关于特殊路基设计总结(2015年)

特殊路基设计与经验总结

●特殊路基设计

①搭板的设计与布置

在桥台加设搭板是减少桥头跳车的一项重要措施。搭板长8米，搭板的一端设在桥台上，其下垫油毛毡，并有锚栓钢筋相连，允许微小转动，搭板的另一端支在素混凝土垫层上，素混凝土下的路基强度应适当增强。搭板的宽度为防撞栏外侧限界，平面外形与桥相配，搭板采用0.7倍板长的简支板计算，上下层均配筋。

②旧河浦、池塘地段路基处理

线路经过池塘、旧河浦地段，路基采用围堰抽干明水，并清淤1.5米后回填中、粗砂，清淤挖方可移至螺洲立交桥下绿化回填土使用。

③沿江（帝封江）地段路基处理

线路经过帝封江地段，路基采用抛石至标高4.0（罗零米），铺设两层双土工格栅，路堤边坡用浆砌片石护坡（厚0.4米）防护。

④纵、横向填挖交界面和新旧路堤接合面路基处理

为了避免填挖交界纵向处地基承载力差异对路堤造成的不均匀沉降，对于填挖交界面沿纵向铺设长5米的土工格栅加筋，对于自然坡度陡于1：2的地面，应先挖台阶，再沿纵向铺设土工格栅。

为了避免半填半挖横断面方向及新旧路堤接合处地基承载力差异对路堤造成的不均匀沉降及裂缝，对于填方部分沿横向铺设长5米土工格栅加筋，当自然地面坡度陡于1：2时，路堤基底应挖台阶，土工格栅置于台阶上。

⑤软土路基设计

a、软土分布情况

根据工可提供的岩土工程勘察资料，沿线K0+760～K3+500间为软基路段，总长度为2740米，淤泥层厚度岩石工程勘察8～19.3米，其天然含水量平均值66.8%，孔隙比平均值1.709，压缩模量平均值1.67。

b、软土地基沉降计算

根据《公路路基设计规范》（JTG D30-2004），各路段的允许工后沉降见下表：

工后沉降控制表

根据本工程初步勘察资料软土力学参数以及路堤的填土高度，计算出在正常使用荷载作用下（不处理）的沉降见下表，沉降计算的基准期按沥青路面的使用年限180个月（15年）计列。

由上表可以看出，由于本工程大部分路段填高较低（填高较大处处于螺洲立交辅路范围），除桥头及池塘旧河浦外其余工后沉降均能满足规范要求。因此本工程仅在桥头及局部池塘、旧河浦路段进行软基处理。

c、软土地基处理方案选择

结合本工程地质情况及施工期仅为一年（工可中提供）的实际情况，本设计考虑换填、动力固结法、搅拌桩、CFG桩、真空联合堆载预压等地基处理方式，现将各种方式的优缺点叙述如下：

●换填

换填法是将基础底面以下一定范围内的软弱土层利用人工、机械或其它方法清除，分层置换强度较高的砂或砂性土等透水性材料，并夯实（或振实）至设计要求。该法的优点是直观、高效、不留后患，施工不受工期限制，缺点是处理深度浅，当处理深度大于2米时，处理费用较高，不经济，且存在弃土（淤泥）的问题。据估算，本工程换填厚度为3米时，每平方米造价为135元；换填厚度为4米时，每平方米造价为180元。

由于本工程软土层均软为深厚，因此考虑仅对局部小片池塘、旧河浦采用浅层换填处理措施。

●动力固结法

动力固结法对软土地基进行加固的主要原理是对软土层通过大能量的夯击，给软土施加动荷载进行预压，同时为保证预压荷载能作用在软土的骨架（颗粒）上，而不是由孔隙水承受，必须设置垂直排水通道，让夯击过程中产生的超孔隙水压力能通过垂直排水通道消散。动力固结法可消除单一强夯法处理地基所造成的孔隙水压力消散缓慢从而影响到加固效果和施工进度的不足。对软土地基采用动力固结法加固必须遵循夯击能从小到大，少击多遍的原则。动力固结法的主要优点是适应性广、效果好、造价低（仅比袋装砂井高，据估算，本工程采

