公路垃圾土地基處理方法的探討

鄭 敏，趙華祥，金珊珊

(云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明 650011)

公路垃圾土地基處理方法的探討

鄭 敏，趙華祥，金珊珊

(云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明 650011)

隨著云南高速公路的迅速發(fā)展，一些高速公路與城市規(guī)劃區(qū)的距離也越來越近。在云南高速公路建設(shè)中，遇到一段垃圾土地基，對該段垃圾土地基提出了改線、換填、PC管樁、CFG樁、孔內(nèi)深層強(qiáng)夯等處治方案，并對這些方案進(jìn)行了比較研究。

公路；垃圾土地基；處理方法

1 項(xiàng)目概況

觀音山立交連接線設(shè)計(jì)止點(diǎn)與觀音山經(jīng)濟(jì)開發(fā)片區(qū)中規(guī)劃道路黃草壩路相連接，立交連接LK0+892.04～LK1+332.783段為路基，主要以低路堤及路塹為主。該段經(jīng)過生活垃圾、建筑垃圾填埋場，地質(zhì)勘探鉆孔LK0+891.5處揭示垃圾總厚度為22 m，LK1+049處鉆孔垃圾厚度為27.1 m，現(xiàn)場實(shí)際情況為路基底部及兩側(cè)均有較深厚的垃圾，且立交連接線中的收費(fèi)站、收費(fèi)站管理用房及觀音山隧道管理所均位于垃圾土層上，該段垃圾土厚度大、堆積松散、工程特性極差，對建成后公路的沉降與不均勻沉降極為不利，也極大地影響到此路段今后的營運(yùn)安全，路旁的垃圾環(huán)境也不利于收費(fèi)站及管理用房工作人員身體健康。結(jié)合原設(shè)計(jì)及現(xiàn)場實(shí)際情況，對該路段的工程進(jìn)行處治設(shè)計(jì)。觀音山立交連接線東側(cè)存在兩處高壓鐵塔，對路線的走向有一定的限制。

2 工程地質(zhì)條件

(1)表層為人工棄土，褐黃、灰白色，以粘土、生活垃圾及建筑垃圾為主，厚度22～27 m。

(2)第2層為粘土，淺黃、棕黃、褐黃等色，硬可塑，地基承載力基本容許值180 kPa，摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值70 kPa，厚約25 m。

(3)第三層為白云巖、灰?guī)r：灰白色，強(qiáng)風(fēng)化，巖芯呈碎塊狀，地基承載力基本容許值800 kPa，摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值190 kPa。

3 處治方案

3.1 改線方案

改線方案1：從原設(shè)計(jì)線位LK0+350開始改線，為避讓高壓鐵塔，改線方案1從兩個(gè)高壓鐵塔右側(cè)通過，該方案地勢平坦，路線遠(yuǎn)離主要垃圾區(qū)域，改線總長度為1 048.585 m。

工程量：改線方案1較原設(shè)計(jì)需增長橋梁180 m，改線段中路基長度340 m，估算合計(jì)2 824.5萬元(含建安費(fèi)2 100萬元、新征地費(fèi)用724.5萬元)。

方案優(yōu)缺點(diǎn)：該方案改線后距離垃圾區(qū)域較遠(yuǎn)，對填埋場無擾動，行車安全性好，造價(jià)低；需另行新征永久用地約69畝，可能會造成部分廢置工程。

改線方案2：從原設(shè)計(jì)線位LK0+350開始改線，為避讓高壓鐵塔，改線方案2從兩鐵塔中間穿過，通過鐵塔路段為挖方路段，坡頂距離鐵塔較近，改線后路線距離主要垃圾區(qū)域仍較近，該方案改線總長度為1 030.941 m。

改線方案2工程量：改線方案2較原設(shè)計(jì)需增長橋梁206 m，改線段中路基長度285 m，估算合計(jì)3 037.5萬元(其中含建安費(fèi)2 250萬元、新征地費(fèi)用787.5萬元)。

方案優(yōu)缺點(diǎn)：該方案改線后行車安全性好，造價(jià)省相比換填方案和處治方案??；但是由于路線距離垃圾區(qū)域較近，影響收費(fèi)站及管理用房使用，需另行新征永久用地約75畝，可能會造成部分廢置工程。

3.2 換填方案

換填方案通過整體挖除該段路基下方的建筑垃圾及生活垃圾，采用路堤填土換填，徹底解決垃圾土層帶來的沉降問題。

換填處治方案主要措施包括：從兩邊路基寬采用1∶1斷面形式進(jìn)行放坡，放坡至垃圾層底部，確定回填邊坡坡腳線，從填方邊坡線往上采用1∶0.5的坡率確定最終的開挖線，采用沖擊碾壓的方式回填路堤，兩側(cè)超挖部分采用反壓回填至路面頂標(biāo)高處理。路床下設(shè)置三層土工格柵，減小后期路堤不均勻沉降。

方案工程量估算：換填方案需挖除垃圾土79萬m3，回填路堤填土70萬m3，垃圾清運(yùn)、處理79萬m3，估算合計(jì)5 203.7萬元。(含換填處治費(fèi)用3 168.2萬元、收費(fèi)管理用房地基處理635.5萬元及環(huán)境處理費(fèi)用300萬元、垃圾土層段原路基費(fèi)用1 100萬元)。

方案優(yōu)缺點(diǎn)：該方案路基換填后行車安全性好，無需新征永久用地；但是開挖、回填垃圾層土石方量大，垃圾的清運(yùn)量大，由于收費(fèi)站及管理用房仍處于垃圾范圍內(nèi)部，對收費(fèi)人員身體健康存在長期威脅，該方案需另行新征臨時(shí)用地約18畝。

