基是利用重锤自由落下产生的冲击波使地基达到密实的一种地基处理方法[1]。其主要是利用外界夯击能冲击，使土体发生液化，土的结构被破坏，土体强度降至接近零的最低点，利用孔隙水压力(即超静水压力)的消散使土体强度得到恢复和增强的一种地基加固措施。此方法对于局部软土埋藏较浅的地段，处理深度较小的软土地段提高地基强度及有效控制地基沉降效果显著。而对于深厚饱和软土层使用时应慎用，避免出现“橡皮土”。由于滨海地区，深厚粉细砂分布较普遍，孔隙水压力消失较快，利用强夯来控制沉降效果较为明显。
2.3 塑料排水板
塑料排水板法主要是利用排水板的渗透性，在上部土体荷载作用下，土中孔隙水沿排水板的通道排出，使地基土达到排水固结的一种地基处理方法。塑料排水板本身就是一种排水通道，其对于淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性及杂填土的各种松软土地基处理效果显著。
2.4 复合地基
复合地基是软土处理最为普遍的一种处理方式，常用水泥搅拌桩、高压旋喷桩、CFG桩等几种措施。但在滨海地区，地下水的流动性、高侵蚀性是复合地基选用时的影响因素，这决定了后期复合地基的成桩问题及使用过程中的耐久性问题，使用时应慎重。较常用的有水泥砂浆搅拌桩、CFG桩等，选用时根据侵蚀性等级，应选择合理的水泥品种、粉煤灰及防腐剂的掺入量等相关参数。
3 工程实例
3.1 工程概况
潍坊港疏港铁路工程位于山东省潍坊市滨海经济技术开发区内，是潍坊港重要的后方疏港通路。全线线路以路堤通过，沿线接近有5 km均为滨海路基，填方边坡最大高度约10.6 m，沿线分布全新统海相沉积(Q4m)粉砂、粉质黏土、淤泥质粉质黏土等。各层土的力学参数详见表1。
表1 地层物理力学参数
3.2 稳定、沉降控制标准
根据现行TB 10001—2005铁路路基设计规范及TB 10106—2010铁路工程地基处理技术规程，路基稳定及沉降控制标准按表2，表3执行。
3.3 方案比选
表2 软土路堤稳定安全系数
表3 软土路基工后沉降控制
线路沿线粉砂层较厚，粉质粘土夹层相对较薄，首先考虑采用强夯进行处理，但由于线路经过区域，与跨海大桥并行接近有3 km，考虑到对既有桥墩的影响，故将处理区域分为两部分，即远离跨海大桥段500 m之外的段落(DK9+264.6～DK12+500)为A区，初步拟定采用强夯进行处理；与既有跨海大桥并行段落(DK12+500～DK15+081)为B区，初步拟定采用多向水泥砂浆搅拌桩及堆载预压进行比选。
3.3.1 强夯
由于A区(DK9+264.6～DK12+500)处于入海口，海水较浅(深1 m～3 m)，利用退潮时间，首先将入海口堤坝(宽15 m)采用草袋围堰堵住，清晾场地2 d，表层铺0.5 m的碎石垫层作为机械工作面。施工前，在现场选择200 m有代表性的场地进行试夯，通过与夯前测试数据对比，从而确定正式施工采用的各项强夯参数。
本次设计夯击能分别选用3 000 kN·m(夯锤重25 t，落距13 m)及3 200 kN·m(夯锤重25 t，落距14.5 m)，夯点间距3.5 m，正三角形布点；分五遍夯，第一、第二、第三遍为点夯，采用跳夯法，第四遍、第五遍满夯，满夯锤(夯锤重20 t，落距8 m)印搭接不得小于1/4夯锤直径，夯点布置详见图1，图2。为减小对既有跨海大桥的影响，距离跨海大桥附近开挖隔振沟槽(宽5 m，深8 m)。
试验结果表明(见图3)：夯击五遍后，地基总沉降约0.95 m，根据夯前检算结果(地基总沉降为1.15 m；工后沉降为0.42 m)，地基沉降已基本完成80%，即工后沉降将满足现行规范要求；夯击完成14 d后，采用平板载荷试验检测地基夯实后的承载力均大于180 kPa，满足现行规范要求。
3.3.2 堆载预压
B区(与跨海大桥并行段落)线路长2.58 km，考虑到投资问题，首先采用堆载预压进行处理。即提前堆载一定高度的土体来增大其施工期沉降，从而有效减少路基的工后沉降。其主要是通过模拟荷载加载时间与沉降的变形关系，得出达到预期的沉降值而需要的大致时间。
