蘭州新區(qū)東繞城不良地基處理

許 剛 王曉飛 陳小龍 呂高超

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230008)

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蘭州新區(qū)東繞城不良地基處理

許 剛 王曉飛 陳小龍 呂高超

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230008)

結(jié)合蘭州新區(qū)環(huán)城東路工程的地理位置，分析了該項(xiàng)目場(chǎng)地的不良地質(zhì)情況，并闡述了該項(xiàng)目濕陷性黃土與采砂井的處理措施，旨在提高路基的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)道路的服務(wù)年限。

道路工程，地質(zhì)條件，濕陷性黃土，采砂井

1 項(xiàng)目概況

蘭州新區(qū)環(huán)城東路(環(huán)城南路—秦川街)道路工程總體上呈南北走向，貫穿區(qū)域中心服務(wù)組團(tuán)、科教研發(fā)中心組團(tuán)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)組團(tuán)、新材料產(chǎn)業(yè)組團(tuán)、精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)組團(tuán)。本項(xiàng)目位于秦王川盆地，沿線溝壑縱橫、梁峁起伏、川梁相間，由西北向東南呈條帶狀分布，道路全長(zhǎng)22.953 km。

項(xiàng)目區(qū)大的地貌單元屬隴西黃土高原西北部，大面積為黃土覆蓋。該區(qū)總的地勢(shì)由西北向東南傾斜，海拔多在1 600 m～2 000 m之間。境內(nèi)溝壑縱橫、梁峁起伏、川梁相間，由西北向東南呈條帶狀分布。

2 項(xiàng)目不良地質(zhì)情況

2.1 濕陷性黃土

項(xiàng)目所在地處于濕陷性黃土地區(qū)，典型特殊性巖土即為濕陷性黃土。濕陷性黃土分布于全線，因所處地貌單元差異，沿線黃土濕陷性呈現(xiàn)出黃土丘陵地帶濕陷等級(jí)高、沖積平原地帶濕陷性低的特點(diǎn)。黃土濕陷性等級(jí)分布不均勻，不同路段濕陷性等級(jí)不同，Ⅰ級(jí)非自重濕陷至Ⅳ級(jí)自重濕陷均有分布。

2.2 采砂井

大約從300年前開始到距今70年的一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民在旱田耕作時(shí)，為防止水分蒸發(fā)、保持土壤的濕度和溫度，防止鹽堿化，常在耕地表層鋪一層15 cm～20 cm厚度的礫卵石，為解決砂卵石來源問題，在盆地平原區(qū)，在田地內(nèi)就地取材，上部黃土層覆蓋厚度較大時(shí)，開挖豎井或斜井進(jìn)入黃土層下邊的礫卵石層后，向不同方向挖水平巷道開采礫卵石。

20世紀(jì)50年代以來，隨著水利灌溉工程和工程建設(shè)場(chǎng)地的擴(kuò)展，部分采砂豎井被垃圾、雜物掩埋，部分受地表水侵蝕坍塌或井避側(cè)蝕井孔擴(kuò)大。

經(jīng)沿線地質(zhì)勘察，全線共發(fā)現(xiàn)暗埋砂坑、砂巷兩段，分布于線路K0+400～K2+600段溝谷及丘陵坡腳地帶、K6+800～K7+500段溝谷中，發(fā)現(xiàn)完整豎井、已塌陷豎井共84個(gè)，大多呈群狀分布，根據(jù)走訪調(diào)查及鉆探揭露，下部采砂巷道頂板埋深在9.5 m～23.5 m之間，豎井基本保持原始狀態(tài)的井徑在0.8 m～1.8 m之間，已坍塌豎井井徑在4.0 m～9.5 m之間。

采砂巷道寬度一般為2 m～3 m，高度一般為3 m～5 m，最高可達(dá)6 m～7 m，主巷道長(zhǎng)度一般在15 m～30 m，支巷道一般2 m～10 m，主巷與支巷交匯處采空范圍較大，巷道走向隨意性很大(見圖1)。

3 處理方案

3.1 濕陷性黃土

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段檢測(cè)，對(duì)于填方路基，經(jīng)過正常的分層回填、碾壓，已經(jīng)消除了黃土的濕陷性，因此填方路段主要是對(duì)地基進(jìn)行處理。

當(dāng)填方高度小于8 m時(shí)，對(duì)于Ⅰ級(jí)，Ⅱ級(jí)非自重濕陷性黃土路段，路基填筑前對(duì)表層耕植土清表30 cm，然后對(duì)基底進(jìn)行沖擊碾壓(不少于20遍)，沖擊碾壓沉降部分及清表部分采用3%石灰改善土回填。對(duì)于Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)自重濕陷性黃土路段，清除表土30 cm后，對(duì)基底進(jìn)行強(qiáng)夯(強(qiáng)夯3遍)，在強(qiáng)夯層表面填筑40 cm砂礫墊層后再逐層填筑路基。

