蘭州地區特殊性地層路基處理方法探討

王勤軍

（蘭州市城市建設設計院，甘肅蘭州 730030）

0 前言

近年來，隨著蘭州市經濟的不斷發展，城市基礎設施建設不斷擴大，新建、擴建道路規模越來越大。本文針對在幾種特殊性地層上進行路基處理方面存在的一些問題，作以探討。

1 大厚度高濕陷黃土層

蘭州市高階地（伏龍坪、范家坪、彭家坪等）黃土層厚度達30～40 m，具Ⅲ～Ⅳ級自重濕陷性，濕陷厚度可達20 m以上。近年來，蘭州市新建的市政道路，大多集中在這些區域。通過對高階地上采用探井采取的九百多件土樣的室內試驗，對場地濕陷性進行評價統計結果見表1。

如何采取合理的路基處理方法呢？對該黃土路基的處理，應考慮道路等級、路堤填高、浸水可能性、濕陷后的危害程度以及經濟技術等多方面的因素，其目的在于消除黃土層的部分或全部濕陷性，進而改善黃土層的工程性質，減輕路基的變形，確保道路安全使用。目前，對濕陷性黃土路基的處理深度見表2。

由于蘭州地區年降水量僅311.7 mm，且集中在7、8、9三個月，而年蒸發量達1 446.4 mm，降水量少，蒸發量大，所以在自然條件下，濕陷性黃土受水浸濕的程度及浸濕的厚度遠小于室內試驗條件，發生濕陷的可能性比理論計算的要小。工程實踐證明，理論計算值同實際存在著一定的差距。

根據蘭州地區的實際情況，針對這些高階地上大厚度高濕陷性黃土場地，在道路建設過程中，路基的處理方法多采用整片換土墊層法，墊層材料采用3：7灰土，換土墊層厚度一般為1.0～1.5 m，通過已建成道路近十年來的運行表明，路基安全穩定，道路運行正常。

表1 黃土濕陷量計算結果統計表

表2 濕陷性黃土地基處理深度

考慮到整片換土墊層法造價較高的特點，近幾年，蘭州地區在處理大厚度高濕陷性黃土場地時，沖擊壓實法得到了廣泛的應用，實踐表明，經25 kJ羊角碾沖擊壓實機沖壓40～50遍后，其下1～2m深度內已形成連續、均勻、密實的堅固硬殼層，壓實度0～30 cm達95%以上，30～90 cm達93%以上，90～150 cm達90%以上，完全符合濕陷性黃土地基淺部處理加固的目的。

當然，強夯法、擠密樁法等，都是處理大厚度高濕陷性黃土路基有效的方法，在不同范圍內也得到了一定的應用。

總之，對于大厚度高濕陷性黃土場地，進行路基處理時，應充分考慮路基的浸水可能性及修復的難易程度，制定經濟合理的處理方案，達到既安全可靠，又節約投資的目的。

2 地下水位埋藏較淺的軟土層

軟土層具有含水量高、壓縮性高、強度低、靈敏度高、滲透性差等特點。蘭州市區的軟土地層，大多數分布在黃河河漫灘以及兩岸的Ⅰ～Ⅱ級階地，主要為淤泥質土、飽和的粉土層等。如蘭州市黃河兩岸的南、北濱河路，雁灘的部分路段，在修建過程中，均有大量軟土的存在。尤其是近年來，西固地區地下水位快速上升，使上部的道路和淺基礎建筑均受到不同程度的損壞。如西固14#路(西固東、西路)、11#路等，地處黃河南岸II級階地上，上部地層主要為黃土狀粉土，厚度達15 m以上，由于水位上升，目前地下水埋深僅1～2 m，局部地段小于1 m。由于地下水位的上升，造成道路翻漿、擁包、龜裂等現象十分嚴重，直接影響到道路正常通行能力。

自2002年以來，蘭州市政府對東西向城市主要道路進行了整治。如在西固14#路道路整治中，通過對上部軟土層進行取樣試驗，含水量W%為22%～25%，孔隙比e為1.02～1.62，飽和度Sr%為92%～97%，液限WL%為24%～26%，塑限WP%為17%～20%。同時，對該地層進行了原位測試，其主要指標統計見表3。

目前，軟土路基處理的方法有很多種，如動力擠密法（強夯、機械碾壓等）、應力條分法（反壓護道法、土工材料加固法等）、復合地基法（CFG樁、碎石樁、砂樁等）、排水固結法等，任何一種加固方法都不可能是萬能的，各種加固方法都有其適用條件和范圍，所以在具體確定軟基處理方法時，必須充分考慮施工條件、軟土的性狀、道路等級、經濟條件等多方面的因素，進行綜合確定。

