乐从北围特殊路基设计方案

乐从镇北围园区市政基础设施工程

特殊路基设计方案

1、场地概况

本项目所在的工程场地软土(淤泥、淤泥质粉土、淤泥质粉砂)较厚且分布广泛。淤泥层含水量大,压缩性高,承载力低,工程物理力学性质极差,在路基填土及持续的荷载作用下,因排水固结引起路基沉降,会造成路面破坏,影响道路的正常使用,因此必须对软土地基进行加固。软基处理方式则根据本场地的软土特征和分布,按工后沉降控制和工期要求选择。

2、路基处理方案比选

根据本项目地质资料可知,本项目所在的工程场地软土分布较广。对于软基的深层处理,本项目的特性可采用浅层换填、水泥搅拌桩、CFG桩、高压旋喷桩等处理方式。

A、对位于埋深浅、且层厚小于3.0米的软土,采用清淤换填处理 对于软土厚度较薄,埋深在3.0m以内的路段,推荐采用浅层换填处理,直接挖出软土换填中粗砂或砂性土。

浅层换填处理方案经济技术比较表

B、对于软土深度大于3米软基处理方案比选

本项目软土深度一般均超过3.0米,对于这种大规模软基深层处理,在满足规范要求的工后沉降和稳定性前提外还应充分考虑工程造价和工期要求,利用工期充分降低成本。复合地基处理效果好,见效快,但造价高,一般用于控制总工期的路段。排水固结效果好,造价低,但需要施工工期长,路基有一定的时间进行预压。对于工后沉降要求较高以及工期较紧的路段,采用复合地基处理方案为佳。

① 排水固结法

在广东地区,排水固结法常见的处理方案为竖向排水体+堆载预压和真空联合堆载预压,竖向排水体一般可以选择袋装砂井。

竖向排水体+堆载预压方案:

袋装砂井固结法,是人为的在软土内造成渗水通道,在路堤填土自重堆载预压下加快排水固结,提高路基稳定性,使大部分沉降在施工期和预压期完成。该方案特点是造价低,施工方便、快捷,但是填筑时间长,对于高路堤和陡坡路堤的稳定性存在不安全因素。

袋装砂井价格便宜,只需要一定砂源,施工方便,尤其处理砂土液化问题更具优势。袋装砂井处理需要一定的预压期,才能使软土达到较高的固结度,使工后沉降满足规范要求。

深层处理方案经济技术比较表(排水固结)

②复合地基处理法

对于工后沉降要求较高、工期紧路段和采用排水固结法在工期允许内达不到

工后沉降要求的路段,拟采用复合地基法进行软土地基处理,目前在高等级公路中较长使用的水泥搅拌桩、预制管桩、CFG桩等。考虑珠三角地区常规的处理方法,结合本项目特点,拟定以下方案:水泥搅拌桩、CFG桩。

水泥搅拌桩:

对于软土层厚度3.0~15m,地下水PH值不小于4,或厚度不大,但埋藏较深,上部有硬壳层的软土路段,采用水泥土搅拌法较为适宜。

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。搅拌桩最好打穿淤泥层,落在持力层上,避免“悬浮桩”。受施工工艺等条件限制,搅拌桩处理深度一般不超过15米。搅拌桩处理软基的优点是施工工期短,施工进度容易控制,施工技术条件成熟。

水泥搅拌桩成桩

CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)

CFG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,在珠三角一带也得到较好的应用。由于桩体自身具有高粘结度,因此成桩效果较好,可以有效的提高地基超载力和减少工后沉降,可以用于深厚软土地基的处理。由于CFG桩桩间距大(一般采用2.0~2.2米),桩径小(一般采用40厘米),故一般采用支超载桩, CFG桩打穿淤泥层,落在持力层上。结合袋装砂井,增加了竖向排水通道,处理后即可以达到较高的承载力,又可以比较有效的降低工后沉降。可以及时释放桩体打压时的超孔隙水压力,减少对软土极为不利的挤土效应。

受国内施工条件的影响,CFG桩不宜超过20米,否则,桩身易发生“颈缩”、鼓胀等现象。超过20米,可以增大桩径并加强施工质量控制。

深层处理方案经济技术比较表(复合地基法)

C、方案选定

综上所述、结合相关的地质勘察成果,在保证工期、节省投资的前提下,本次软土路基处理设计方案如下:

一般软土路段处理深度≤3米,采用浅层换填地基处理。

一般软土路段处理深度≤15米,采用水泥搅拌桩处理,桩径 0.5m、间距 1.2m、梅花型布置。

一般软土路段处理深度 15米~20米,采用 CFG桩处理,桩径 0.4m、间距2 m、梅花型布置。

桥头台后路基软土路段,采用 CFG桩或水泥搅拌桩地基处理方式;CFG桩:桩径 0.4m、间距 2.0m、梅花型布置;水泥搅拌桩:桩径 0.5m、间距 1.2m、梅花型布置。

受高压线净空限制路段,采用高压旋喷桩处理,桩径0.5m、间距 2 m、梅花型布置。

表5-7 特殊路基处理汇总一览表

泛,上面覆盖层很浅,淤泥层含水量大,压缩性高,承载力低,工程物理力学性质极差,在路基填土及持续的荷载作用下,因软土内排水固结会引起路基沉降,造成路面破坏,影响道路的正常使用。

