換填+拋石擠淤聯(lián)合法在江羅高速深層軟基處理的應(yīng)用

文/羅肇劍

1 前言

山區(qū)高速的深層軟基分布具有呈點(diǎn)、帶狀的特點(diǎn)，且山區(qū)高速由于地形起伏變化大，填土較高，深層軟基處理不適用排水固結(jié)法，一般采用復(fù)合地基法，但由于處理工點(diǎn)零散、運(yùn)輸條件差，復(fù)合地基法造價(jià)高、施工難度大；換填+拋石擠淤法聯(lián)合法通過換填、片石強(qiáng)制置換、擠壓、片石間的嵌固作用在淤泥層形成穩(wěn)定的持力層確保了路基的整體穩(wěn)定性，石塊間的縫隙作為軟土排水固結(jié)的通道，加快了軟土的固結(jié)，換填+拋石擠淤聯(lián)合法具有施工簡便、工期短、運(yùn)輸便利等優(yōu)點(diǎn)，是山區(qū)高速深層軟基處理可選用的方法之一。

江羅高速山區(qū)路段點(diǎn)、帶狀的分布了層底深度超過5m 的深層軟基，原設(shè)計(jì)深層軟基采用了管樁處理，由于處理工點(diǎn)零散、運(yùn)輸條件差，管樁復(fù)合地基法施工難度大，施工過程中優(yōu)化為采用換填+拋石擠淤聯(lián)合法處理深層軟基，取得了良好的工程、經(jīng)濟(jì)效果。

2 工程概況

江羅高速是廣東省高速公路網(wǎng)規(guī)劃第四橫線的重要組成部分，主要位于江門鶴山和云浮新興、云安、羅定境內(nèi)，橫穿粵西中西部地區(qū)。沿線地貌單元可分為三大類型：山地丘陵、河谷盆地及溶蝕地貌。其中第十合同段處于山地丘陵地貌，屬粵云霧山脈部分，地形相對起伏大，地勢較為陡峻。根據(jù)地質(zhì)勘察顯示第十合同段K86+900-K87+013、K88+195-K87+270 工點(diǎn)分布了埋深超過5m 的深厚軟基，施工圖設(shè)計(jì)此兩段深層軟基均采用管樁處理，軟基分布概況見表1。

3 深層軟基處理方案優(yōu)化

3.1 現(xiàn)場施工條件

由于第十合同段地形起伏大，路基、橋梁、隧道交錯(cuò)分布，而軟基處理施工處于施工的前期，整個(gè)施工標(biāo)段的縱向施工便道尚未拉通，K86+900-K87+013、K88+195-K87+270 段軟基施工僅能利用既有的機(jī)耕道作為施工便道，機(jī)耕道彎道多、彎道半徑小，且需橫穿三茂鐵路的涵洞，鐵路涵洞的通行斷面為3m×3m，管樁及管樁施工機(jī)械的運(yùn)輸極為困難。

3.2 深層軟基處理方案優(yōu)化

結(jié)合現(xiàn)場施工條件，經(jīng)研討，為盡快完成軟基處理施工，加快施工進(jìn)度，借鑒已有高速公路拋石擠淤處理的成功案例，K86+900-K87+013、K88+195-K87+270段深層軟基處理由管樁優(yōu)化為換填+拋石擠淤法聯(lián)合法處理；由于本段淤泥深厚，拋石擠淤無法處理到淤泥底部，路基填土較高，為保證路基整體穩(wěn)定性，經(jīng)計(jì)算需將表層淤泥換填3.5m 處理，換填材料采用碎石土，換填底部拋填不小于2m 片石處理，剩余的3.5～5.2m淤泥不做處理[1]。

3.3 換填+拋石擠淤法聯(lián)合法的穩(wěn)定性及沉降計(jì)算

選取K86+950、K87+230 斷面按照《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T D31-02-2013 ）推薦的計(jì)算方法，進(jìn)行了穩(wěn)定性及沉降計(jì)算，其中拋石擠淤的影響深度按照3m 考慮，結(jié)果見表2。

表2 典型斷面的穩(wěn)定性及沉降計(jì)算

4 換填+拋石擠淤法聯(lián)合法施工應(yīng)用及分析

4.1 施工控制要點(diǎn)

片石要求無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于20MPa，粒徑要求在30～200cm；回填碎石土要求碎石的體積含量不小于50%，回填壓實(shí)度要求不小于93%。

