濱海軟土路基處理技術研究

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濱海旅游區位于濱海新區北部生活片區，北起津漢快速路，南至永定新河，西至漢北路和中央大道，東至渤海，總規劃面積99 km2。該地區區域地勢低洼，原為灘涂、蝦池，土質多為淤泥、淤泥質土或粉質黏土，地質情況復雜，廣泛分布著第Ⅰ海相層軟弱黏性土，區域內的軟弱土主要為淤泥質土以及流塑狀的黏性土，具有孔隙比大、壓縮性高、靈敏度高、承載力低、沉降時間長等特點。其在天然狀態下具有一定的結構強度，但一經擾動，其強度將會很快降低。

之前，濱海旅游區路基處理主要采用拋石擠淤法，地基處理后再鋪1.0～2.0 m厚的山皮石，然后作灰土路基。這種方法最大的缺點是工程造價相當高且施工周期長，而采用常規軟土路基處理方法既需要浪費大量的材料和資金，又不能從根本上解決路基穩定性問題，且需要較長的工期。為了尋求一種即經濟適用又能就地取材、方便施工的路基處理方法，提出了應用竹笆加強夯對這種軟土路基進行處理的方案。

1　路基處理方案

1.1　排水及挖除表層淤泥

根據現場的場地條件，有水區域首先進行排水作業，然后挖除表層淤泥(淤泥厚度為50～150 cm)，進行場地平整。

1.2　鋪設竹笆

路表進行排水及挖除淤泥后，鋪設一層竹笆，并回填2.0 m厚度素土，進行碾壓。

1.3　強夯作業

夯擊方案采用夯擊三遍，單擊夯擊能1 000～2 000 kN·m。前兩遍采用點夯，梅花形布置，夯點間距約3～5 m，第三遍采用滿夯。冬季先進行前兩遍的夯擊，第二年春天，凍土消融后，完成最后一遍的夯擊。

2　強夯參數設計

2.1　點夯施工參數

夯擊能：點夯夯擊能為1 000～2 000 kN·m。

夯點布置：夯點按4.0 m×4.0 m，梅花形布置。

處理范圍：根據規范規定，強夯處理范圍應大于基礎范圍，每邊超出基礎邊緣的寬度宜為設計處理深度的1/2～1/3，并不宜小于3 m，本工程暫定為路基坡腳外為5.0 m。

收錘標準：①最后兩擊的平均夯沉量小于6 cm；②夯擊數達到10擊；③夯坑周圍不發生過大的隆起。

2.2　滿夯施工參數

滿夯施工夯錘采用圓形錘，重約10 t，直徑約2.50 m。

滿夯能量：1 000 kN·m，搭接0.2倍錘徑。

滿夯擊數：2擊。

2.3　試夯區施工監測

施工監測的目的是確定和調整部分的強夯施工參數，指導施工，提高強夯加固效果。

夯坑沉降及周圍地面的隆起值是直接判斷夯擊能量、夯點間距合適與否的有效指標。在強夯點夯施工每一擊后，用水準儀觀測夯坑沉降量及地面隆起值，做好詳細記錄。

在強夯試夯區點周圍的不同深度埋設孔隙水壓力傳感器，用以測量各夯擊階段孔隙水壓力的變化情況，對施工進行監測。每一試夯區布置孔隙水壓力測點3個，每點設置2個探頭，1個探頭位于填土，1個探頭位于淤泥土。當超孔隙水壓力過大，土體開始液化時，應立即停止夯擊。一遍夯擊結束后，可根據孔隙水壓力的消散情況，確定下一遍夯擊時間。

孔壓監測步驟如下。

①準備工作：根據埋設深度、孔隙水壓力的變化幅度及大氣降水等影響因素確定孔隙水壓力計的量程，備足直徑約為1～2 cm的干燥黏土球，其黏土的塑性指數不得小于17，最好采用膨脹土封孔。備足純凈砂，做為傳感器周圍的過濾層。計算所需的管長及電纜長度。

②成孔工藝：采用φ108直徑的鉆具成孔，不得采用泥漿護壁工藝成孔。

③埋設方法：在埋設處用鉆機成孔，達到埋設深度之后，先在孔內填入少許純凈砂，將傳感器送入埋設位置，再在周圍填入部分純凈砂，然后上部用黏土球封孔。

④封孔要求：封孔要用干燥黏土球，應從傳感器埋設處一直封至孔口；同一鉆孔里設置2個探頭，則各傳感器之間的空間亦需用干燥球封填。

⑤保護：孔隙水壓力傳感器引出的管接頭或電纜應妥為保護，避免在施工中造成損壞。

⑥孔隙水壓力觀測：孔隙水壓力變化較大時，應適當縮短觀測周期；當孔隙水壓力變化不大時，可以適當延長觀測周期。一般觀測周期為：點夯時每擊觀測一次，點夯后每天觀測三次。

⑦觀測資料統計：及時將觀測資料進行計算分析、統計，繪制孔隙水壓力隨時間變化曲線，為施工提供參考和依據。

3　強夯效果檢驗

在現場用2 m×2 m承載板進行試驗，試驗后測得地基承載力平均達到128.8 kPa，地基回彈模量平均值為30.0 MPa。根據路基處理所要求達到的技術指標：

①地基承載力特征值fk≥100 kPa；

②地基回彈模量≥25 MPa。

本次試夯區夯實后完全能達到規范要求。試驗結果說明，這種施工方法在這種地質條件下可以推廣。

4　經濟技術分析

國內外處理軟土地基最常用的方法有粉噴樁法、拋石擠淤法等，這些處理技術都比較成熟，但大多造價較高，有些還受地區和施工環境的限制。本課題提出的竹笆加強夯處理方法，施工方法簡便，對施工機具和施工工藝要求簡便，最大的優勢是造價較低。經過試驗路段跟蹤檢測，證明該技術在濱海旅游區具有很強的優勢(如表1所示)。

表1　方案對比

采用方案一對路基進行竹笆加強夯處理完成后，再分步回填6%的灰土至路床頂下80 cm。這種方法與本地區經常采用的拋石擠淤后回填100～200 cm山皮石相比，可節約造價85～120元/m2。

通過近一年的跟蹤檢測，證明施工質量較好，并且施工工期合理，節省了軟土路基處理時間，加快了施工進度，縮短了建設工期。

5　結論

竹笆加強夯方案具有以下特點:

(1)施工工藝簡單。

(2)可充分利用素土進行換填，降低工程造價。

(3)受冬季施工影響較小。

(4)強夯的處理深度較大，路基固結效果好。

(5)能有效減小工后沉降，保證施工質量。

(6)與其他傳統處理方案相比，最大的優勢是施工方便、造價較低、工期短，具有借鑒及推廣價值。

[1]JTG D30—2004公路路基設計規范[S]

[2]JGJ79—2002建筑地基處理技術規范[S]

[3]JTG F10—2006公路路基施工技術規范[S]

[4]JT J057—1994公路工程無機結合料穩定材料試驗規程[S]

[5]JT J034—2000公路路面基層施工技術規范[S]

[6]GB 50007—2002建筑地基基礎設計規范[S]

[7]高大釗.軟土地基理論與實踐[M].北京：中國建筑工業出版社，1998

[8]劉玉卓.公路工程軟基處理[M].北京:人民交通出版社，2003