廊沧高速软弱土路基处理方案

1、廊坊至沧州高速公路沧州段软弱土地基加固处理方法对比分析报告 2008年12月一、概述根据廊沧高速公路（沧州市段）地质勘查报告以及廊坊至沧州高速公路沧州市段两阶段施工图设计，全线地质情况相对较好，部分路段分布有软土、软弱土。软弱土层主要为亚砂土、亚粘土，软弱土天然含水量（w）20%30%、孔隙比（e）0.91.6，压缩系数（a1-2）0.334.00Mpa-1。软弱土总厚度1016m。地层垂向剖面上由上部的硬壳层和下部的软弱土构成了典型的二元结构。硬壳层厚度变化在2.53.5m之间，地层岩性主要为可塑性低中压缩性的粘土和亚粘土组成，其地基承载力（fk）可达100120Kpa；下部的软弱土变化在1

2、.013.0m之间，岩性主要为软塑状中-高压缩性的亚粘土亚砂土，地基承载力（fk）为6080Kpa。为了满足高速公路路堤荷载对地基强度的要求，按照高速公路在不同部位对工后沉降量的具体指标，设计采用在桥头、箱涵底部、路基填土高度大于4.0m处用水泥搅拌桩进行地基处理，形成桩和桩间土共同承担上覆荷载的复合地基。在布桩方式上采用正三角形的方式，并用不同桩间距（1.2m、1.4m、1.5m）过渡的方法从桥头过渡到一般路基，并根据桥头填土高度的不同，过渡带长度采用30m和50m两种。桩长以穿透软弱土为原则，验算后地基的工后沉降量从10cm过渡到20cm，复合地基承载力分别为150、140、120Kpa。

3、此处理方法是桥头等部位是一种很好的处理方法。在一般路基段，为了加速软土地基固结，设计采用了水平沙砾垫层和竖向排水体构成的排水固结处理系统，即塑料排水板+预压和袋状砂井+预压进行地基处理。这种方法在有足够的施工工期和来源方便的砂砾的情况下是可行的。二、注浆加固方案分析由于排水预压固结法不可置否的需要较长工期作为代价，同时该路段普遍存在的硬壳层，势必会造成地基固结沉降滞后，并需要大量的砂砾作为排水通道，在技术和经济上不完全可行，因而推荐采用注浆加固的方法对一般路堤的地段进行地基处理，达到增强地基承载力的目的。注浆加固方法是利用压力将配制好水稳定材料（水泥）浆液通过一定的设备、管路压入受注层，其结石

4、体起到增大地层中骨架的体积、减小孔隙的体积，改变地层孔隙比的数值，降低含水量，从而提高地基强度，达到加固效果，具体方案如下：1.注浆孔位布置、注浆半径、注浆长度的确定在软塑状亚砂土、亚粘土地层中，当注浆压力达到0.40.8Mpa时，浆液挤入半径为1.02.0m，因而注浆孔孔距l=2r，即取2.5m。注浆长度从硬壳层底部到地面以下6.06.5m，注浆段长度单孔平均3.5m。考虑到注浆效果，采用正三角形布孔。2.注浆量确定及浆液配制注浆量确定：地层孔隙比式中 Ve孔隙体积Vv骨架体积在单位体积内 Vv=1-VeVe=1-Vv 则 同理试将地层孔隙比将为e1式中： e原地层孔隙比e1处理后达到的孔隙

5、比孔隙该变量（即注浆量）在亚砂土亚粘土中，若孔隙比达到0.70时，地层强度可达到120Kpa以上。代入数据：单孔注浆量式中：r为1/2孔距，取1.25m；h为受注层长度取3.5m；为孔隙增量取8.8%；为浆液流失系数，取1.2。 则Q=3.14×1.62×3.5×0.088×1.21.8m3 浆液配制：纯水泥浆，水为一般人畜饮用水，水泥为32.5M普通硅酸盐水泥或矿渣水泥。水灰比采用水：水泥=0.81.0：1.0，每立方米浆液水泥用量0.750.87t。3.施工工艺及注意事项：施工采用孔口封闭一次性花管注浆的工艺完成，其流程图为：测量放样钻机就位击入花管

6、浆液配制注浆作业下一循环测量放样：用钢尺进行工程放样，确定孔位。钻机就位：带有冲击式功能的钻机就位，其误差不得超过设计孔位10cm。击入花管：在硬壳段不得开眼，花管底部嵌入锥头，用地质钻机将花管击入设计深度。配制浆液：用灰浆搅拌机将水和水泥按设计的水灰比拌制成浆，搅拌时间不得低于5min。注浆作业：连接注浆泵和花管，开动注浆泵，开始泵压较大，待地层劈裂后，控制注浆压力0.4Mpa和流量，完成单孔注浆量，做好施工记录。下一循环：继承下一孔注浆。注意事项：注浆分两序次进行，第一序次完成单孔注浆量，第二序次定压不定量，终注压力定0.4Mpa，维持5min。同时先边后中心，发现冒浆、跑浆及时处理，并可

7、采用间歇式方式进行注浆，间歇时间不得低于45min。4.质量检查采用原位测试方法和载荷试验的方法进行。原位测试频度为0.3%，载荷试验每一工段不得低于3处。三、方案论证1.原设计方案：采用排水固结法存在以下不利因素（1）由于顶层2.5米3.5米硬壳层的存在，使得预压荷载难以及时、有效的分布到软弱下卧层中，硬壳层类似与板梁的抵抗作用，使得软弱土层中的孔隙水难以在预压期内及时消散，土层理想的固结状态也难以在预压期内完成，存在严重的滞后情况，从而造成路面施工或高速公路运营期产生过量的沉降。（2）排水固结法处理软土地基需要较长的预压期，一般不小于180天，从而使工期向后拖延。（3）沧州地处河北东部，砂

8、砾等建筑材料缺乏，需要从石家庄、保定等地远运，提高工程造价。2.压力注浆法（1）通过对硬壳层下一定范围内软弱土进行压力注浆，提高了地基强度、提高了地基压缩模量，从而减少了地基总沉降量。研究表明地基加固处理深度加上硬壳层厚度达到路基高度的1.5倍，即能满足路基工后沉降的要求。（2）由于硬壳层表面不存在过湿土问题，而压力注浆的地基加固方法不需要对地基进行排水处理，因而取消原设计砂砾垫层。（3）压力注浆对地基的加固较均匀，由于水泥浆液的加固作用，实际上大大增加了硬壳层的厚度，从而可以取消原设计土工格栅。（4）地基压力注浆后1周到半个月即可填筑路基，不需要预压期，从而大大缩短了工期。3.经济比较以K9

9、7+358.5-K97+480段、K93+650-K93+720段为例，工程经济比较如下： 从比较表看出，采用压力注浆法处理本工程一般路基段软弱土地基，较排水固结法节约资金10%以上。K97+358.5-K97+480.0段处理方法处理面积（m2）工程项目及数量造价（万元）袋状沙井，间距1.2-1.5m6539砂砾垫层3256m3，土工格栅6539 m2，袋状砂井增加土方1954m3，预压土方11071m3。142.9869注浆，间距2.5m6539注浆长度4832m，导孔3624m。129.2560K93+650-K93+720段处理方法处理面积（m2）工程项目及数量造价（万元）塑料排水板，间距1