3.3 管樁處治方案

管樁處治方案采用在路基下設(shè)置PC管樁的措施處治垃圾土層，將道路荷載傳至垃圾層下方的粘土層中，減小垃圾層的沉降，保證該路段的行車安全、舒適。

管樁方案主要措施包括：路面頂設(shè)計(jì)標(biāo)高至其下5 m的深度，采用1:0.58(30°擴(kuò)散角)斷面形式進(jìn)行放坡，確定填邊坡坡腳線，從填方邊坡線往上采用1∶0.5的坡率進(jìn)行放坡，確定最終的開挖線，挖除路面頂設(shè)計(jì)標(biāo)高其下5 m深度內(nèi)的垃圾土層，采用靜壓樁的方式將PC管樁壓入垃圾土層，其中PC管樁長30 m，樁徑300 mm，三角形分布，樁間距2 m，樁頂設(shè)計(jì)1 m×1 m×0.3 m的樁帽，形成PC管樁群，將道路荷載傳至垃圾層下方的粘土層中。管樁施工完后，在其上回填碎石及片石墊層，路床中設(shè)置兩層土工格柵，隨后施工路床、路面。

工程量：路基處治需設(shè)置PC管樁約4 103根，總長123 090 m，估算合計(jì)6 546.6萬元。(含管樁處治費(fèi)用4 491.6萬元、收費(fèi)管理用房地基處理655萬元及環(huán)境處理費(fèi)用300萬元、垃圾土層段原路基費(fèi)用1 100萬元)。

方案優(yōu)缺點(diǎn)：該方案無需新征永久用地，臨時(shí)征地少；但方案造價(jià)高，且路基下管樁間仍存在一定厚度的垃圾土，未完全消除路基不均勻沉降的風(fēng)險(xiǎn)。收費(fèi)站及管理用房仍處于垃圾范圍內(nèi)部，威脅收費(fèi)人員的身體健康。

3.4 CFG樁處治方案

CFG樁處治方案在路基下設(shè)置CFG樁處治垃圾土層，形成樁及樁間垃圾土的復(fù)合地基，共同承擔(dān)道路荷載，達(dá)到減小垃圾層的沉降，保證該路段行車安全的處治效果。

CFG樁方案主要措施包括：路面頂設(shè)計(jì)標(biāo)高下5 m深度內(nèi)的垃圾土層挖除及回填方式與管樁處治方案一致，改用造價(jià)較管樁低廉的CFG樁處治垃圾層，其中CFG樁樁長20 m，樁徑400 mm，三角形分布，樁間距1.6 m，形成CFG樁群與樁間垃圾層的復(fù)合地基，共同承擔(dān)道路荷載。CFG樁施工完后，在其上回填碎石及片石墊層，路床中設(shè)置兩層土工格柵，隨后施工路床、路面。

工程量：路基處治需設(shè)置CFG管樁約6 410根，總長128 200 m，估算合計(jì)3 932.4萬。(含管樁處治費(fèi)用1 877.4萬、收費(fèi)管理用房地基處理655萬及環(huán)境處理費(fèi)用300萬、垃圾土層段原路基費(fèi)用1 100萬)。

方案優(yōu)缺點(diǎn)：該方案無需新征永久用地，臨時(shí)征地少，方案造價(jià)較管樁方案低；但路基下CFG樁間垃圾土需承擔(dān)部分道路荷載，路基沉降及不均勻沉降較管樁方案大。收費(fèi)站及管理用房處于垃圾范圍內(nèi)部，威脅收費(fèi)人員的身體健康。

3.5 孔內(nèi)深層強(qiáng)夯碎石樁處治方案

考慮到管樁及CFG樁的造價(jià)較高，提出采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯碎石樁的處治方案。該方案既對路基淺層進(jìn)行了強(qiáng)夯壓實(shí)，又對深層垃圾土層進(jìn)行了夯實(shí)處理。

處治措施分為兩部分：淺層處治和深層處治。淺層處治措施是對路基主要受力區(qū)域，即路面標(biāo)高下5 m深度范圍(路塹)或原地面5 m深度范圍(路堤)路基采用換填處理，挖除該深度路基下垃圾土層，用片石、碎石、碎石土換填；深層處治措施是路基以下5～10 m深度范圍采用孔內(nèi)強(qiáng)夯碎石樁處治?？變?nèi)深層強(qiáng)夯碎石樁設(shè)計(jì)樁長為10 m，樁成孔直徑為50 cm，孔位采用正三角形布置，樁中心設(shè)計(jì)間距為1.5 m。

工程量：路基處治需設(shè)置PC管樁約7 692根，總長76 920 m，估算合計(jì)3 156.0萬元。

方案優(yōu)缺點(diǎn)：該方案無需新征永久用地，臨時(shí)征地少；方案造價(jià)較其他處治方案低。但該方案仍需考慮安置挖除的5 m深度范圍約6萬m3垃圾的問題。

[1] 許立斌，王書芳. 強(qiáng)夯置換法在處理生活垃圾地基中的應(yīng)用[J]. 勘察科學(xué)技術(shù)，2004, 5(5):44-45.

[2] 王國強(qiáng). 城市垃圾性質(zhì)及其填埋場的工程地質(zhì)評價(jià)[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì), 1999, 6(6): 20- 23.

[3] 徐至鈞，司炳文.地基處理新技術(shù)——孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法[M].中國建筑工業(yè)出版社，2011.

TU443

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1008-3383(2017)10-0010-02

2017-06-14

鄭敏(1978-)，男，湖南永州人，工程師，研究方向：公路設(shè)計(jì)及施工。