軟土地基處置方案造價分析

軟土地基處置方案造價分析摘要：本文根據(jù)軟土地基不同處治方案的主要特點和適用范圍進行經(jīng)濟比較和造價分析。關鍵詞：軟土地基

造價分析一、概述

《公路軟土地基路堤設計與施工技術規(guī)范》（JTJ017）中定義軟土是濱海、湖沼、谷地河灘沉積的天然含水量高，孔隙比大，壓縮性高，抗剪強度低的細粒土。一般將天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1，天然抗剪強度小于35kPa的細粒土均稱為軟土。其鑒別的標準如下表：

軟土鑒別表特征指標名稱天然含水量（%）天然孔隙比十字板剪切強度（kPa）標準值≥35與液限≥1.0＜35

以天然孔隙比為主，結(jié)合其它物理力學指標可將軟土劃分為軟粘性土（天然孔隙比大于1）、淤泥質(zhì)土（天然孔隙比在1.0～1.5之間）、淤泥（天然孔隙比大于1.5）、泥炭質(zhì)土（天然孔隙比大于3）及泥炭（天然孔隙比大于10）五種類型，通常把軟粘性土、淤泥質(zhì)土、淤泥總稱為軟土，泥炭質(zhì)土及泥炭總稱為泥沼。泥沼比軟土具有更大的壓縮性，但它的滲透性更強，承受荷載后能迅速固結(jié)，工程處置比較容易。

在軟土地基上修建公路，若不進行處治，就會導致路基不均勻沉陷、路面開裂等病害發(fā)生，對道路的穩(wěn)定性、安全性影響較大，同時會增加營運期的養(yǎng)護成本。在沖湖積平原地區(qū)的高速公路建設中，軟基問題已成為影響公路建設的主要因素之一。因此選擇適當?shù)能浲恋鼗幚矸椒ǎ岣咛幚硭綄涌旖ㄔO速度、降低工程成本具有重大意義。二、軟土地基處治方案的分類

軟土路基處理方法的分類多種多樣，按時間分為臨時處理和永久處理；按處理深度分為淺層處理和深層處理；按地基處理原理大體上分為動力固結(jié)法、置換法、排水固結(jié)法和復合地基法等，這些分類方法也不是嚴格區(qū)分開來，往往一種處理方法可能會有幾種不同的作用。

1、動力固結(jié)法：是利用夯錘從高處自由落下反復夯擊地基，使軟土在外力作用下得到振實、擠密，從而提高地基的強度。

2、置換法：是將地基底面以下處理范圍內(nèi)的軟弱土層挖除，然后置換強度較大的砂礫、碎石土、素土、石灰土等透水性好以及其他性能穩(wěn)定、無侵蝕性的材料，并分層壓實。

3、排水固結(jié)法：的原理是地基在荷載作用下．通過布置豎向排水體和水平排水層，將土中的孔隙水排出。一般是由排水和加壓兩個系統(tǒng)組成，排水系統(tǒng)主要在于改變地基原有的排水邊界條件，增加孔隙水排出的通路，縮短排水距離，該系統(tǒng)是由豎向排水體和水平排水層構(gòu)成。加壓系統(tǒng)是用路基填土堆載預壓施加起固結(jié)作用的荷載，使土中的孔隙水產(chǎn)生壓差而流向排水系統(tǒng)最終固結(jié)。

4、復合地基法：是在天然地基的土體內(nèi)增加人工增強體（樁）構(gòu)成人工地基，在地基中應力按材料模量重新進行分布，大部分荷載由樁體承擔，樁間土的應力相應減小，但土體仍與增強體共同承擔荷載。在樁體的復合地基中樁的作用是主要的，樁又可以根據(jù)材料和強度分為散體土類樁——柔性樁（如碎石樁、砂樁），水泥土類樁——半剛性樁（如水泥攪拌樁、旋噴樁），混凝土類樁——剛性樁（如樹根樁、CFG樁、各種砼樁）。

