晋城市A 园区主干道软土地基的处理

宋 敏

(晋城市规划设计研究院，山西晋城 048000)

1 软土地基的危害

1.1 软土地基的定义

软土地基一般是指地基承载力达不到其上面的构造物要求的承载力，也有一些情况是虽然工程在施工时地基承载力能达到施工和使用要求，但在工程的后续使用中，由于地基的自身原因或者是水的原因，都会使建(构)筑物的地基失去稳定，形成不良地基，最终造成建(构)筑物沉降过大或者产生不均匀沉降对建(构)筑物构成彻底的破坏。

1.2 软土地基的现象及危害

软土地基在我国分布很广，大部分都是天然形成，比如第四纪的沉积物。在我国的南方软土地基多形成在江河、湖泊、稻田、沼泽等处。晋城市地处黄河以北，属于中国的北方城市，属于暖温带半湿润大陆性季风气候，其中每年的7月～8月为雨季，降水大多集中在这个阶段，晋城市的软土地基多为低洼长期受水侵蚀浸泡处，多表现为淤泥质粘土。软土地基有极大的危害性，它可以造成建(构)筑物的不同程度的破坏，不仅影响到建(构)筑物的正常使用，在破坏严重时甚至可以造成建(构)筑物的彻底报废。很多建(构)筑物的破坏，多数原因其实并不在于建(构)筑物本身的质量，其根本的成因其实是地基的失稳，其中很多情况都是由于软地基。比如著名的意大利比萨斜塔，建成数百年，塔身质量完好，由于地基的失稳，沉降不均匀，造成塔身倾斜。晋城市阳城县北留有座佛塔也是由于地基不均匀沉降，造成早期塔身倾斜。道路是带状的承受动荷载和静荷载的特殊人工建筑物，由于道路分布比较广，使用要求较高，因而对地基提出了较高的要求，但是道路为带状，修建通过的地方地质水文不会相同，有时会难以避免的通过软土地基等不良地质地区，如果对软土地基处理不当，极易发生路基沉降过大，导致路堤失稳，表现为路面由于不均匀沉降而导致开裂。

2 软土地基的处理方法

软土地基的处理方法有很多，我们一般按照处理的部位不同将软土地基处理分为地基和路堤处理两种，如图1所示。

3 晋城市A园区主干道软土地基的处理

3.1 A园区主干道所在区域的地质水文情况

晋城市A园区始建于2010年，一期房建工程多数在2010年年底建成，一期建成后至2013年并未做室外配套工程，A园区相对外部地势低洼，在A园区的西边有一条常流河。

在2013年年初开始进行A园区一期室外配套工程，园区主干道呈环状沿园区进行建设，总长近4 km，在路基施工时，重型施工车辆的通行造成多处路基翻浆，对翻浆严重处进行处理时发现，在原施工便道路面约50 cm下有近4 m的黑色淤泥质粘土。对多个路段做探坑后发现在A园区的西面和北面均有较厚黑色淤泥质粘土夹层，随后对淤泥质粘土取样试验，结果见表1。

图1 软土地基处理流程图

表1 淤泥质粘土试验结果表

由试验数据可以判断A园区西面和北面的主干道大部分位于软土地质上。通过查找2011年和2012年的天气记录和对周边居民进行调查时发现，在2011年和2012年晋城市的降水量都与往年相当，但在2011年7月出现过两次长时间降雨，由于A园区相对外部地势较低洼，室外配套未做，园区内没有硬化，也未采取有效排水措施，造成在2011年7月出现的强降雨时期，A园区西面和北面出现大面积的积水，积水深处超过1 m，在8月积水并未排出的情况下将房建开挖土方堆积于A园区较低洼的西面和北面，开挖土方内含有有机物，晋城本地多为粉质粘土，透水性小，在经过一年堆积后，土中的积水无法排出，渐渐形成现在的近黑色淤泥质粘土夹层。

靠近A园区的西面主干道通过临近常流河的区域，地下水位较高，土质为砂质粘土，为河滩沉积土，含水量超过50%。

3.2 对A园区软土地基的处理

由于在A园区的西面和北面路基下淤泥质黑土夹层较厚，如果全部开挖清除进行换填，在经济方面和工期方面都存在诸多问题。且A园区与晋城市石材产区相邻，石块易于取得，后决定将淤泥质黑土夹层下挖1 m后，A园区北面主干道采取抛石挤淤法进行处理。在处理时宽度向外延伸50 cm，埋设沉降观测使用的工程测桩。挤淤时要求采用不易风化的石料，由于夹层内淤泥质黑土含水量大，基本呈塑性流动状态，排水困难，片石的大小定为不小于30 cm。抛石挤淤施工时，要求先沿路中线向前抛填，后向路基两侧扩展，使淤泥质黑土向路两侧挤出，上用级配碎石进行填塞垫平，用重型碾压机械反复进行碾压，处理厚度约为80 cm，目测路基稳定后进行分层回填土施工，本段分层回填施工间隔时间较其他路段略长，以便于更好的观察每层施工后路基的沉降量和起到一定堆载预压的效果。