當(dāng)填方高度大于8 m時(shí)，清除表土30 cm后，對(duì)基底進(jìn)行強(qiáng)夯，在強(qiáng)夯層表面填筑40 cm砂礫墊層后再逐層填筑路基。

對(duì)于挖方路基，由于現(xiàn)狀地面以下20 m左右黃土基本沒有濕陷性，因此當(dāng)挖方高度大于20 m時(shí)，開挖至路槽底后向下超挖110 cm，然后對(duì)基底翻挖20 cm并摻3%石灰改善就地碾壓，其上30 cm采用3%石灰改善土回填壓實(shí)，路床80 cm采用5%石灰改善土回填。當(dāng)挖方高度小于20 m時(shí)，開挖至路槽底后向下超挖110 cm，然后對(duì)基底進(jìn)行沖擊碾壓處理，沉降部分及其上30 cm采用3%石灰改善土回填壓實(shí)，路床80 cm采用5%石灰改善土回填。

3.2 采砂井處理

依據(jù)規(guī)范，單一巷道式采空區(qū)可采用極限平衡分析方法，計(jì)算巷道頂板臨界深度及穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)穩(wěn)定系數(shù)評(píng)定場(chǎng)地穩(wěn)定性。本項(xiàng)目采砂巷道均分布在深厚的黃土路段，巷道頂部按覆巖為松散巖體考慮。臨界深度按下式進(jìn)行計(jì)算：

其中，B為采空區(qū)巷道寬度，m；P0為公路路基基底壓力，包括行車荷載及路基、路面荷載，kPa；γ為上覆巖層加權(quán)平均重度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，本項(xiàng)目取14 kN/m3；φ為上覆巖層加權(quán)內(nèi)摩擦角,根據(jù)實(shí)驗(yàn)，本項(xiàng)目取23°。

穩(wěn)定系數(shù)Fs=H(巷道頂板的實(shí)際深度,m)/Hcr(巷道頂板的臨界深度,m)。通過計(jì)算，典型巷道穩(wěn)定性評(píng)價(jià)一覽表見表1。

表1 典型巷道穩(wěn)定性評(píng)價(jià)一覽表

設(shè)計(jì)對(duì)砂井、巷道及陷穴處的路基基底進(jìn)行了處理?？紤]豎井較深，回填土無法壓實(shí)，因此，采砂豎井采用細(xì)石料進(jìn)行回填，填至地表后，對(duì)豎井、井周及巷道范圍內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)夯處理，強(qiáng)夯能級(jí)建議不小于6 000 kN·m。強(qiáng)夯后對(duì)原地面進(jìn)行整平碾壓，路基填筑前，先鋪一層40 cm厚的碎石或砂礫墊層，墊層中間鋪設(shè)一層高強(qiáng)土工格室。高強(qiáng)土工格室應(yīng)覆蓋豎井及巷道全范圍。

4 結(jié)語

黃土濕陷性及采砂井的處理是蘭州新區(qū)建設(shè)項(xiàng)目中最常見的問題。由于新區(qū)道路建設(shè)前先要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，多處區(qū)域填方高度達(dá)20 m，屬于高填方，對(duì)路基沉降要求更加嚴(yán)格。本項(xiàng)目對(duì)該不良地質(zhì)的處理也是初步的探索，目前項(xiàng)目仍在施工中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)濕陷性處理后的檢測(cè)情況，濕陷性處理效果明顯，至于路基的整體沉降有待進(jìn)一步的觀察與檢測(cè)。

[1] 羅宇生.濕陷性黃土地基處理[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[2] 王生新，韓文峰.沖擊壓實(shí)法加固濕陷性黃土路基的應(yīng)用研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003，22(S2)：2848-2852.

[3] 李大忠.強(qiáng)夯法加固濕陷性黃土后承載力的研究[J].巖土工程技術(shù)，2000(3)：42-45.

[4] 張志清.濕陷性黃土公路路基病害類型及成因分析[J].路基工程，2007(5)：160-162.

Poor foundation treatment of east express highway circling new Lanzhou city area

Xu Gang Wang Xiaofei Chen Xiaolong Lv Gaochao

(Anhui Traffic Planning Design Academy Co., Ltd, Hefei 230008, China)

Combining with geographic location of east express highway engineering circling new Lanzhou city, the paper analyzes the poor geographic conditions, and describes collapsible loose and sand-mining well processing measures, with a view to improve the subgrade stability and to prolong the highway service life as well.

highway engineering, geological conditions, collapsible loose, sand-mining well

1009-6825(2016)34-0082-02

2016-09-21

許 剛(1987- )，男，工程師

TU472

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