常用地基處理方法分類表分類動力固結(jié)法置換法排水固結(jié)法復合地基法其他方法處理方法強夯法開挖換填法堆載預壓法砂樁反壓護道法重錘夯實法拋石擠淤法砂墊層預壓法碎石樁土工材料加固法爆破法輕型材料置換法砂井預壓法鋼渣樁凍結(jié)法輪胎土袋裝砂井預壓法深層攪拌樁燒結(jié)法塑料排水板預壓法高壓旋噴樁真空預壓法樹根樁電滲預壓法CFG樁降水預壓法砼薄壁管樁預應力砼管樁

這些處理方法都有各自的特點、適用范圍和存在的問題，如置換法的優(yōu)點是施工簡單，能徹底根治軟土地基的不良影響，缺點是對環(huán)境的影響較大，費用相對較高，只限于3米以內(nèi)淺層軟土的處治；排水固結(jié)法的優(yōu)點是工程造價較低，工藝簡單，缺點是施工期長，處理的深度有限，一般用于深度在4～12米的軟土處治；復合地基法優(yōu)點是施工期短，處理的深度較深，且效果相對較好，缺點是施工工藝較復雜，工程造價較高，一般用于橋頭和深層軟土（10～20米）的處治；對于超過20米的軟土地基最好的處治方法是修建高架橋，但造價較高。

在考慮處治方案時應本著技術上先進、經(jīng)濟上合理、施工上可行的原則，根據(jù)當?shù)氐墓こ痰刭|(zhì)條件、處理范圍、填土高度、工期要求、材料、機具設備的來源和工程費用等因素進行經(jīng)濟及技術比選，使選擇出的處治方案能達到因地制宜、就地取材、保護環(huán)境、節(jié)約資源、安全實用的最佳效果。三、軟土地基處治方案的經(jīng)濟比較和造價分析

現(xiàn)設定一段軟土地基工程量，采用部頒“96”預算定額和我站補充預算定額計算，對我省常用的軟基處治方案進行經(jīng)濟比選。

1、強夯方案（動力固結(jié)法）

(1)、主要特點：用夯錘從高處自由落下沖擊土基，使軟土中孔隙壓縮，土體局部液化并形成良好的排水通道，孔隙水順利逸出，土體隨之固結(jié)，同時還可夯入砂、石渣、碎石等透水性較好的硬質(zhì)顆粒性材料，使粒料與周圍的夯土形成復合地基。

(2)、適用范圍：局部軟土埋藏較淺的地段，處理深度小于6米。

(3)、優(yōu)缺點：工藝簡單，施工快，造價低，處理效果好，但噪音污染大，處理的深度有限。

（4）、造價分析：

a.主要工程量為兩遍點夯一遍普夯(夯點間距3m，夯擊數(shù)5擊，點夯能量3000KN.m,普夯能量1000KN.m)；50cm砂墊層;沉降土方(H=1m)。

b.每公里路基處治造價約81元/m2，340萬元/km，每增減一擊，每公里處治費用增減10%左右。

2、開挖換填方案（置換法）

(1)、主要特點：挖除不良軟土層，換填滲水性材料、改良土或碎石土，并分層壓實。

(2)、適用范圍：表層軟土且厚度小于3米的地段。

(3)、優(yōu)缺點：施工簡單，對軟土地基處理的效果好，質(zhì)量容易得到保證，但換填深度過大時，施工就比較困難，置換出的棄方較難處理，多占土地且容易污染環(huán)境，工程造價相應增高。

（4）、造價分析：

a.主要工程量為挖除的軟土(H=2～３m)；換填土（砂礫或石灰土）。

b.每公里路基處治費用換填土的造價為62～96元/m2，261～405萬元/km（換填砂礫的造價為98～153元/m2，414～644萬元/km）。

３、砂墊層+預壓方案（排水固結(jié)法）

(1)、主要特點：在原地面鋪40～50cm厚的砂墊層，使軟土頂面增加一個排水層，再進行路堤填筑，并利用填料的等載或超載預壓，使軟土中的孔隙水排向砂墊層，最終土體固結(jié)。一般預壓期3～6個月。

(2)、適用范圍：路堤填土高度較小，軟土埋藏不深且厚度小的地段。

(3)、優(yōu)缺點：施工簡單，費用低。但施工期長，深、厚層軟土的處理效果不佳，堆載預壓需要的土方量大，不適合缺乏土源的地區(qū)使用。

（4）、造價分析：

a.

