青岛市高新区规划中21号线地基处理设计

　　摘要：介绍了青岛市高新区规划中21号线地基处理的设计概况，并针对其设计处理方法作分析和探讨，为日后的同类型地基处理设计和施工提供参考借鉴。
　　关键词：高真空击密；水泥搅拌桩；软土地基；地基处理
　　1工程概况青岛高新区规划中21号线位于中央智力岛以西，道路为东西走向
　　青岛高新区位于青岛市城阳区上马镇，环胶州湾高速公路收费站以北。高新区规划中21号线是高新区东西一条重要的道路。全长1956.66米。拟建工程位置隶属胶州湾，场区原地貌为滨海浅滩，后人工改造为虾池或盐田，近期经人工回填改造形成现地貌，地质情况较差，第①1层素填土厚度为1.9～3.5米，第①2素填土及第①3层素填土仅在个别地方揭露，厚度较小，第⑥层淤泥～淤泥质土厚度1.5～4.0米。
　　2地基处理设计原则
　　（1）质量第一，确保工程在设计使用周期内，不发生质量隐患；
　　（2）降低工程造价，缩短工期，力争用最少的投资取得最大的社会效益；
　　（3）全面考虑，统一安排，兼顾远期地上道路与地下管线施工及使用；
　　（4）根据不同道路的地质情况，综合考虑多种因素，选择最佳的处理方案。
　　（5）美化环境，以人为本，在满足使用功能的同时创造优美的环境。
　　3、地基处理要求
　　（1）地基处理完成后，表层承载力不小于130KPa，回弹模量不小于30MPa，路基弯沉值小于323（0.01mm）。
　　（2）处理深度不小于6米，且应至地质报告中第⑥层淤泥～淤泥质土底标高以下。
　　（3）压实度要求（重型击实标准）：主干道，设计路基标高以下0-80cm≥95%，80cm以下≥93%；次干道，设计路基标高以下0-80cm≥93%，80cm以下≥90%。
　　（4）处理完成后地基差异沉降不大于1/1000。
　　（5）管道及综合管沟开挖后，沟槽地基承载力不小于100KPa。
　　（6）地处理宽度：处理边线为最外侧管道中心线外3.0米。
　　4、地基处理方法比较
　　地基处理的方法有很多，比较常用的处理方法主要有换填法、强夯法、打桩法（如粉喷桩、砂石桩、木桩等）、排水固结法（如堆载预压法、真空-堆载联合预压法）、动力排水固结法（如高真空击密法等）。根据地勘报告及现场查看情况，提出以下地基处理方法进行比较，择优选择：（一）低能量强夯法。（二）高真空击密法。（三）真空联合堆载预压法。（四）水泥搅拌桩复合地基法（湿法）。
　　（一）低能量强夯法
　　该法又称为“浅层软土地基动力固结技术”，是在对饱和软土的工程特性和强度增长规律进行深入理论和现场试验研究的基础上，针对饱和软粘土地基而提出的一种不同于传统强夯工艺的新强夯工艺。该法采用“先轻后重，逐级加能，少击多遍，逐层加固”的原则，通过适当的夯击使软土地基内产生尽可能高的超静孔压，同时又不能过渡破坏软土的原始结构使其形成“橡皮土”，这主要通过合理设计夯击能量进行控制，通过夯击后的超静孔压消散，达到软土地基的排水固结，低能量强夯的有效加固深度约为3～6米。
　　适用范围：场区回填土厚度2～3米且成分为非生活垃圾及饱和软土，底部淤泥厚度小于2米的区域。
　　（二）高真空击密法：
　　高真空击密法是一种快速加固软土地基的专利技术，它通过数遍的高真空压差排水，并结合数遍合适的变能量击密，达到降低土层的含水量、提高密实度和承载力、减少地基工后沉降和差异沉降量的目的。
　　高真空击密法通过人为在土层中制造的“压差”（击密产生的超孔隙水压力为“正压”，高真空产生的为“负压”）来快速消散超孔隙水压力，使软土中的水快速排出。由于采用高真空这一主动排水方式排水，使击密效果大大提高，由于超孔隙地下水被排出，再加上强夯作用，地下软弱层土颗粒间间隙减小，强度提高，减少了因荷载引起的不均匀沉降，从而消除了软弱下卧层的隐患，提高了上层和下层的土体强度。