施工作業(yè)由軟基處理的起點(diǎn)向終點(diǎn)推進(jìn)，換填開挖3.5m 完成后，馬上拋填片石2m 處理，拋填片石采用挖掘機(jī)初壓，待處理區(qū)域全部完成開挖及初步拋填片石后，在片石頂面填筑50cm 碎石土，為保證拋石擠淤的處理效果，在50cm 碎石土頂面采用不小于25T 的重型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓形成的沉降立刻用碎石土回填補(bǔ)平處理，要求重型壓路機(jī)相鄰壓實(shí)斷面沉降差不大于5mm 作為碾壓終止的控制標(biāo)準(zhǔn)；重型壓路機(jī)碾壓達(dá)到終止標(biāo)準(zhǔn)后，分層回填碎石土，嚴(yán)格控制回填壓實(shí)度不小于93%；軟基處理完成后埋深路基監(jiān)測點(diǎn)，開始正常填筑路基[2]。

4.2 處理效果分析

K86+900-K87+013、K88+195-K87+270 段深層軟基換填+拋石擠淤法聯(lián)合法處理完成后在K86+950、K87+230 斷面布置了沉降板及測斜管對處理效果進(jìn)行監(jiān)測，如圖1、圖2 所示。

圖1 填土-時(shí)間-路中沉降曲線圖

圖2 K87+230 深度-累計(jì)側(cè)向位移圖

路中沉降觀測數(shù)據(jù)顯示，路基填筑完成約100 天后路基沉降趨于穩(wěn)定；實(shí)測沉降數(shù)據(jù)與理論計(jì)算值有約100～200mm 的出入，分析原因?yàn)镵86+950 斷面的淤泥的側(cè)向擠出，導(dǎo)致實(shí)測沉降大于理論計(jì)算沉降，而K87+230 斷面左側(cè)有既有魚塘梗、右側(cè)有山體的側(cè)限作用，導(dǎo)致實(shí)測沉降小于理論計(jì)算沉降。根據(jù)實(shí)測的路中沉降數(shù)據(jù)，采用雙曲線法推算，K86+950 斷面的剩余工后沉降為15mm，K87+230 斷面的剩余工后沉降為28mm，滿足《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30—2015）要求的一般路段工后沉降不大于300mm，涵洞路段工后沉降不大于200mm 的要求，軟基處理效果良好。

根據(jù)K87+230 斷面的測斜觀測數(shù)據(jù)顯示，剩余未處理部分的軟基側(cè)向位移較大，最大累計(jì)位移163mm，路基填筑施工中側(cè)向位移速率0.01～4.07mm/d，在剩余部分軟基未處理的情況下，側(cè)向位移速率仍滿足《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T3610—2019）側(cè)向位移速率不大于5mm/d 要求，路基穩(wěn)定性良好。

目前江羅高速已建成通車接近4年，K86+900-K87+013、K88+195-K87+270 段深層軟基路段未出現(xiàn)不均勻沉降以及路基、路面開裂病害，該段深層軟基采用換填+拋石擠淤法聯(lián)合法處理效果良好。

4.3 造價(jià)對比

通過表3 數(shù)據(jù)對比，換填+拋石擠淤聯(lián)合法在造價(jià)上優(yōu)于管樁復(fù)合地基法，優(yōu)化方案取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

表3 管樁復(fù)合地基法與換填+拋石擠淤聯(lián)合法造價(jià)對比表

5 結(jié)語

成功應(yīng)用了換填+拋石擠淤泥聯(lián)合法處理深厚軟基，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測沉降推算的工后沉降滿足路基設(shè)計(jì)規(guī)范要求，施工過程及工后路基整體穩(wěn)定，解決了山區(qū)高速深層軟基處理采用復(fù)合地基法時(shí)施工機(jī)械、材料運(yùn)輸困難、施工作業(yè)點(diǎn)零散的難題，為類似山區(qū)高速深層軟基處理提供了參考。本應(yīng)用實(shí)踐驗(yàn)證了高填土工況下，懸浮型拋石擠淤的可行性。深層軟基處理所采用的拋石擠淤控制標(biāo)準(zhǔn)：壓路機(jī)噸位不小于25T，壓實(shí)斷面沉降差不大于5mm，是恰當(dāng)?shù)?，根?jù)施工監(jiān)測數(shù)據(jù)推算的工后沉降、施工期側(cè)向位移速率均滿足規(guī)范要求；本應(yīng)用未做驗(yàn)證鉆孔驗(yàn)證拋石擠淤的影響深度，類似工程可進(jìn)一步在路面施工完成、工后5年、工后10年、工后15年時(shí)期分別布置鉆孔驗(yàn)證拋石擠淤的影響深度及工后片石在淤泥中的位移發(fā)展情況。理論計(jì)算可行，嚴(yán)格控制拋石擠淤+換填的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是換填+拋石擠淤聯(lián)合法應(yīng)用成功的關(guān)鍵。