主要工程量為40cm砂墊層；土工布（一層）；預壓土方（H=1.2m）

b.每公里路基處治造價約54.4元/m2，232.9萬元/km，如需卸載，每公里造價約增加10多萬元。

4、土工格柵+預壓（排水固結(jié)法）

(1)、主要特點：在軟土地基表面與路堤之間鋪設土工材料，通過土工材料將上部填料的垂直變形向水平方向擴散，使上部施加的荷載能均勻分布在地層中。當軟基進行等載或超載預壓時，可能產(chǎn)生很大的變形，這時由土工材料承受拉力和土的摩擦作用可限制土體側(cè)向擠出，從而減小變形和增大地基的穩(wěn)定性。一般預壓期3～6個月。

(2)、適用范圍：路堤填土高度較小，軟土埋藏不深且厚度小的地段。

(3)、優(yōu)缺點：施工簡單，費用低。但施工期長，深、厚層軟土的處理效果不佳，堆載預壓需要的土方量大，不適合缺乏土源的地區(qū)使用。

（4）、造價分析：

a.主要工程量為土工布（一層）；預壓土方（H=1.2m）

b.每公里路基處治造價約29.6元/m2，124萬元/km，如需卸載，每公里造價約增加10多萬元。

5、塑料排水板+預壓方案（排水固結(jié)法）

(1)、主要特點：先在土層中加設豎塑料排水板和40～50cm砂墊層，構(gòu)成一個排水系統(tǒng)，再根據(jù)路基的地質(zhì)條件和填土高度進行等載或超載預壓，使地基在荷載的作用下增加土體的總應力，促使孔隙水能夠迅速地從排水通道逸出，從而縮短沉降固結(jié)的時間。一般預壓期3～6個月。

(2)、適用范圍：軟土厚度較大的地段，處理深度小于12米。

(3)、優(yōu)缺點：施工簡單，費用低。但塑料排水板的質(zhì)量差異性大，施工監(jiān)理難度大，深、厚層軟土的處理效果不佳，預壓時間長，堆載預壓需要的土方量大，不適合缺乏土源的地區(qū)使用。

（4）、造價分析：

a.主要工程量為40cm砂墊層；土工格柵（一層）；塑料排水板

（正三角分布，間距@1.5m，板長10米）；預壓土方（H=1.2m）

b.每公里路基處治造價約54.4元/m2，232.9萬元/km，如需卸載，每公里造價約增加10多萬元。6、袋裝砂井+預壓方案（排水固結(jié)法）

(1)、主要特點：袋裝砂井采用天然砂子與編制袋人工灌制而成，砂井的直徑一般為7cm～10cm，按沉管法施工就位，其作用和處理原理與塑料排水板相同。但塑料排水板比袋裝砂井具有工效高、勞動強度低、質(zhì)量穩(wěn)定，適應地基變形性能好的特點。

(2)、適用范圍：軟土厚度較大的地段，處理深度小于12米。

(3)、優(yōu)缺點：在砂源豐富的地區(qū)工程造價低，施工監(jiān)理較容易，但施工工序復雜，質(zhì)量不易控制，深、厚層軟土的處理效果不佳。預壓的時間長，堆載預壓需要的土方量大，不適合缺乏土源的地區(qū)使用。

（4）、造價分析：

a.主要工程量為40cm砂墊層；土工格柵（一層）；袋裝砂井（正三角分布，樁徑7cm，間距1.5m，樁長10m）；預壓土方（H=1.2m）

b.每公里路基處治造價約54.4元/m2，232.9萬元/km，如需卸載，每公里造價約增加10多萬元。

7、真空聯(lián)合堆載預壓方案（排水固結(jié)法）

(1)、主要特點：真空聯(lián)合堆載預壓是將塑料排水板（或袋裝砂井）預壓和抽真空聯(lián)合使用，既在需要加固的軟基中設水平排水砂層和豎向排水通道（塑料排水板或袋裝砂井等），然后將不透氣的薄膜鋪設在砂層上，借助抽氣泵和埋設在砂層中的管道，將膜下土體間的真空抽出，通過施加外荷載（大氣壓力或堆載土）增加土的總應力，使土中的孔隙水向豎直排水體匯集，最后從水平排水層排出，達到固結(jié)軟土的目的。

