揚州沿江地區(qū)低路堤路基施工方案優(yōu)化研究

聶年圣

（江蘇省邗江交通建設(shè)工程有限公司，江蘇 揚州 225003）

揚州沿江高等級公路位于長江北岸，瀕臨長江，西起儀征青山，東至江都嘶馬，全長約83 km，工程造價近15億元，是揚州沿江地區(qū)東西方向主動脈，更是揚州沿江開發(fā)的重要基礎(chǔ)設(shè)施工程。根據(jù)揚州沿江開發(fā)的戰(zhàn)略需求，揚州沿江公路全段按低路堤、開放式建設(shè)，設(shè)計路基最小填筑高度1.63m，一般情況下需反開挖后進(jìn)行路基施工，而揚州沿江地區(qū)特有的地質(zhì)水文狀況造成在該方案難以實施，質(zhì)量、進(jìn)度都很難達(dá)到建設(shè)要求。本文將以揚州沿江公路D3標(biāo)路基施工為研究對象，對揚州沿江地區(qū)低路堤施工技術(shù)方案進(jìn)行探討研究。

1 工程概況

揚州沿江高等級公路D3標(biāo)位于邗江區(qū)沙頭鎮(zhèn)，起點樁號K43+867.5，訖點樁號為K47+400，路線全長3.53 km，技術(shù)等級為一級，路基寬度25.5m。路線處于長江三角洲沖積平原區(qū)，地勢低洼，區(qū)內(nèi)水網(wǎng)密布，河流、溝塘較多，是全線地質(zhì)最差、施工難度最大的標(biāo)段之一。全線平均填筑高度在1.3m左右。

1.1 低路堤路段軟土土層地質(zhì)分析

D3標(biāo)部分路段存在不良地質(zhì)，主要分布于K45+340～K45+969.5，主要存在淤泥質(zhì)黏土及亞黏土層（軟土）（Q4al）。其主要特征為：灰褐色、深灰色，飽和，呈流塑狀，混沙不均，局部夾薄砂層，含云母，混有腐植物，具有高含水量，高壓縮性、高空隙比特征，主要為淤泥質(zhì)亞黏土。主要呈薄層狀分布于路線K45+300～K45+840段，厚0.90 m～5.80m不等，本層為該路段的不良地質(zhì)層，其物理及力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計值見表1。

表1 單元土體物理力學(xué)特征指標(biāo)統(tǒng)計表

表1 單元土體物理力學(xué)特征指標(biāo)統(tǒng)計表

壓縮系數(shù)Φ′度平均值 38.8 18.3 1.058 1.23 6.5 7.8 16.8 17.2 32.0 0.677指標(biāo)名稱含水量W%天然重度γ KN/m3空隙比e液性指數(shù)ILC a1-2 Kpa快剪 固快 無側(cè)限強度qu Kpa Mpa-1 Φ度C′Kpa頻數(shù) 6 6 6 6 2 2 4 4 1 3最大值 43.3 18.6 1.130 1.47 10.0 12.7 20.0 20.8 32.0 0.692最小值 36.2 18.2 1.005 1.01 3.0 2.9 14.0 7.1 32.0 0.661

1.2 低路堤軟土地基填筑原設(shè)計方案

K45+340～K45+969.5段低路堤軟土地基原填筑設(shè)計方案為:清除原地面耕作表土15 cm后，向下翻挖保證深度達(dá)到路面底面以下95 cm，基底采用水泥攪拌樁處理方案，樁長8m，樁間距2.1m，樁頂鋪墊20 cm厚的砂墊層,砂墊層上覆一層土工布。土工布以上45 cm路基摻5%石灰處理，分三層進(jìn)行碾壓夯實，每層約15 cm，以保證路基的強度及壓實度的過渡要求。路面底基層以下30 cm路床摻8%灰土處理，壓實度要求達(dá)到96%。

2 低路堤施工優(yōu)化方案

2.1 優(yōu)化施工合理化建議的產(chǎn)生

由于開工時正值春季，雨水較多，地下水位較高且地下滲流較強，經(jīng)檢測土的含水量高達(dá)45%。本地區(qū)水泥攪拌樁成型較慢,不能完全保證軟基處理質(zhì)量，同時濕噴樁從施工準(zhǔn)備到樁基檢測結(jié)束，工期大約需要4～5個月。這樣將使得路基正式施工時恰逢當(dāng)?shù)剞r(nóng)田灌溉期，地表水將倒灌入施工路段，導(dǎo)致路基施工困難。鑒于以上情況，在附近農(nóng)田灌溉前將路基填筑高出原地面40 cm～60 cm成為路基施工工期控制節(jié)點，為此施工方對濕噴樁處理方案產(chǎn)生了優(yōu)化調(diào)整的想法。施工方結(jié)合現(xiàn)場分析，發(fā)現(xiàn)原有地表層遭到開挖擾動后，基底土層地下水上涌，使得基底土層極不穩(wěn)定，機械甚至人工均很難在此土層上進(jìn)行施工，為使基底土穩(wěn)定，最簡便的辦法只有在上面覆蓋一層堅硬的材料以穩(wěn)定基底土不致擾動。但用什么堅硬的材料既經(jīng)濟又實用呢？施工方通過論證，從實際出發(fā)，最終選擇了碎石土。碎石土為石礦場開采表層石料時形成的棄料，但用于路基施工相對經(jīng)濟節(jié)約，施工方圍繞碎石土迅速制訂了詳細(xì)的施工方案，并進(jìn)行試驗段施工。

