浅谈佛山一环的软基处理

      （三）软基处理在工程参数方面的研究课题。本试验段在通过试验确定软基处理方案的同时，还对软基处理有关的课题进行了研究，具体内容如下：
　　1．塑料排水板、袋装砂井对比。D区和H区对比排水板与袋装砂井的加固效果。本条高速公路软基处理方案将以排水固结法为主，因此，优化选择竖井是本试验段的重要任务。
      2．土工合成材料加固效果对比。土工合成材料对协调不均匀变形作用明显。考虑到本工程路基宽度较大，软土空间分布变化大，合理选择土工合成材料非常重要。
      D区和H区对比聚合土工格栅与钢塑土工格栅的加固效果。
　　3．强制水平排水的对比。本工程路基宽度大，仅依靠砂垫层难以及时、有效地排出孔隙水，砂中地下水对路堤的浮力增大，预压力减小，增加工后沉降，影响地基处理效果，因此有必要采取强制措施抽排砂垫层中的地下水。
　　本研究段在D区、H区利用水平水管和射流泵或真空泵进行强制排水。并且研究是否强制排水时地下水位不同变化。
　　4．快速加固方法的对比。桥头高填土路段、涵洞、通道、管线基础等对工期、工后沉降要求较高。部分路段征地可能存在困难，造成工期很紧。对上述路段，应准备一些快速加固方案。根据本试验段的地质条件、周边环境，计划试验研究电渗加固方法、搅拌桩复合地基、动力固结方法、预应力管桩复合地基等，并对比其优缺点。
      （四）监测断面的设置
　　鉴于本项目的自身特点，监控断面布设时采取“少而精”的原则，试验段每一种软土地基处理形式区段布置1～2个监控断面，对表面沉降、分层沉降、测斜、孔压、地下水位、格栅应变测试等方面进行监测，以求获得软基处理工程数据。对于搅拌桩复合地基、预应力管桩复合地基，不进行测斜、地下水位的观测，但对静土压力进行检测。为了对汽车动荷影响进行研究，在塑料排水板试验区域进行动土压力观测。
     三、 场试验数据的收集情况
     本试验段于2003年11月27日正式开工，于2004年3、4月陆续完成各试验方案的加载工作，试验期间为确定本线路的软基处理方案收集了如下资料：路基表面沉降监测数据；路基分层沉降监测数据；孔隙水压力监测数据；侧向位移监测数据；格栅应变监测数据；砂垫层水位监测数据；其他验收试验数据等等。
　　四、常用软基处理方案的选择思路
　　（一）塑料排水板法。本试验段研究结果显示，本线路试验段范围内，软土（10m深度范围内）渗透性较高，顶层软土水平固结系数Ch=4.5×10E-3cm2/s较大，超静孔隙水压力消散较快，路基填筑期间（填高4m）产生的沉降约占推算沉降的83.1％。在填土厚度较小、软土层厚度不大（介乎7～10m）的情况下，试验段中采用塑料排水板法处理后路基的超载预压时间仅需要3～5个月，主固结沉降就基本完成了，建议全线与本段地质情况相似的路基段都采用本法做软基处理。
　　（二）袋装砂井法。袋装砂井法与塑料排水板法的适用情况基本一致，由于塑料排水板的排水性能远优于袋装砂井，一般情况下先考虑使用塑料排水板，但在本线路中夹砂层较多的地质层里，液式插板机无法施工，振动式插板机施工时塑料排水板回带现象比较多，在施工管理上增加了难度，两者的经济指标相近（前者80元/m2，后者84元/m2），在此种情况下建议采用袋装砂井代替塑料排水板。
　　（三）搅拌桩复合地基
　　根据研究段的试验结果，采用本法对软基进行处理后，对2天龄期的搅拌桩桩顶（以下40cm）进行轻型动力触探试验，每击沉30cm的击数（N10）普遍大于25击，在加载预压超过一个月的情况下，桩顶处的剩余沉降为23.7mm，桩间土的剩余沉降为27.1mm，均符合桥头路基填土对剩余沉降的要求，因此建议在软土厚度小于12m，路基高度小于6m的桥头路基使用本法进行软基处理。
　　（四）管桩复合地基
　　根据研究段的试验结果，用Φ300mm长度12m管桩复合地基处理的软土路基，在超载预压一个月后桩顶与桩间土的沉降基本趋于稳定，在桥头路基段软土厚度达到18m或以上时，建议考虑采用本法进行软基处理，情况恶劣时，配合塑料排水板法一起施行。
　　五、新工艺的使用介绍与展望
　　（一）水载法预压的工艺及前景。珠江三角洲地区水源丰富，水载预压的部分水源可以就地取材，抽取和排泄蓄水都比较方便，既节省了运输费用也不会对周围的环境产生影响。另外，随着城市建设的不断发展，珠江三角洲各地土、砂、石等材料逐渐减少，这些材料的成本也不断增加；而由于水资源可以循环反复利用，水载的成本就比较稳定、低廉。按照研究段的实施结果，水载预压工程造价平均为29.31元/m2，而常规堆载（填砂）预压的工程造价约为58.74元/m2，因此水载预压具有在工程实践中推广运用的广阔前景。佛山一环的南环已经大规模地采用水载预压法，京珠高速公路广州北段十四也采用了水载法进行超载预压。

　　（二）电渗法软基处理的介绍。电渗法具有加固速率快、效果明显及对周围环境污染少等优点，在建筑物、构筑物基础施工中使用广泛，并取得了良好的加固效果，而在软土路基中使用较少。针对这种情况，本研究段在桩号K12+020～K12+060应用电渗法进行软基加固，通过总结电渗的设计参数、施工经验及效果分析，为该法在公路软基加固处理中的推广运用积累工程实践经验。
　　1．加固机理
　　电渗法是指在软土地基中插入阴阳电极并施加低压直流电，通过产生电动及电蚀等效应提高软土地基强度的一种软土加固方法。
　　电动效应主要表现为电渗及电冰。电渗作用表现为：带正离子的极性水分子在直流电的作用下，由阳极附近移向阴极，通过阴极管排水加快软土固结速率；电冰指带有负电荷的土粒，在电场作用下移向阳极，在阳极附近沉积，从而使阳极附近的土体加密，强度增加。

　　电蚀效应是指带Fe3+的阳极在电流的作用下发生电解，形成难溶性沉积物，加密了周围的土体，强度增加。
     该法对渗透性小、加载固结缓慢的淤泥、粘土效果最为显著，并特别适用于含水量极高，土体处于流塑状的软基。
     2．设计参数
     （1）电极采用Φ22钢筋作为阳极，Φ48钢花管作为阴极，长10m；水平向采用Φ22钢筋连接通电；电极间距2m（K12+020～K12+040）或3m（K12+040～K12+060），阴极（阳极）间距4m，阴极（阳极）间距4m；如图5.2-1、5.2-2所示。

　　（2）采用可控硅整流器作为电极电源，阴阳电极之间恒定工作电压为38V；每天电渗10个小时，并同时抽水；
　　（3）沿阴极布设抽水管，射流泵与抽水管连接将水抽出。