延安新區北區“削山填溝”道路路基的處理方法

付紅豆 張衛艷 / 中國市政工程華北設計研究總院有限公司

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延安新區北區“削山填溝”道路路基的處理方法

付紅豆 張衛艷 / 中國市政工程華北設計研究總院有限公司

【摘 要】以延安新區北區道路路基為研究對象，分析總結在“削山填溝”的特殊工程情況下，最為經濟有效的路基處理方法。

【關鍵詞】高填方；濕陷性黃土；強夯；灰土擠密樁

1.工程概況

從2012年4月份開始，一場轟轟烈烈的“造城運動”正在延安市以超常規的方式進行。根據正在實施的“中疏外擴、上山建城”發展戰略，延安市將通過“削山、填溝、造地、建城”，將用10年時間，最終將整理出78.5平方公里的新區建設面積，在城市周邊的溝壑地帶建造一個兩倍于目前城區的新城。

工程建設區域通過“削山填溝”而來，歷數目前國內濕陷性黃土地區最大的巖土工程，最大填方高度達120米，整個場區填方區與挖方區面積均等，且具有自重濕陷性。填方區與挖方區呈現“齒牙交錯”的無規則帶型分布。工程設計難度較大，道路工程的技術關鍵點是路基處理問題，包括挖方區、填方區和填挖交界區的處理。濕陷性黃土地區“削山造地”的填方區會遇到黃土沉降這個技術難題，在填挖交界處，因路基跨越兩種不同性質的土層，易引起道路開裂。

2.路基處理方法

目前，針對濕陷性黃土常用的處理方法有換土墊層法、強夯法、灰土擠密樁法、預浸水或樁基礎，對于濕陷性黃土厚度比較大，采用淺層處理不能滿足要求時，比較常用的處理辦法有強夯法和灰土擠密樁法，這兩種方法在處理濕陷性上各有優勢。

（1）挖方區

道路沿線分布的黃土層具Ⅰ-Ⅲ級自重濕陷性，土層自身產生自重應力和荷載作用下產生的附加應力（即基礎底面按觸壓應力），從而產生不均勻沉降。顯然地基土滿足不了路基承載力和路基變形的要求，天然路基方案不成立。挖方路基采用淺層換填或摻灰處理即可。本工程在機動車道路床頂面以下80cm、非機動車道路床頂面以下50cm進行摻灰6%處理。

（2）填方區

擬建道路沿線場地分布有大量的填土層，其特點是填方面積大、厚度大、方量大。在場地整平過程中，素填土層已經過碾壓、振動碾壓、強夯等機械夯實的壓實。但是填土的壓實作用也不盡相同，從標準貫入測試反映出不同地段的壓實作用有強有弱，即是在同一孔中的不同深度段也體現出類似情況，填土層難以控制不均勻沉降。所以從地層整體來考慮，需進行進一步路基處理。

強夯法對地基土施加很大的沖擊能，在地基土中所出現的沖擊波和動應力，可提高地基土的強度、降低土的壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性黃土的濕陷性等。同時，夯擊能還可提高土層的均勻程度，減少將來可能出現的差異沉降。強夯法具有施工簡單、加固效果好、使用經濟等優點，針對延安新區面積大、土層厚的填方區，強夯法是最經濟有效的路基處理方法。故對填方路基（填高>5m）采用重錘強夯處理，并在機動車道路床頂面以下80cm、非機動車道路床頂面以下50cm進行摻灰6%處理。填方路基（填高≤5m）進行道路壓實和灰土換填即可。

表1　強夯的有效加固深度(m)

要達到設計要求的有效加固深度，必須大幅度提高單擊夯擊能。從降低工程費用來分析，選擇臺班費用較低的施工機械是降低施工費用的主要環節。從我國強夯施工現狀出發，選用單擊夯擊能不超過3000 kN·m是最經濟的。

針對延安新區的路基處理，強夯的點夯夯擊能為3000kN·m，呈梅花形布置，間距為4m；滿夯夯擊能為1000kN·m，滿夯印錘搭接長度為錘徑的1/4。強夯后要求路基復合地基承載力應大于180KPa。局部有建筑物或地下結構時可用沖擊式碾壓代替強夯法。

（3）填挖交界區

填挖交界區地層變化大，路基土均勻性較差，路基及管線跨越兩種不同性質的土層，易引起道路及管線開裂。

灰土擠密樁與其他地基處理方法比較，具有如下主要特征：

①灰土擠密樁是橫向擠密，但同樣可以達到所要求的加密處理后的最大干重度的指標要求；

②與土墊層相比，無需開挖回填，因而節約了開挖和回填土方的工作量；

③由于不受開挖和回填的限制，一般處理深度可達12m～15m。

與強夯法相比較，擠密法對現狀的擾動更小，處理深度更深，效果更徹底，且根據填挖交界區的不同位置，可靈活設置樁長，針對性更好。

一般填挖路段（填挖高≤5m）填挖交界處的處理方式為：自然地面橫坡陡于1：5時，原地面應挖臺階，臺階寬2米，高1米，且每級臺階設2%橫向坡度。高填挖路段（填挖高>5m）填挖交界處的處理方式為：填挖交界處地基采用灰土擠密樁法進行加固處理。道路橫向上，處理范圍為紅線外5m。道路縱向上，處理范圍為25m范圍內的填方區和15m挖方區，先采用12%灰土擠密樁進行加固，樁徑40cm，樁心距110cm，等邊三角形布置，樁長按照6～10米設置，樁體施工完成后在樁頂鋪設50cm厚2:8灰土，在灰土頂面和中部各鋪設一層鋼塑格柵。

圖1　道路縱向填挖交界處設計圖

圖中，一區樁長為6m，二區樁長為10m，三區樁長為8m，四區樁長為6m。另外，為了預防雨水沿著填挖交界面滲入路基，在灰土頂面鋪一層防水土工布，可有效預防路基水損壞。

3.結語

針對濕陷性黃土地區三種不同形式的路基，挖方、高填方和填挖交界區，針對其各自的工程特點，本文提出了經濟有效的路基處理方法，挖方區采用淺層換填，高填方區采用強夯處理，填挖交界區采用灰土擠密樁法。本路基處理方法在延安新區北區實施后，通過荷載試驗進行沉降觀測，路基整體性功能良好，工程效果良好，值得類似項目進行應用和推廣。

參考文獻：

[1]《擠密樁法處理地基技術規程》（DBJ 61-2-2006）.

[2]張曉霞.強夯法與灰土擠密樁法的設計與適用性比較.山西建筑，2010,36（31）：107～108.

作者簡介：

付紅豆（1985-），女，工程師，主要從事道路設計工作。