2、如果软土较厚(≥6米),上面覆盖层很薄,浅层换填就不能达到工后沉降的控制要求(工后沉降≤0.3米,道路周边均为建筑物,工后沉降控制要求比较高),且施工困难,施工过程措施费用高,建议采用复合地基处理方案(水泥搅拌桩或CFG桩),水泥搅拌(处理平均深度控制在12米以内)施工速度快,质量容易保证,工后沉降小,可省去路面结构层15cm厚的未筛分碎石垫层,施工过程也不受气候条件限制。

3、不同地质情况下软基处理方案分析

软基处理方案:浅层换填

软基处理方案说明:

从地质情况来看,软土为淤泥质粉质粘土,流塑状态,含腐殖质,局部含较多粉细砂颗粒,软土埋藏较浅,淤泥分布厚度为4.5米,计算压缩沉降为17.6cm,建议采用浅层换填方案。

另外,下面分布有37米厚的细砂,振动液化现象严重,祥勘阶段应该揭露该路段振动液化等级,以采取相应处理措施。

软基处理方案:袋装砂井或水泥搅拌桩

软基处理方案说明:

从地质情况来看,软土为淤泥质粉质粘土,流塑状态,含腐殖质,局部含较多粉细砂颗粒,软土埋藏较浅,淤泥分布厚度为9.5米,计算压缩沉降为38.2cm,采用袋装砂井或水泥搅拌桩两种方案都可以,袋装砂井堆载时间要6个月以上,工期长,工前沉降大,需要外借堆载土方,水泥搅拌桩处理工期短,沉降小,且由于水泥搅拌桩顶层设置有砂垫层,路面结构层可以省去未筛分碎石层,建议采用水泥搅拌桩方案。

软基处理方案:袋装砂井或水泥搅拌桩

软基处理方案说明:

从地质情况来看,软土为淤泥质粉质粘土,流塑状态,含腐殖质,局部含较多粉细砂颗粒,软土埋藏较浅,淤泥分布厚度为14.5米,计算压缩沉降为43.1cm,采用袋装砂井或水泥搅拌桩两种方案都可以,袋装砂井堆载时间要6个月以上,工期长,工前沉降大,需要外借堆载土方,水泥搅拌桩处理工期短,沉降小,由于水泥搅拌桩顶层设置有砂垫层,路面结构层可以省去未筛分碎石层,建议采用水泥搅拌桩方案。

软基处理方案:水泥搅拌桩(悬浮桩)

软基处理方案说明:

从地质情况来看,软土为淤泥质粉质粘土,流塑状态,含腐殖质,局部含较多粉细砂颗粒,软土埋藏较浅,淤泥分布厚度为16.3米,计算压缩沉降为48.6cm,由于淤泥层较厚,达到16米以上,水泥搅拌桩无法处理到底(按规范水泥搅拌桩最大处理深度为15米,以下无法成桩),所以只能按复合地基悬浮桩进行设计,水泥搅拌桩顶层设置有砂垫层,路面结构层可以省去未筛分碎石层。

软基处理方案:水泥搅拌桩(悬浮桩)

软基处理方案说明:

从地质情况来看,软土为淤泥质粉质粘土,流塑状态,含腐殖质,局部含较多粉细砂颗粒,软土埋藏较浅,淤泥分布厚度为19.10米,计算压缩沉降为53.0cm,由于淤泥层较厚,达到19米以上,水泥搅拌桩无法处理到底(按规范水泥搅拌桩最大处理深度为15米,以下无法成桩),所以只能按复合地基悬浮桩进行设计,水泥搅拌桩顶层设置有砂垫层,路面结构层可以省去未筛分碎石层。

另外,CFG桩处可以处理到25米深度,复合地基承载力高,工后沉降小,但造价高很多(CFG桩每米单价为85元左右),因此不建议采用。

软基处理方案:袋装砂井或水泥搅拌桩

软基处理方案说明:

从地质情况来看,软土为淤泥质粉质粘土,流塑状态,含腐殖质,局部含较多粉细砂颗粒,软土埋藏较浅,淤泥分布厚度为10.00米,计算压缩沉降为35.2cm,采用袋装砂井或水泥搅拌桩两种方案都可以,袋装砂井堆载时间要6个月以上,工期长,工前沉降大,需要外借堆载土方,水泥搅拌桩处理工期短,沉降小,由于水泥搅拌桩顶层设置有砂垫层,路面结构层可以省去未筛分碎石层,建议采用水泥搅拌桩方案。

软基处理方案:袋装砂井或水泥搅拌桩

软基处理方案说明:

从地质情况来看,软土为淤泥质粉质粘土,流塑状态,含腐殖质,局部含较多粉细砂颗粒,软土埋藏较浅,淤泥分布厚度为13.4米,计算压缩沉降为39.5cm,采用袋装砂井或水泥搅拌桩两种方案都可以,袋装砂井堆载时间要6个月以上,工期长,工前沉降大,需要外借堆载土方,水泥搅拌桩处理工期短,沉降小,由于水泥搅拌桩顶层设置有砂垫层,路面结构层可以省去未筛分碎石层,建议采用水泥搅拌桩方案。


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