低填淺挖、水田液化砂土路基基底處治研究

李濤

江蘇智科交通工程咨詢監(jiān)理有限公司，中國·江蘇 徐州 221000

1 引言

路基施工過程中遇到低填淺挖、水田液化砂土，想達到預期的質(zhì)量目標和效果，需要根據(jù)工程實際情況，制定合理可行的施工技術和方案，并在施工中加以嚴格執(zhí)行，有效解決水田段基底處理及穩(wěn)壓問題，保證上部路基施工質(zhì)量。

2 工程概況

206國道徐州改線段線路起點自原206國道賈汪大李莊北，終點止于三堡南206國道與北京路交叉處，全線共68.530 km，采用一級公路技術標準建設，路基寬26 m，橋涵荷載等級為公路-I級，項目整體施工環(huán)境較為復雜，施工難度較大。其中低填淺挖、水田液化砂土路基施工圖設計概況為：人工清表20 cm→采用宕渣土進行換填40～60 cm→采用大功率振動壓路機壓實（其壓實度由壓實沉降控制補償厚度按20 cm控制）→其上采用石灰土回填（路堤、路床分別用5%石灰土、6%石灰土，壓實度為94、96）[1]。

3 問題發(fā)現(xiàn)

通過K19+600～K19+700段作為水田段基底處理試驗段施工過程，發(fā)現(xiàn)路基基槽反挖后槽內(nèi)滲水較為嚴重，基底出現(xiàn)粉砂土液化流砂情況，基底孔隙水壓力較高，宕渣攤鋪過程中挖掘機行駛履帶部位沉降嚴重，壓路機無法行駛[2]。

由于項目K13至K24段均為水田段，多個施工段面臨上述問題無法順利持續(xù)開展施工。基底處理質(zhì)量直接決定了道路使用質(zhì)量，容易發(fā)生不均勻沉降、塌陷等道路病害，若不能正確處理，路基填筑、壓實將難以進行，將直接影響項目的整體進度控制[3]。

4 現(xiàn)場調(diào)查

①與現(xiàn)場機械臺班人員以及現(xiàn)場責任工程師進行了問題探討，并查看了施工日志，對路基基底地質(zhì)情況問題進一步了解，已開挖段落的水田段基底清表后基本為軟弱粉砂土地質(zhì)，開挖后易液化，局部滲水現(xiàn)象嚴重；

②施工現(xiàn)場采用觸探儀對已開挖段落路基基底承載力進行了檢測，地基承載力在30～100 kPa，地質(zhì)較差[4]；

③對K19+600～k19+700宕渣換填進行了過程跟蹤檢查，發(fā)現(xiàn)布料過程中推土機、挖掘機在已攤鋪段落上行走車轍明顯，行走過程中基底擾動，彈簧現(xiàn)象嚴重[5]。

5 方案確定

水田液化砂土路基是一種不良地基，穩(wěn)定性較差，強度較低，壓縮性高，易液化，沉降量大，此類型地質(zhì)很少受到荷載等物理作用的影響，由于地基強度和變形較弱，建在軟基上的工程往往達不到工程質(zhì)量要求，因此，水田液化砂土路基基底處置尤為重要，應采取一定的措施對軟基進行處理，以提高地基的穩(wěn)定性，減少地基的沉降和不均勻沉降。本次低填淺挖、水田液化砂土路基基底處治研究充分考慮基底的變形、穩(wěn)定性、施工工期長短，經(jīng)濟成本控制、施工難易度、可操作性等形成多種意見、觀點和想法[6]。擬定采用兩種物理固結(jié)方案，其中排水固結(jié)法處理效果好，但工期較長，成本較高，處理效果大于本工程需求，因此決定采用機械換填加壓實的方案，此種方案處理效果良好，施工簡易且迅速，可有效解決水田段基底處理及穩(wěn)壓問題，保證上部路基施工質(zhì)量（見圖1）。

圖1 方案流程圖

隨機選取的三個地段施工圖設計方案為60 cm宕渣換填，實際實施過程中出現(xiàn)問題，為進行充分論證，結(jié)合部分深路塹段石方量豐富的具體情況，初步擬定以下三種換填材料及碾壓措施（見表1、表2）[7]：

表1 換填材料

表2 碾壓措施

6 效果對比

首先對三段換填試驗驗段進行了地基承載力檢測，三個換填試驗段地基承載力均在50～60 kPa，地基承載能力相差不多[8]。

①方案一采用宕渣進行回填，攤鋪過程中挖掘機等行駛有較深印記，基底出現(xiàn)擾動，出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象，表面效果較差。此方案綜合材料來源、質(zhì)量控制，認定不可行[9]。

②方案二采用塊石進行回填，攤鋪過程中挖掘機等行駛無較深印記，壓路機在上部可正常碾壓，表面效果一般。用沉降差來進行質(zhì)量評定后，沉降范圍3～19 mm，且數(shù)據(jù)離散性大，沉降不均勻，此方案實施效果差[10]。

③方案三采用塊石+碎石進行回填，攤鋪過程中挖掘機等行駛無較深印記，壓路機在上部可正常碾壓，表面效果較好。用沉降差來進行質(zhì)量評定后，沉降差1～6 mm，基本符合要求，數(shù)據(jù)集中，質(zhì)量穩(wěn)定[11]。此方案實施效果良好（見圖2）。

綜上分析，方案三的質(zhì)量控制明顯優(yōu)于另外兩個方案，但是在沉降差以及表面平整方面仍然有待提升。所以需要對其施工機械組合進行改進（表3）。

表3 施工機械組合改進措施

①方案一采用22 t型振動壓路機進行碾壓。沉降差位于2～5 mm，壓實效果一般，但碾壓均勻。

②方案二采用26 t型振動壓路機進行碾壓。沉降差1～4 mm，主要還是位于2～4 mm，與優(yōu)化一方案差別不大。說明再增加壓實功作用不明顯。

③方案三采用26 t型振動壓路機及羊足碾進行碾壓。沉降差1～3 mm，主要位于1～2 mm，壓實效果相較優(yōu)化一、二顯著提升（見圖3）。

圖3 優(yōu)化三碾壓效果、碎塊石回填沉降差表及碎塊石沉降差離散圖

經(jīng)過問題發(fā)現(xiàn)、三個試驗段、三個優(yōu)化段最終確定，針對206國道項目水田段地基壓實先采用碎塊石換填60 cm，后靜壓弱振1遍、26 t羊足碾強振2遍、26 t強振1遍，26 t靜壓1遍收面的施工方法。一次處理效果良好，加快了路基施工進度。此次工程實踐可為今后低填淺挖、水田液化砂土路基基底處治設計施工提供借鑒[12]。