经测算可知(如图4所示)，按压缩固结曲线分级填筑上部土方，控制填筑速率，确保上部填土压密时间，要想将施工期达到预期固结度(80%)，堆载时间至少6个月，虽然投资较少，但由于本工程工期紧张，应当地政府要求，一年内完成施工，故此方法未被采用。
3.3.3 多向水泥砂浆搅拌桩
结合B区现场条件及地质特性，综合考虑工期及造价因素，最终决定采用多向水泥砂浆搅拌桩进行加固处理。初拟桩长10 m，桩间距1.2 m，采用三角形布置，桩顶铺设0.6 m厚中粗砂垫层夹一层土工格栅及复合土工膜加固。
桩身胶凝剂采用P.S42.5级矿渣硅酸盐水泥。设计初定的胶凝材料掺灰量不小于加固土体重量的18%；水灰比宜采用0.45～0.55；要求试块90 d龄期强度不小于2.0 MPa。考虑地下水的侵蚀性，掺入一定防腐剂，防腐剂掺入量根据现场试验确定为2 kg/m。
根据TB 10106—2010铁路工程地基处理技术规程第3.2.2及3.4.1相关规定分别进行路基稳定及沉降检算。其中，路堤和地基的整体稳定性采用圆弧滑动法(见图5)，通过寻找危险圆弧的圆心及半径进行稳定计算分析；地基压缩层计算深度应考虑路堤高度、地层结构及地基土特性等因素采用分层综合法确定。路基顶面荷载为轨道、列车荷载及路基填土荷载之和(60.1 kPa)。
经计算，多向水泥砂浆搅拌桩加固完成后，路基工后沉降值为0.28 m，最小稳定安全系数为1.27，均满足现行规范要求。经现场试桩，多向水泥砂浆成桩效果较好，加固后复合地基承载力为196 kPa，方法可行。
4 结语
1)该文结合滨海软土地质特性，总结出强夯、堆载预压、塑料排水板是目前造价较低，处理效果显著的几种处理方式，但其具有一定的局限性，在选择时应根据现场既有构造物及软土排水情况综合确定。复合地基是最为常见有效且成熟的地基处理措施，在使用时应结合现场侵蚀性及成桩条件确定。
2)经实践证明，滨海区地基处理主要受控因素为沉降与稳定，即沉降和稳定满足要求的前提下，承载力检算均能满足要求。
3)掌握滨海地区软土的物理、力学特性，从工程造价、现场条件及工期等因素出发，选择合适的地基处理措施，建立适用的设计计算方法，采取完善的施工技术措施，对于滨海地区的地基处理有着重要作用。
[1] 龚晓南.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2008.
Analysis in coastal soft soil foundation treatment method
Fang Lifeng
(JinanSurveyandDesignInstitute,ChinaRailwayEryuanEngineeringGroupLimitedLiabilityCompany,Jinan250031,China)
According to the characteristics of coastal soft soil rheological property, high compressibility, permeability, this paper introduced the common foundation treatment methods of several coastal soft soil used, and combining with the engineering example, analyzed and compared the superiority of pre loading, dynamic compaction, plastic drainage plate, composite foundation and several methods, gained the high cost performance treatment scheme.
soft soil, dynamic compaction, pre loading, cement
2015-03-05
房立凤(1982- )，女，硕士，工程师
1009-6825(2015)14-0054-03
TU447
A
