青岛双高公路软土地基处理方案比选分析

青岛双高公路软土地基处理方案比选的分析[摘要] 根据青岛双高公路的不良地质状况，分析了各种软基处理方法的优缺点并比做出经济比较，最终确定软土地基处理的推荐方案。

[关键词]软土地基，真空联合堆载预压法，水泥搅拌桩复合地基，强夯块石礅复合地基

一、项目概况

中国幅员辽阔，地形地貌复杂，土质条件多变。在经济发展较快的沿海省份，大部分为泥质海岸，土层多为饱和的正常压密软粘土，这种土的抗剪强度低、压缩性高、固结速度慢，因而沉降变形量大，地基稳定性差。在道路工程建设中，对于软土地基必须进行处理，对地基土进行加固，改善土的抗剪性和压缩性等特性，使之满足道路工程的需要。

双高公路起自青岛市城阳区内省道218白沙河大桥南岸，与仙山西路顺接，设大桥跨越白沙河、墨水河、洪江河，羊毛沟，与现有火炬大道顺接，到达路线终点。路线全长7.565km。

二、不良地质概况及处理技术标准

1、本项目不良地质概况

沿线软土均分布在粉砂淤泥质海岸地貌内，地下水位埋深

0.0m～4m。表层为：黄褐色素填土，以粘性土为主，含砂砾，下为淤泥、淤泥质亚粘土，青灰色～灰黑色，呈软塑～流塑状态，局部有机质富集。

2、软土地基处理设计标准

软土地基的处理是从稳定、沉降及满足结构物的承载力要求等方面进行分析，软基处理以后工后沉降及路基稳定性为控制指标，具体要求如下：

①基准期及允许工后沉降

对于一般路段允许工后沉降≤30cm，桥台与路堤相邻处中小桥（台后5～7h）、大桥(50m范围内)的允许工后沉降≤10cm，涵洞及箱型通道等构造物处的允许工后沉降≤20cm，原有公路加宽路段允许工后沉降≤5cm。

②稳定验算的安全系数

稳定验算时，采用圆弧条分法按路堤施工期及公路营运期的荷载分别计算稳定安全系数，施工期采用直剪快剪(不固结不排水)指标，按总应力法计算，其容许值为1.10，运营期采用固结快剪（固结不排水）指标，按有效固结应力法计算，其容许值为1.20。

③沉降计算

路基沉降量采用分层总和法（es及e-p曲线）计算主固结沉降sc，并采用经验修正系数对其进行修正。地基固结度按太沙基固结理论计算。

④加载速率

根据本项目总体工期安排，路基施工填筑（填土+预压）的总时间按12个月控制，其加载速度以20～25cm/周控制。填土速率按路基中心沉降小于1.0cm/日、边桩水平位移不大于0.5cm/日控制。

⑤预压期

设计预压时间暂时按6个月考虑，但实际预压时间应根据沉降观测及稳定要求确定。

三、软土路基处理方案比选

以下按照本工程软路基处理一个标准单元区3万m2面积为例，处理平均7.0米软土深度作为代表区域，对真空预压、水泥搅拌桩复合地基以及强夯块石礅复合地基等三种软基处理方案，从造价、工期、施工条件及处理效果等方面进行综合比选。

方案一:真空预压方案

该方案是在软土中打设塑料排水板，进行真空预压的方案。该方案（打设塑料排水板，进行真空预压方案）软基处理施工工艺、工期、造价及处理效果具体如下：

(a)施工工艺：将现有场地地表水疏干，平整埂坝进行场地整平,铺设一层土工布及一层土工格栅，铺设工作垫层及排水砂垫层，打设塑料排水板，塑料排水板正方形布置,间距0.8米铺密闭膜进行真空预压（80kpa）,有效抽真空预压时间为90天，原泥面以下原有软土层经固结沉降后，标高不足部分继续回填土达到设计标高。

(b)工期：施工准备（包括地表水疏干、整平场地，设备进场，铺设工作垫层及排水砂垫层，打设塑料排水板，然后铺设密封膜）约0.5~1.0月，真空预压（保证恒压）约2~3月，总工期约3～4月。

(c)造价：折合每平米综合单价354元左右。

(d)效果：经过真空预压处理后，地基产生平均固结沉降量约为

0.8~1.0m，本工程软路基处理后，使用期地基残余沉降量小于0.3m，地基回弹模量大于50mpa,地基承载力达到100kpa以上。

另外，在不增加软基处理费用的前提下，在真空预压实施的过程中，提前将部分路基填筑土方填筑在真空预压密封膜之上，构成真空联合堆载预压，以此增加地基处理预压强度及加固效果。

方案二: 水泥搅拌桩复合地基方案

水泥搅拌桩复合地基的原理是在软土地基中搅拌掺入一定量的水泥等固化剂，使之固化，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理-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地基，进而提高土体的强度。该方案（水泥搅拌桩复合地基方案）软基处理施工工艺、工期、造价及处理效果具体如下：

(a)施工工艺：将现有场地地表水疏干，平整埂坝进行场地整平,铺设一层土工布及一层土工格栅，铺设工作垫层及砂石褥垫层，在软基中打设水泥搅拌桩，水泥搅拌桩与桩间土复合受力，形成水泥搅拌桩复合地基，进而提高地基的强度。水泥搅拌桩桩径0.5米，正三角形布置，间距1.2m，面积置换率约为15.8%，打设深度为7.5米（加固土层底面标高-6.0米）。

(b)工期：施工准备（包括地表水疏干、整平场地，铺设工作垫层及砂石褥垫层，应用的可行性室内试验，水泥土强度增长的龄期）约3.0月，大面积施工约4月（以处理30000平米计，水泥搅拌桩大约24184根，桩径0.5米，五台设备，每台每天打设40根计），

大面积施工完成以后仍需约3月的水泥土强度增长的龄期方可进行下一道工序的施工，总工期超过10个月。

(c)造价：折合每平米综合单价551元左右，另外，由于水泥搅拌桩施工质量难以控制，施工过程中容易发生掺灰量少，搅拌不均匀、断桩等情况，因此处理效果不容易控制。

(d)效果：经过水泥搅拌桩复合地基处理后，使用期地基残余沉降量小于0.3m，地基回弹模量大于50mpa,地基承载力达到100kpa 以上。

方案三: 强夯块石礅复合地基方案

软基处理比选方案三是：强夯块石礅复合地基。其原理是利用强夯作为置换软土的手段，即利用强夯置换锤，排开软土，夯入片石，最终在软基中形成块石礅，块石礅与周围混有砂石的夯间土形成复合地基。该方案造价高、工期长，经过比较，强夯块石礅复合地基处理软基深度小于3.0m的软基比较经济。强夯块石礅复合地基方案具体如下：

(a)施工工艺：将现有场地地表水疏干，平整埂坝进行场地整平,铺设工作垫层及抛填片石垫层，在软基中利用强夯置换锤，排开软土，夯入片石，最终在软基中形成块石礅，夯点正方角形布置，间距5米，块石礅礅体对原有软基进行置换和挤密，同时块石礅本身礅体也起到一定的排水作用，进而提高地基土体的强度。

(b)工期：施工准备（包括场地地表水疏干、整平场地，铺设工作垫层，片石材料及设备进场）约2.0月，大面积施工约4个月（以