2.2 路基優(yōu)化方案施工工藝流程

根據(jù)設(shè)計文件及現(xiàn)場情況，選擇在K45+400～K45+700段300m進(jìn)行試驗段施工，施工方落實有關(guān)工序責(zé)任人并全程跟蹤檢測。

2.2.1 清表開挖

測量放樣后，清除表土并開挖至路基基底高程。

2.2.2 降水

由于基底土層的含水量較高，在進(jìn)行基底處理時必須首先降低基底土層中的土的含水量，試驗段采用開挖臨時邊溝結(jié)合水泵抽排的方式進(jìn)行路基淺層降水。用挖掘機在路基兩側(cè)50 cm外各開挖一條邊溝，邊溝底比基底低約50 cm，并采用水泵及時抽排積水，這樣既可降低路基基底地下水位，又阻止路基兩側(cè)外部地表水和地下水的滲入。一周后，經(jīng)檢測基底土含水量由原45%左右降至28%左右，取得預(yù)期效果。

2.2.3 基底處理

為保證基底的強度，基底采用了5%石灰處理，考慮土的含水量仍然偏大采用生石灰塊均勻布入基底土中吸收土中部分水份，再用挖掘機和履帶三鏵犁拌和均勻，用推土機整平初壓，放置3天后，用12 t～15 t壓路機進(jìn)行復(fù)壓，對彈簧區(qū)域進(jìn)行局部處理。

2.2.4 填筑碎石土

基底處理完畢后，即進(jìn)行碎石土填筑，碎石土要求碎石粒徑小于20 cm，碎石含量大于80%，填筑厚度為40 cm，用推土機推平并初步整平，再用振動壓路機振動碾壓4遍，直至頂面基本無輪跡并無明顯高差。

2.2.5 填筑5%石灰土

碎石土碾壓驗收后，及時用灰土層封閉碎石土，以免碎石土因地表水及雨水滲入而影響整體質(zhì)量，為保持良好的密水性，采用了黏性土做為土源。將在取土場直接粉碎拌和地成品灰土運至碎石土頂面，按20 cm厚度攤平，整平碾壓至規(guī)定壓實度。

2.2.6 填筑8%石灰土

路床還設(shè)計有30 cm厚8%石灰土，壓實度要求大于96%，分為兩層施工。由于路基下承層穩(wěn)定密實，采用路拌法施工，整平碾壓至規(guī)定壓實度即可。

3 方案評價

3.1 質(zhì)量評價

D3標(biāo)試驗段路基施工結(jié)束后，按照公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)對該段路基進(jìn)行了檢查驗收，各項指標(biāo)均符合規(guī)范要求，試驗段低路堤路基頂彎沉值及壓實度驗收結(jié)果見表2。

表2 試驗段實測彎沉值和壓實度統(tǒng)計表

以上彎沉值經(jīng)過加權(quán)平均得到L=32.5（0.01mm），根據(jù)公式：Lr=L+ZaS=32.5+2.0+6.3=45.1（0.01 mm）；試驗段代表彎沉值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計圖紙規(guī)定值L=210（0.01mm），壓實度檢驗結(jié)果也符合規(guī)范要求。

有關(guān)單位在工程交工后2年內(nèi)定期對現(xiàn)場進(jìn)行了監(jiān)測，結(jié)果表明路面平整密實，路基穩(wěn)定，無明顯不均勻沉降，采用低路堤優(yōu)化方案進(jìn)行施工的路基質(zhì)量能滿足要求。

3.2 經(jīng)濟效果評價

通過采用碎石土優(yōu)化方案與原設(shè)計采用的濕噴樁施工工藝的施工成本及工期的比較，更加直觀形象說明碎石土工藝的優(yōu)點，詳見表3。

表3 碎石土與濕噴樁施工成本及工期分析評價表

備注：兩個方案中路基其余層次一致。

以上結(jié)果反映優(yōu)化方案優(yōu)勢明顯，大幅節(jié)約費用、工期，施工風(fēng)險大大降低，從經(jīng)濟評價角度完全可行。

4 結(jié)束語

揚州沿江公路D3標(biāo)對揚州沿江地區(qū)低路堤施工提出優(yōu)化建議，采用碎石土的施工方案，進(jìn)行成功推廣運用。既為公路建設(shè)節(jié)約了大量的資金和工期，又在節(jié)約環(huán)保方面做出貢獻(xiàn)，節(jié)約了濕噴樁施工所需的大量水泥，使用的碎石土為石礦的廢棄材料，實現(xiàn)了“變廢為寶”。優(yōu)化方案得到了有關(guān)單位及專家的肯定和好評，產(chǎn)生了良好的社會和經(jīng)濟效益。實踐證明該方案的成功運用為揚州沿江地區(qū)公路設(shè)計、施工開拓了思路，提供了借鑒，也必將在揚州沿江開發(fā)熱潮中發(fā)揮更大的作用。