用动力固结法处理每平方米的造价是167元）、工期短，缺点是处理影响深度小，一般在10米以内（含硬壳层），施工要求较高，由于动力固结法处理软基仍处于研究试验阶段，目前尚无规范可遵循，须根据施工监控调整设计参数，且夯击时产生较大的噪声和震动，据已有的资料显示，对处理区周边50米范围内的建筑物均有影响，适用于远离民居和管线、塔架的地区。此方案的施工工期一般4～6个月，并在施工前应做试验段，确定施工参数，为大面积施工提供依据。

由于本工程沿线分布大量村居，故本工程一般不宜采用动力固结法。

●搅拌桩

搅拌桩是由搅拌桩柱体与四周软土组成复合地基，从而提高地基承载力、提高地基强度、增大地基变形模量，减少地基沉降量。由于搅拌桩是与软土形成复合地基、故桩底应打在持力层上，形成支承桩，才能发挥的作用，对未能打到持力层上的悬浮桩，工后沉降仍比较大，且受施工工艺等条件的限制，处理深度超过15米后，桩身强度难以保障。其优点是施工工期短，对环境污染小，施工进度较易控制，施工技术成熟。据估算，本工程采用粉喷桩处理每平方米的造价是169元（按桩长10米，梅花形间距1.5米计算）。经计算，当粉喷桩桩长10米（假设已到持力层，以下无软土），按梅花形间距1.5米布置时，复合地基强度可达130Kpa，加固区内最终沉降为17.2cm，能满足路基的工后沉降要求。

为减少对环境的污染，本工程在一般路段软土深度小于15米的一般路段采用粉喷桩。

●CFG桩（水泥粉煤灰碎石砼桩）

CFG桩（水泥粉煤灰碎石砼桩）是指用振冲、冲击或水冲等方法在软弱地基中成孔后，将水泥、粉煤灰、碎石、石屑（砂）加水拌和形成的混合料灌注压入已成的孔中，形成较大直径的桩体，从而与周围软土形成复合地基，它是近年来新开发的一种地基处理技术。由于桩体自身具有高粘结度，因此成桩效果较好，可有效地提高地基承载力和减少工后沉降，可以用于深厚软土的地基处理，处理深度可达20~30m。由于CFG桩是与软土形成复合地基，故桩底应打在持力层上，形成支承桩，才能发挥桩的作用，对未能打到持力层上的悬浮桩，工后沉降仍比较大。据估算，本工程采用CFG桩处理每平方米的造价是198元（按桩长10米，正方形间距2米计算）。结合福州地区的软土性质和CFG桩的特点，对于桥头等对沉降要求较高的路段及一般路基，均可采用CFG桩进行处理。经计算，当CFG桩桩长20米（假设已到持力层，以下无软土），按正方形间距2米布置时，复合基强度可达140Kpa，加固区内最终沉降为9.6cm，能满足桥头的工后沉降要求。

当CFG桩采用振动沉管法施工时，为使土体在成桩过程中产生的孔隙水压力迅速消散，并形成良好的排水通道，可采用隔桩跳打CFG桩的施工方案或CFG桩+砂桩处理，当采用CFG 桩+砂桩处理时，CFG桩的桩距可适当增大，本设计采用正方形间距2.7米，先施工砂桩，再施工CFG桩。据估算，本工程采用CFG桩+砂桩处理每平方米的造价是138元（按桩长10米，正方形间距2.7米计算）。但砂桩用于软土是否能成桩，是否能形成复合地基等问题，应根据软土的力学指标通过计算和现场试验确定。另外，根据现有的统计资料显示，砂桩的长度一般不超过15米。本工程目前CFG桩的施工方法常用的主要有振动沉管CFG桩法和长螺旋钻管内泵压CFG桩法。振动沉管CFG桩施工工艺属非排土成桩工艺，主要适用于可挤密土，如粉质粘土、粉土、人工填土及松散砂土等地质条件。它具有施工操作简便、施工费用较低、对桩间土的挤密效应显著等优点。其主要缺点是难以穿透厚的硬土层、振动及噪音污染严重，对周边建筑物可能产生不良影响，故在周边有建筑物的路段不宜采用此法。长螺旋钻管内泵压CFG桩施工工艺是国内近年来使用比较广泛的一种新工艺，属非挤土成桩工艺，适用于不可挤密土，如饱和软粘土、密实粘性土等，该工艺具有以下优点：低噪音、无泥浆污染、成孔制桩时不产生振动、成孔穿透能力强、施工效率高及质量容易控制等，适用性较强。