　　适用范围：场区回填土厚度2～3米及以上且成分为非生活垃圾及饱和软土，填土中粘粒含量较多，底部淤泥层厚度大于2米的区域。
　　（三）真空联合堆载预压法：
　　真空联合堆载预压法加固软基是在真空预压法和堆载预压法基础上发展起来的，真空联合堆载预压法就是利用“真空荷载”和堆土荷载作为分级加压的加压系统，一般设袋装砂井(或塑料排水板)，砂垫层作为排水系统，在两个系统的共同作用下，地基迅速发生沉降，通常在预压施工期间，沉降基本完成或大部分完成；同时可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性。当施加真空荷载抽出部分水和气时，土体孔隙中形成负的超孔隙水压力，部分土体处于非饱和真空负压状态,在总应力不变的情况下，孔隙水压力减小，原来由孔隙水承担的压力逐步转化为土的有效应力，从而使地基土强度及承载力得到提高。
　　优缺点：尤其对分布在沿海地区的含水量高、强度低、压缩性大和透水性差的软弱粘土层特别有效。但它的工期较长（约3～6个月），造价较高，在大面积地基处理中需投入较大资金，
　　（四）水泥搅拌桩复合地基法（湿法）：
　　用于加固软土地基的一种较为常用的方法，它利用深层搅拌机，将水泥浆与地基土在原位拌和，搅拌后形成柱状水泥土体，利用水泥浆和软土之间所产生的一系列物理化学反应，减少了软土中的含水率，增加了颗粒之间的粘结力，增加了地基的强度和稳定性，提高了地基的承载力。
　　在本次地基处理设计中，若采用水泥搅拌桩法进行处理，管线敷设时会将上端桩体挖除，造成浪费，不利于管线的敷设。
　　该工法优点：承载力高，无弃土；缺点：造价高，施工质量不易控制。
　　5、地基处理方法选用：
　　根据地质报告及现场情况，由于拟建场地区域原始地质条件比较复杂，场地内的素填土及淤泥质土层厚度5米左右，因此如果不进行地基加固处理或处理方法不当，在道路荷载作用下将会引起很大的工后沉降和不均匀沉降，从而影响道路将来的安全和正常运营。
　　基于上述原因，选取的地基处理方案应满足以下要求：
　　a.通过路基处理措施来有效减小工后沉降和差异沉降，使道路基础、管沟及管线的沉降和差异沉降满足设计要求；
　　b.道路路基的地基承载力、回弹模量满足设计要求；
　　c.增加浅层地基的均匀性和刚度，为达到场地的最终不均匀沉降要求提供保证。
　　d.满足建设方工期需求。
　　本次设计地基处理通过反复比较，选择能够节省投资、缩短工期、而又能取得最好的处理效果的处理方法。本次地基处理方法采用高真空击密法。该工法以其工期短、造价低、质量可控、施工环保等优势，社会和经济效益明显。
　　在本次设计的地基处理工程中，部分道路与现状已建成的道路或建构筑物相接或相交，设计中采用的强夯法产生的冲击波可能会对现状建构筑物产生安全上的影响。对此，与现状道路相交位置，现状道路边线以外30米以内不得采取强夯处理方法，该位置采取水泥搅拌桩进行局部处理。为减少路基的不均匀沉降，对于新旧道路结合处30米范围内的搅拌桩，与新道路的结合可适当过渡，逐渐增大桩间距或逐渐减少桩长来过渡。
　　6、结语
　　地基处理是青岛市高新区规划中21号线道路及综合配套工程的控制性工程之一，该工程地质情况差，施工工期短，采用高真空击密法处理该道路地基有工期短、造价低、质量可控、施工环保等优势，社会和经济效益明显。随着城市道路的建设和发展，对道路路基的要求越来越高，也必定会出现更多的地基处理方法。只有在工作中不断的总结和积累点滴的经验，才能更好地为工程建设提供安全经济，施工简便，可操作性强的设计方案，确保工程建设的顺利进行。本工程对类似地基处理的参考借鉴价值。
　　参考文献
　　[1]JTGD30-2004公路路基设计规范[S]
　　[2]GB50007-2002建筑地基与基础设计规范[S]
　　[3]JGJ79-2002建筑地基处理技术规范[S]
　　[4]地基处理手册（第三版）[M]．北京：中国建筑工业出版社，2008．