砂性土道路路基碎石換填厚度優(yōu)化方案綜述與展望

段軍庫 蓋伏香

摘? 要：以銀川市西夏區(qū)飛地工業(yè)園區(qū)道路建設(shè)砂土地基處理為研究對象，對地基換填處理技術(shù)進行了分析研究。文中對軟土路基換填技術(shù)的適用條件、換填厚度、換填材料、換填方法、施工方法和施工注意事項等方面進行了分析總結(jié)和設(shè)計，提出了該地區(qū)砂性土道路路基碎石換填厚度優(yōu)化的研究方案和建議，可以為寧夏本地砂土地基換填技術(shù)研究和工程施工方案設(shè)計提供借鑒。

關(guān)鍵詞：砂土地基? 換填厚度? 換填材料? 厚度優(yōu)化

中圖分類號：TU472? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）08（a）-0019-03

Abstract： Taking the sand foundation treatment of the road construction in the Feidi Industrial Park in Xixia District of Yinchuan City as the research object， the technology of foundation replacement is analyzed and studied. In this paper， the applicable conditions， replacement thickness， replacement materials， replacement methods， construction methods and construction precautions of soft soil subgrade replacement technology are analyzed， summarized and designed， and the research scheme and suggestions for the optimization of gravel replacement thickness of sandy soil road subgrade in this area are put forward， which can be used for reference in Ningxia local sand soil subgrade replacement technology research and engineering construction scheme design.

Key Words： Sand foundation; Replacement thickness; Replacement material; Thickness optimization

中央和寧夏回族自治區(qū)提出以“全域銀川”的理念來謀劃銀川，就是要以國際視野，以全球格局意識，高起點、高規(guī)格、高標(biāo)準(zhǔn)對銀川城市規(guī)劃進行再定位再布局。將整個寧夏作為一個城市整體來規(guī)劃，打造沿黃經(jīng)濟區(qū)。銀川經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)作為發(fā)展外向型的重要窗口，是促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的強有力的助推器，是推動銀川高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心區(qū)域，也是銀川實現(xiàn)良好擴散、示范和推動作用的重要舞臺。道路作為園區(qū)交通的動脈，是一個必不可少的元素，其規(guī)劃必須根據(jù)形勢發(fā)展和用地擴展的需求，還要滿足基礎(chǔ)建設(shè)的主干路向機動化發(fā)展方向，建立起層次分明，功能明確的路網(wǎng)體系。對于任何一個區(qū)域的路網(wǎng)體系，路網(wǎng)布局的優(yōu)化貫穿于規(guī)劃編制的全過程，其布局的優(yōu)劣是決定道路功能的關(guān)鍵。交通道路不僅是工業(yè)園區(qū)的網(wǎng)絡(luò)線，更是提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的體現(xiàn)。

飛地工業(yè)園區(qū)地處寧夏西夏區(qū)，地表土以砂土為主，對于道路建設(shè)，道路基層作為道路面層的支撐結(jié)構(gòu)及荷載傳遞擴散層，須具有滿足承載能力、抗變形能力、抗裂能力和一定的水穩(wěn)定性能力，砂土的這些力學(xué)性能較差，無法作為路床使用，需對基層底下80cm厚的砂土進行換填處理。80cm的換填厚度是由傳統(tǒng)工法所確定的，在該工法下?lián)Q填需要開挖大量砂土，占用較大的存放空間，投入的人力、物力和財力較多;同時大量生產(chǎn)碎石會增加城市環(huán)境污染，在經(jīng)濟和環(huán)保方面都不是最佳方案。需對施工技術(shù)和碎石配合比進行深入試驗研究，同時通過數(shù)值模擬對道路整體結(jié)構(gòu)從耐久性和力學(xué)性能方面進行分析，客觀、全面的評價不同換填厚度對道路性能的影響，最大程度的減少路床開挖厚度和減小廢土存放占地，在滿足道路功能的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)資源的有效利用。

1? 研究現(xiàn)狀

寧夏銀川地區(qū)位于賀蘭山東麓，其所屬西夏區(qū)存在著大量粉砂土地基。在以砂土為路床的基礎(chǔ)上修筑建筑物，若不對砂土進行加固處理[1]，路床發(fā)生過大不均勻變形或地基滲流可能會造成基礎(chǔ)沉陷、基礎(chǔ)及地梁被拉裂、墻體裂縫、建筑物傾斜等危害[2]，為了杜絕事故的發(fā)生，保證建筑物的使用安全，應(yīng)對建筑場地進行勘察，并對路床進行加固治理。

寧夏屬于西部半干旱帶-少雨帶地區(qū)[3]，地下水位底，大部分地區(qū)土壤均以砂土和黃土為主，在動荷載作用下飽和的松散砂土，其內(nèi)部易造成土體水壓力增加，形成流動性的液態(tài)砂，形成振動液化現(xiàn)象。這種現(xiàn)象是飽和砂土大幅度驟然喪失強度的問題。例如，1964年美國阿拉斯加地震和1976年中國唐山大地震分別造成1萬多方公里和2.4萬多方公里的砂土液化[4]。砂土地基液化易造成排水構(gòu)造物淤塞，道路路基坍塌破壞，橋梁倒塌，房屋開裂失穩(wěn)等嚴(yán)重災(zāi)害。