在A园区西面主干道路基采取相同的方法进行处理，由于地下水位较高，在抛块片石至常水位时，上铺设0.2 m厚的砂层，作为反滤层。

3.3 软土路基的沉降影响和对施工中A园区的软土路基段进行沉降观测

在软土地基处理完后，对工程的后续沉降观测是至关重要的，观测的数据可以直观的反映出软土地基的处理效果。

在公路施工中，很多学者指出行车动荷载会对软土地基施工后的沉降产生很大的影响。由于行车动荷载的影响会产生两种不同的变形:

1)可恢复的弹性变形，这种变形不会对软基土工后沉降产生大的影响;2)不可恢复的塑性变形，随着行车动荷载的反复作用，这种不可恢复的塑性变形会渐渐积累，最终产生大的沉降，破坏道路，后一种变形是软基土工后沉降的重要原因之一。

A.S.Muhanna分析循环加载所产生的塑性变形时归纳出以下4个结论:

1)不可恢复的塑性变形会随着行车动荷载的加载次数的增加而累积。2)越大的应力水平下会有越大的累积塑性变形量。3)当施加的应力水平相当时，含水量较高的土将会产生较高的累积永久变形量(这是指相同土质的情况下，土质的不同会产生不同变形量，由于土质的不同也意味着对水的敏感度会不同)。4)如果是在未产生破坏的应力水平的条件下，近一半的累积塑性变形量会是在最初的10个循环内发生。

所以在A园区软土地基处理后不仅仅要考虑后堆载的静压力对软土路基的沉降影响，还要考虑行车动荷载对软土路基的影响(A园区主干道为消防通道)。在A园区的主干道道路施工时，由于园区的主出入口位于园区的西北，所以将这一段施工作为最后施工段，平时可作为施工便道进行使用，园区内的土方运输车辆，混凝土搅拌运输车辆等重型车辆均由本路段进出园区，重型车辆的通行可对软土路基处理施加频繁的行车动荷载，促使软土路基处理后尽快完成塑性变形积累，以达到软土路基的固结稳定。

对这段主干道进行软土路基处理时在K0+100，K0+590，K1+010三个断面处埋设沉降观测用的工程测桩。2013年3月25日本段软土路基处理完毕，此时处理后地面标高据道路结构层底标高为1.3 m，在4月23日基本完成路基分层回填施工，截止5月11日对施工中和施工后的路基进行沉降测量，测量结果见表2～表4，图2～图4。

表2 K0+100断面路基沉降测量结果 m

从图2～图4中可以看出在施工阶段，由于分层回填土起到了堆载静压的作用并结合重型车辆起到的行车动荷载作用，在4月5日～4月29日对三个断面的四次观测结果均为1 cm左右，沉降值并不大，在工后两次的观测中，数值已趋于稳定，最高值未超过3 mm，可以基本判定对这段软土地基的处理是比较成功的，取得了预计的效果。现在A园区已经投入使用，在使用的近一年时间里，软土处理地基段的A园区主干道未发现有大的变形，道路结构完好，达到了工程使用的要求。

表3 K0+590断面路基沉降测量结果 m

表4 K1+010断面路基沉降测量结果 m

图2 A园区主干道1号点沉降观测曲线图（K0+100断面）

图3 A园区主干道2号点沉降观测曲线图（K0+590断面）

图4 A园区主干道3号点沉降观测曲线图K1+010断面

4 结语

软土地基的处理方法多种多样，根据各个地区不同的地质水文条件和施工技术及不同的当地施工原材料决定采取何种适用的处理方法，这样不仅可以取得较好的效果，同时也可减少经济投入。本文中的实例采取了在晋城地区最为普遍处理软土地基的方法，同时在施工过程中辅以其他相应措施，合理组织施工，施工过程较为简单，处理用的原材料在当地易于取得，这大大减少了人力，物力的投入，并确保了工程工期。工程在后续使用过程中结构完好，这说明采用合适的处理方法处理软土地基是可以取得很好的效果的。

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