針對蘭州西固14#路、11#路軟弱土層較厚的特點，考慮到多方面的因素，在路基處理時，下部采用了拋石擠淤，上部1 m進行礫石換填，經整治處理的道路經過近七、八年的運行，效果較好。近年來，蘭州在軟土上修建道路的一般做法是，軟土厚度小于2 m時，換填礫類土墊層，分層回填碾壓加固。當水位較高，軟土厚度大于3 m時，一般下部采用拋石處理，上部換填1 m左右，處理效果比較理想。當然，為了加大軟土層的處理深度，CFG樁、砂樁、碎石樁、加固土樁等方法，也逐漸得到了研究和應用。

表3 原位測試主要指標統計表

3 垃圾土

垃圾土是城市地表覆蓋的、由人類活動堆填的建筑垃圾、生活垃圾和工業廢料，結構松散，分布無規律，極不均勻。建筑垃圾的主要組成物質中有磚塊、瓦片、混凝土塊和灰渣等。生活垃圾的組成物質十分復雜，包括人類生活的各種廢棄物，如煤碴、塑料包裝材料、廢棄電池、電線電纜等。垃圾土由于其成分復雜，回填的厚度、時間、方法的隨意性，所以不均勻性是其突出的特點。垃圾土由于堆填時未經壓實，所以土質疏松，浸水后會產生較強的濕陷。垃圾土的密度差，結構性差，孔隙率高，強度低，壓縮性高。

蘭州市厚度較大的垃圾土，主要分布有以下幾個區域：（1）雁灘地區，該區域原為黃河河漫灘地，后來由于填河造地，形成目前II級階地地貌，填筑物多為建筑垃圾的生活垃圾，厚度達5～10 m；（2）南、北兩山的沖溝地帶，如在彭家坪、范家坪、龔家坪，部分溝道經傾倒垃圾填溝造地，垃圾厚度可達10～30 m；（3）黃河兩岸岸坡地帶，原來由于人們的環境保護意識差，加上管理不到位，大量的垃圾土被傾倒在黃河兩岸岸邊，厚度達5 m左右。這些垃圾土多形成近10～20 a，其成份、含水量、密實度等變化較大，其自重固結一般認為均未完成，處于欠固結狀態。部分地段，垃圾土也是潛水含水層。

目前，垃圾土的勘探方法多采用鉆探，并視情況布置一定數量的探井。勘探點的間距20～40 m，勘探深度穿透垃圾土，對垃圾土的成分判定是非常重要的，同時采用動力觸探測試，以探查垃圾土的密實度和均勻性。在蘭州市政道路建設過程中，不同程度的存在垃圾土，給道路建設也造成了很大的影響，對部分道路的垃圾土情況統計見表4。

表4 部分道路垃圾分布統計表

針對垃圾土的具體分布情況，在道路穿越垃圾土路段進行路基處理時，一般將垃圾挖除2～3 m，對底部進行碾壓夯實，其上換填2～3 m的砂礫土、素土等。道路建成通車后，經觀察，夯實處理對建筑垃圾區域效果較好，而對生活垃圾居多的區域效果一般。對于高等級道路，若在大厚度垃圾土地段僅進行碾壓后換填2～3 m，在公路使用壽命期內，地基的穩定性是否發生變化，還需進一步監測。蘭州市部分道路穿越垃圾土地段，道路建成運行幾年后，局部路段已不同程度的出現路面開裂及不均勻沉陷，沉陷地段多為生活垃圾區域。故建議對高等級道路下的生活垃圾土應進行深部處理，如選用強夯置換法、柱錘沖擴樁等方法。

強夯置換法是采用夯坑內回填塊石、碎石等粗顆粒材料，用夯錘夯擊形成連續的強夯置換墩，來加固大厚度的垃圾土路段。強夯置換法具有加固效果顯著、施工期短、費用低等優點，強夯置換深度不超過7 m。在強夯置換法處理地基的上部，再換填適當厚度的素土、灰土、砂礫石等。

柱錘沖擴樁是成孔及成孔過程中對原土進行動力擠密、動力固結、充填置換作用，及生石灰的水化和膠凝作用。地基處理深度不超過6 m。柱錘沖擴樁處理垃圾土已取得較好的效果。

4 結語

隨著科學技術的迅速發展，對新型材料的研究使用，對道路路基的處理方法越來越多，也積累了一定的經驗。綜觀國內道路建設，在近十幾年來，采用的孔內深層強夯法、水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）法、夯坑置換法、壓力灌漿法等等，都不失為好的方法，這就要求在道路勘察時要準確查明地質條件，設計時應優化設計方案，施工時應加強質量控制監測，以保證道路建設達到既安全實用又節約造價的目的。

本文中的一些看法基于近年來道路建設中的體會，文中有不妥之處，望同行批評指正。