(2)、適用范圍：軟土厚度較大（12米左右）的地段。

(3)、優(yōu)缺點：比一般預壓方案的施工期短（抽真空與路基填筑同步進行，預壓時間約為100天），能較大的減少施工后期沉降，預壓土方量小，但施工工藝復雜，工程造價高。

（4）、造價分析：

a.主要工程量為40cm砂墊層；土工格柵（一層）；塑料排水板（正三角分布，間距1.5m，樁長10米）；預壓土方（H=1m）；二層密封薄膜；PVC管；壓邊土方

b.每公里路基處治造價約139.7元/m2，587萬元/km。

8、碎石樁（復合地基法）

(1)、主要特點：利用樁體對樁周圍基土的擠密作用，使土與樁組成復合地基。常用的施工方法是沉管法，一般是通過振動或錘擊把帶有特制樁尖的鋼管打入土層至設計深度，在鋼管內(nèi)灌入碎石，然后邊振動邊緩慢拔出樁管，從而形成碎石樁，并在樁頂設置水平排水層，必要時可進行堆載預壓。它具有置換、排水固結(jié)和復合地基的特點。

(2)、適用范圍：石料豐富地區(qū)，軟土厚度較大的地段。

(3)、優(yōu)缺點：材料供應方便，工程造價較低，處理效果較好，施工監(jiān)理較容易，同時兼有排水固結(jié)和復合地基的特征，但施工工序復雜，在強度較低的淤泥質(zhì)土層中，容易產(chǎn)生斷樁現(xiàn)象。

（4）、造價分析：

a.

主要工程量為40cm砂墊層；土工格柵（一層）；碎石樁（正三角分布，間距1.5m，樁長10米，樁徑50cm）。

b.每公里路基處治造價約194.6元/m2，897萬元/km。

9、水泥攪拌樁（復合地基法）

(1)、主要特點：利用水泥等材料作為固化劑，通過專用的攪拌機，在路基深處用螺旋鉆頭將軟土和固化劑強制攪拌，由此產(chǎn)生一系列的物理、化學反應，使攪拌均勻的灰土硬結(jié)，形成具有整體性、水穩(wěn)性和強度較高的復合地基。按其施工方法可分為噴粉水泥攪拌樁和噴漿水泥攪拌樁，粉噴樁是將水泥干粉通過深層攪拌機空心鉆桿的噴灰口噴出，與地基深處已被鉆頭攪拌的軟土拌和，漿噴樁則是將水泥漿用灰漿泵輸送到攪拌機的中心管輸出，與經(jīng)攪拌的軟土拌和。

(2)、適用范圍：路基不穩(wěn)定，軟土厚度較大的地段。粉噴樁處理的深度小于12米，漿噴樁處理的深度小于15米。

(3)、優(yōu)缺點：施工技術成熟，工期短，處理效果較好，本地區(qū)使用廣泛，在各種復合地基處治方案中造價較低，但施工監(jiān)理難度大，對軟基下部攪拌不易均勻，處理的深度有限。粉噴樁因不向地基增加水分，更適合于飽和軟土，但粉塵污染較大；漿噴樁處理的深度和效果均好于粉噴樁，但造價略高。

(4)、造價分析：

a.

主要工程量為土工格柵（一層）；粉噴樁（正三角分布，間距1.5m，樁長10米，樁徑50cm）。

b.

每公里路基處治造價約206.9元/m2，869萬元/km。

10、CFG樁（復合地基法）

(1)、主要特點：又叫水泥粉煤灰碎石樁，是一種低標號的砼樁，砼的主要材料可用水泥、粉煤灰、碎石，也可用水泥、砂、碎石組成。常用沉管法施工，將帶有特制樁尖的鋼管打入土層至設計深度，在鋼管內(nèi)灌入砼，然后邊振動邊緩慢拔出樁管，從而形成CFG樁。

(2)、適用范圍：軟土厚度大、承載力要求高的橋涵構(gòu)造物及高路堤地段。處理的厚度大于15米。

(3)、優(yōu)缺點：施工工期短，處理效果好，質(zhì)