基于濕地地區高速公路路基質量控制研究

孫艷麗

濟南至菏澤高速公路位于稻屯洼濕地東半部，K87+000～K90+088約3 km路段經過濕地，距離濕地長年積水區約1.5 km。

本文針對濟南至菏澤高速公路所經路段——稻屯洼濕地試驗段的特殊工程地質特征，采取清淤換填的處理方式對試驗段的地基進行了處理，詳盡的闡述了施工方案和施工過程，并根據壓實情況和沉降情況，確定了拋填材料的壓實系數和壓實遍數;并對處理后的地基質量進行了檢測和評價。

1 工程地質特征

本試驗段位于泰安市電力農場內，左右兩側分布有兩個魚塘，魚塘間地表種植次生楊樹林，地表積水深約30 cm～70 cm，表層土層已飽和。右側為一號魚塘，積水深度為4 m～6 m，經過多年浸泡，淤泥深度為80 cm～300 cm。其土層力學指標見表1。

其力學指標表明，該段土質呈塑性狀態，土的承載力較低，壓縮系數較大，若直接填筑路基將導致路基的不穩定性，因而需對其進行適當的處理以增強路基的穩定性，保證行車安全。

表1 土層力學性質

2 軟基處理方案

濟菏高速公路軟基處理設計有3種方案:1)當H≤3 m時，采用清淤換填;2)當3 m＜H≤5 m時，采用拋石擠淤;3)當H＞5 m時，采用粉噴樁。但實際觸探資料顯示，絕大部分軟基深度小于3m，適宜采用全部挖除換填法處理地基。由于拋石擠淤并不能徹底解決工后沉降問題，而清淤換填法能從根本上改善地基，不留后患，效果最佳，是最徹底的處理方案，同時，考慮工期等多方面的因素，濟菏高速公路軟土深度小于5 m的軟基處理采用清淤換填。

3 施工過程

3.1 圍堰

首先在K87+590～K87+650段，兩側用片石混合粘土做圍堰。圍堰內側坡腳位置是距離該段路基坡腳加寬2 m的地方。圍堰頂高出目前水面按50 cm考慮，兩側邊坡1∶1.5，圍堰頂修筑成向外4%的橫坡，以便于排水。圍堰修筑步驟如下:1)放線:首先采用全站儀將K87+590處路基的坡腳線外2 m的位置點放出，根據填石的情況隨時用全站儀將圍堰頂中心位置放出，保證圍堰的內側坡腳距路基邊坡的距離不小于2 m。2)考慮到圍堰頂可兼作施工便道，對此段圍堰的修筑采用土石混填的方法。拋石以穩定基礎，填土用以阻水。片石采用石山爆破料，土方取自取土場。3)填筑過程:圍堰填筑沿樁號逐步推進，填筑時先由自卸翻斗車將爆破的石方填料傾卸倒在K87+590處，由推土機隨時向前逐步攤開，施工時盡量先填筑爆破的大石塊，形成穩定層后，用土石混填填出水面，用壓路機壓實。為便于行車，圍堰頂面填筑一層碎石料。4)無水地段便道用風化料填筑壓實，厚度以高出地面50 cm為宜。

3.2 排水

全段圍堰完成后，在K87+590及K87+650處，采用修筑便道圍堰的方法設置橫向圍堰。修筑橫向圍堰時，應首先挖除橫向圍堰處的淤泥，在挖掘機范圍內清出一段，填筑一段，并逐步向前推進，最后壓路機壓實。路基坡腳線外設置寬2 m、深2 m的集水溝。依據滲水量大小，在集水溝內布置潛水泵，用大功率潛水泵將圍堰范圍內的水排向路基兩側。該水淹路段全部施工完成后，將橫向圍堰挖除換填片石。

