濱海軟土路基處理技術(shù)研究

(1.天津市起跑線人力資源咨詢公司， 天津　300384； 2.鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司， 天津　300251)

濱海旅游區(qū)位于濱海新區(qū)北部生活片區(qū)，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(guī)劃面積99 km2。該地區(qū)區(qū)域地勢(shì)低洼，原為灘涂、蝦池，土質(zhì)多為淤泥、淤泥質(zhì)土或粉質(zhì)黏土，地質(zhì)情況復(fù)雜，廣泛分布著第Ⅰ海相層軟弱黏性土，區(qū)域內(nèi)的軟弱土主要為淤泥質(zhì)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(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。其在天然狀態(tài)下具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但一經(jīng)擾動(dòng)，其強(qiáng)度將會(huì)很快降低。

之前，濱海旅游區(qū)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(diǎn)是工程造價(jià)相當(dāng)高且施工周期長(zhǎng)，而采用常規(guī)軟土路基處理方法既需要浪費(fèi)大量的材料和資金，又不能從根本上解決路基穩(wěn)定性問(wèn)題，且需要較長(zhǎng)的工期。為了尋求一種即經(jīng)濟(jì)適用又能就地取材、方便施工的路基處理方法，提出了應(yīng)用竹笆加強(qiáng)夯對(duì)這種軟土路基進(jìn)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(jù)現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地條件，有水區(qū)域首先進(jìn)行排水作業(yè)，然后挖除表層淤泥(淤泥厚度為50～150 cm)，進(jìn)行場(chǎng)地平整。

1.2　鋪設(shè)竹笆

路表進(jìn)行排水及挖除淤泥后，鋪設(shè)一層竹笆，并回填2.0 m厚度素土，進(jìn)行碾壓。

1.3　強(qiáng)夯作業(yè)

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(diǎn)夯，梅花形布置，夯點(diǎn)間距約3～5 m，第三遍采用滿夯。冬季先進(jìn)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(qiáng)夯參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1　點(diǎn)夯施工參數(shù)

夯擊能：點(diǎn)夯夯擊能為1 000～2 000 kN·m。

夯點(diǎn)布置：夯點(diǎn)按4.0 m×4.0 m，梅花形布置。

處理范圍：根據(jù)規(guī)范規(guī)定，強(qiáng)夯處理范圍應(yīng)大于基礎(chǔ)范圍，每邊超出基礎(chǔ)邊緣的寬度宜為設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)：①最后兩擊的平均夯沉量小于6 cm；②夯擊數(shù)達(dá)到10擊；③夯坑周圍不發(fā)生過(guò)大的隆起。

2.2　滿夯施工參數(shù)

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(shù)：2擊。

2.3　試夯區(qū)施工監(jiān)測(cè)

施工監(jiān)測(cè)的目的是確定和調(diào)整部分的強(qiáng)夯施工參數(shù)，指導(dǎo)施工，提高強(qiáng)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(diǎn)間距合適與否的有效指標(biāo)。在強(qiáng)夯點(diǎn)夯施工每一擊后，用水準(zhǔn)儀觀測(cè)夯坑沉降量及地面隆起值，做好詳細(xì)記錄。

在強(qiáng)夯試夯區(qū)點(diǎn)周圍的不同深度埋設(shè)孔隙水壓力傳感器，用以測(cè)量各夯擊階段孔隙水壓力的變化情況，對(duì)施工進(jìn)行監(jiān)測(cè)。每一試夯區(qū)布置孔隙水壓力測(cè)點(diǎn)3個(gè)，每點(diǎn)設(shè)置2個(gè)探頭，1個(gè)探頭位于填土，1個(gè)探頭位于淤泥土。當(dāng)超孔隙水壓力過(guò)大，土體開(kāi)始液化時(shí)，應(yīng)立即停止夯擊。一遍夯擊結(jié)束后，可根據(jù)孔隙水壓力的消散情況，確定下一遍夯擊時(shí)間。

孔壓監(jiān)測(cè)步驟如下。

①準(zhǔn)備工作：根據(jù)埋設(shè)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(jì)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(shù)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(guò)濾層。計(jì)算所需的管長(zhǎng)及電纜長(zhǎng)度。

②成孔工藝：采用φ108直徑的鉆具成孔，不得采用泥漿護(hù)壁工藝成孔。

③埋設(shè)方法：在埋設(shè)處用鉆機(jī)成孔，達(dá)到埋設(shè)深度之后，先在孔內(nèi)填入少許純凈砂，將傳感器送入埋設(shè)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(yīng)從傳感器埋設(shè)處一直封至孔口；同一鉆孔里設(shè)置2個(gè)探頭，則各傳感器之間的空間亦需用干燥球封填。

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

⑥孔隙水壓力觀測(cè)：孔隙水壓力變化較大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)縮短觀測(cè)周期；當(dāng)孔隙水壓力變化不大時(shí)，可以適當(dāng)延長(zhǎng)觀測(cè)周期。一般觀測(cè)周期為：點(diǎn)夯時(shí)每擊觀測(cè)一次，點(diǎn)夯后每天觀測(cè)三次。

⑦觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)：及時(shí)將觀測(cè)資料進(jìn)行計(jì)算分析、統(tǒng)計(jì)，繪制孔隙水壓力隨時(shí)間變化曲線，為施工提供參考和依據(jù)。

3　強(qiáng)夯效果檢驗(yàn)

在現(xiàn)場(chǎng)用2 m×2 m承載板進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)后測(cè)得地基承載力平均達(dá)到128.8 kPa，地基回彈模量平均值為30.0 MPa。根據(jù)路基處理所要求達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)：

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(qū)夯實(shí)后完全能達(dá)到規(guī)范要求。試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，這種施工方法在這種地質(zhì)條件下可以推廣。

4　經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

國(guó)內(nèi)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(shù)都比較成熟，但大多造價(jià)較高，有些還受地區(qū)和施工環(huán)境的限制。本課題提出的竹笆加強(qiáng)夯處理方法，施工方法簡(jiǎn)便，對(duì)施工機(jī)具和施工工藝要求簡(jiǎn)便，最大的優(yōu)勢(shì)是造價(jià)較低。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)路段跟蹤檢測(cè)，證明該技術(shù)在濱海旅游區(qū)具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)(如表1所示)。

表1　方案對(duì)比

采用方案一對(duì)路基進(jìn)行竹笆加強(qiáng)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(qū)經(jīng)常采用的拋石擠淤后回填100～200 cm山皮石相比，可節(jié)約造價(jià)85～120元/m2。

通過(guò)近一年的跟蹤檢測(cè)，證明施工質(zhì)量較好，并且施工工期合理，節(jié)省了軟土路基處理時(shí)間，加快了施工進(jìn)度，縮短了建設(shè)工期。

5　結(jié)論

竹笆加強(qiáng)夯方案具有以下特點(diǎn):

(1)施工工藝簡(jiǎn)單。

(2)可充分利用素土進(jìn)行換填，降低工程造價(jià)。

(3)受冬季施工影響較小。

(4)強(qiáng)夯的處理深度較大，路基固結(jié)效果好。

(5)能有效減小工后沉降，保證施工質(zhì)量。

(6)與其他傳統(tǒng)處理方案相比，最大的優(yōu)勢(shì)是施工方便、造價(jià)較低、工期短，具有借鑒及推廣價(jià)值。

[1]JTG D30—2004公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

[2]JGJ79—2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S]

[3]JTG F10—2006公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S]

[4]JT J057—1994公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程[S]

[5]JT J034—2000公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范[S]

[6]GB 50007—2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

[7]高大釗.軟土地基理論與實(shí)踐[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)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