道路路基換土法是將道路路基范圍內(nèi)的軟土、腐殖土和特殊土等不良地基土3m深度以內(nèi)開挖清除，利用石灰土、碎石土和山皮土等優(yōu)良的路基填筑土進行換土。具體施工方法為：清除不良土，分層鋪筑，按照碾壓制度進行分層碾壓，每層施工完后按照設(shè)計要求進行分層檢測。換填土優(yōu)先考慮天然砂礫，當(dāng)天然砂礫不滿足要求時，再考慮采用石灰土或者級配碎石換填。當(dāng)換填部分進入路床部分時，考慮路床部分要求承載力高的要求，可以采用無機結(jié)合穩(wěn)定混合料進行換填，例如石灰、粉煤灰和級配碎石拌制的二灰碎石或水泥、石灰、粉煤灰和級配碎石拌制的水泥穩(wěn)定碎石，這些材料強度高，抗變形能力強，能夠滿足道路強度、剛度和穩(wěn)定性要求。換填施工過程中，必須嚴(yán)控施工質(zhì)量，保證換填材料的壓實度，避免因壓實不足造成后期路基的沉降，尤其是對換填交接處進行質(zhì)量控制，防止差異沉降，造成路基路面的開裂破壞[5]。

路床換填技術(shù)是指對路面以下30cm或80cm進行天然土不良土體的換填。有以下情況需要進行換填：

（1）提高路基承載力，當(dāng)路床土體承載力小，且道路累計軸載較大時，一般需要將路床部分土體進行換填，提高其承載能力，保證道路路面穩(wěn)定性。

（2）較小路床的溶沉破壞，有凍脹性的鹽堿土地基路床，由于鹽漬土遇水后易造成地基土的溶沉病害，為了保證路床部分的抗變形能力，需要采用石灰土或碎石土等較好的路基填料進行換填[6]。

（3）消除路基的脹縮作用，對于弱膨脹土可以摻入石灰和水泥進行改良，對于中等和強膨脹土，需要將路床部分的膨脹性土進行換填或超挖換填，在地下水發(fā)育的路段，還需進行隔水處理，處理方法為夾鋪不透水的土工布或者不透水材料換填，并設(shè)計泄水管將水排出路床范圍。

（4）消減黃土的濕陷性，將路面以下80cm范圍黃土挖除換填，路床以下部分路堤黃土可以采用強夯法、碎石樁法、沖擊碾壓或爆破法等地基處理方法消減黃土的濕陷性。

（5）消減路基凍脹力和防止路基凍脹破壞，依據(jù)道路所處地區(qū)路基凍土的分布和凍結(jié)厚度進行分析計算換填，換填保溫材料、級配卵石和滲水土工布等材料。

2? 厚度優(yōu)化研究方案

在現(xiàn)有的換填技術(shù)中，針對砂土地基換填技術(shù)中確定砂土地基換填厚度的方法及施工經(jīng)驗較少，通過現(xiàn)有換填的研究現(xiàn)狀，提出了寧夏飛地工業(yè)園區(qū)砂土路床換填技術(shù)的優(yōu)化研究方案，通過研究可以為寧夏本地砂土地基換填提供理論依據(jù)和工程經(jīng)驗，具體的研究方案如下：

（1）進行園區(qū)內(nèi)交通分析并確定交通等級。年平均日交通量AADT、設(shè)計車道年平均日貨車交通量AADTT等的的分析調(diào)查預(yù)測;車輛種類、軸型的分析預(yù)測，并進行軸載換算，確定交通等級。

（2）針對不同的開挖厚度，選取合適的工法對開挖后的下路床進行壓實處理，并對承載力、壓實度和彎沉等進行檢測，保證路床的強度和穩(wěn)定性。

（3）針對不同的換填厚度，對換填料的配合比進行分析與設(shè)計，并對施工技術(shù)進行相對應(yīng)的選擇與試驗。

（4）對不同換填厚度的道路整體結(jié)構(gòu)進行數(shù)值模擬，并通過現(xiàn)場試驗，對彎沉、平整度、壓實度、承載力等指標(biāo)進行檢測，結(jié)合試驗結(jié)果對其進行分析，確定最佳換填厚度。

（5）優(yōu)化施工工法，保證所選取的厚度能夠滿足道路等級要求，進行試驗路的鋪筑并對其進行檢測，檢測各項指標(biāo)能否滿足要求。

（6）通過研究提出一種適合寧夏地區(qū)砂土地基經(jīng)濟性優(yōu)越的換填方法及施工工法。

3? 結(jié)語

通過現(xiàn)有路床換填的研究現(xiàn)狀，對飛地工業(yè)園區(qū)砂土路床換填技術(shù)和換填碎石配合比進行深入試驗的研究，同時通過數(shù)值模擬對道路整體結(jié)構(gòu)從耐久性和力學(xué)性能方面進行分析，客觀、全面的評價不同換填厚度對道路性能的影響，最大程度的減少路床開挖厚度和減小廢土存放占地，在滿足道路功能的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)資源的有效利用。通過研究可以為寧夏本地砂土地基換填提供理論依據(jù)和工程經(jīng)驗。

參考文獻

[1] 胡瑋，李云川，史成江.中衛(wèi)地區(qū)粉砂土濕陷特性及影響因素探討[J].寧夏工程技術(shù)，2017，16（2）：178-182.

[2] 周煒，楊寶紅.地基基礎(chǔ)缺陷及地基加固措施簡析[J].中國建材科技，2016，25（2）：118-119，145.

[3] 李琪，陳順才.淺談地基基礎(chǔ)施工過程中的質(zhì)量控制與缺陷處理[J].建設(shè)監(jiān)理，2018（2）：62-64.

[4] 萬惕，萬齊龍.路基換填技術(shù)在公路工程中的實踐[J].交通世界，2018（36）：72-73.

[5] 陳思佳.舟山地區(qū)市政道路軟土路基處理技術(shù)[D].西安：長安大學(xué)，2019.

[6] 曹興.基于土工合成材料立體加筋法的軟土路基處理研究[D].綿陽：西南科技大學(xué)，2018.