3.3 清淤拋填

1)拋石寬度為路基底寬每側加2 m，拋石厚度根據《公路軟土地基路堤設計與施工技術規范》要求至常水位以上50 cm。2)圍堰內清淤順序:清淤根據排水的實際情況，盡量排干水后，能夠充分摸清地表情況的前提下進行。首先用挖掘機沿路基中線清淤，清淤范圍向兩側各5 m，由于此段路基長期浸泡在水中，土質已飽和，地基承載力太低，機械設備無法在工作面內展開，因此采取清淤、拋填片石同步進行，第一層的拋填片石厚度暫按50 cm考慮。根據地質鉆探情況，清淤深度暫按1.2 m考慮，具體深度現場實際確定隨時調整。沿路基中線清淤完成后，再以拋填片石形成工作平臺。3)碾壓:清淤完成后，在圍堰內完成一層拋填片石，人工找平，并用細料填充縫隙，厚度約為50 cm，用自重18 t以上大噸位振動式壓路機進入圍堰內進行碾壓，直到石塊表面嵌擠密實，表面大致平整沉降很小時為止。4)在第一層拋填片石的基礎上進行第二層拋石處理，厚度不超過50 cm，方法同第一層。由推土機推平，人工灌縫后，用自重18 t以上的大噸位振動壓路機進行碾壓，直至石塊表面嵌擠密實，表面大致平整不再發生沉降時為止。以后逐層進行拋石處理，直至現有水面80 cm以上為止。5)頂層做30 cm厚的級配碎石找平層，并分兩層鋪筑共60 cm的砂礫，壓實至設計壓實度。

4 質量控制

1)分層銜接。施工過程中每段填筑完畢后填上一層時留1 m的橫向臺階，便于相鄰兩段之間的連接。

2)壓實系數。根據現場壓實情況，選取底層和上層填筑點，測量其填筑數據，并計算分析得點壓實系數和面壓實系數。

3)沉降控制。選取試驗段代表點(本試驗段選取6個)，收集在不同壓實遍數下，換填材料的沉降值，以確定壓實遍數，控制施工質量。根據沉降監測數據，底層填筑壓實8遍時平均沉降3.5 mm，上層填筑壓實7遍時平均沉降0 mm。

5 壓實質量評價

1)彎沉檢測。回彈模量是表征土基的承載能力的參數指標之一。通過貝克曼梁法測得彎沉值，再計算土基回彈模量，以表征土基的承載能力;即彎沉值間接的表征了土基的承載能力。碾壓完成后采用貝克曼梁法對路基彎沉進行檢驗，每個段落取13個點。

2)彎沉分析。依照JTG E60-2008公路路基路面現場測試規程計算代表彎沉值L1為［4］:L1=S。其中，L1為代表彎沉值，0.01 mm;L為實測彎沉的平均值，0.01 mm;S為標準差。依照JTG E60-2008公路路基路面現場測試規程計算土基、整層材料的回彈模量E1或舊路的綜合回彈模量(1-μ2)α。其中，E1為計算的土基、整層材料的回彈模量或舊路的綜合回彈模量，MPa;P為測定車輪的平均垂直荷載，MPa;δ為測定用標準車雙圓荷載單輪傳壓面當量圓的半徑，cm;μ為測定層材料的泊松比，根據相關路面設計規范的規定取用;α為彎沉系數，取0.72。由彎沉檢測結果可知，換填路基經壓實后，彎沉及路基回彈模量計算結果如下:段落1的路基彎沉代表值為142 mm×0.01 mm，標準差為7.75%，路基回彈模量為131 MPa;段落2的路基彎沉代表值為146 mm×0.01 mm，標準差為16.4%，路基回彈模量為128 MPa。這表明經換填后的路基回彈模量達到了設計標準，地基承載力滿足了設計要求，路基強度是均勻一致的。

6 結語

本文依據稻屯洼濕地試驗段的特殊工程地質特征，確定了清淤換填的軟基處理方案和適用范圍，并根據壓實情況和沉降情況，確定拋填材料的壓實系數和壓實遍數。結果表明:

1)采用清淤換填的方式可以徹底解決軟土地基的穩定性問題，因而在軟土層厚度不大的情況下(＜3 m)，盡可能選擇清淤換填的處理方式。2)應嚴格控制施工過程，認真記錄壓實數據和沉降數據，為施工的全面展開打好基礎，這也是保證施工質量的前提和關鍵。3)彎沉檢測結果表明，采取清淤換填的方式，地基的承載力達到了設計要求。

［1］ 陳德華，宗超男，余錦江.淺談淤泥質軟土地基處理［J］.中國水利，2003(5B):32-33.

［2］ 錢家歡，殷宗澤.土工原理與計算［M］.第2版.北京:中國水利電力出版社，1996.

［3］ 劉松玉.公路地基處理［M］.南京:東南大學出版社，2001.

［4］ JTG E60-2008，公路路基路面現場測試規程［S］.