大面積深厚回填地基處理方法分析

郭凱敏

(中鐵十六局集團(tuán)路橋工程有限公司，北京 101500)

1 工程概況

近些年來，城市建筑工程項(xiàng)目開始不斷增加，土地用量也在相對(duì)增加，想要切實(shí)推進(jìn)大面積深厚回填地基處理，則應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)技術(shù)研究，切實(shí)推進(jìn)地基處理效果。中電科產(chǎn)業(yè)園區(qū)周邊道路工程位于廣州市花都區(qū)新雅街，在項(xiàng)目工程中將會(huì)涉及到四條呈“井”字形分布的市政道路，路線總長(zhǎng)為4.86 km。首期實(shí)施永利路和電科路。永利路總長(zhǎng)1 530 m，設(shè)計(jì)時(shí)速60 km/h，路寬40 m；電科路總長(zhǎng)1 470 m，設(shè)計(jì)時(shí)速40 km/h，路寬20 m。路基填土高度2～5 m。

與此同時(shí)，本項(xiàng)目工程位于廣州市花都區(qū)，屬于華南褶皺系南段，加里東運(yùn)動(dòng)褶皺回返，極易出現(xiàn)一系列的大型隆起區(qū)和坳陷帶情況?；字饕獮榘讏紫导t色砂礫巖，地表為第四系全新統(tǒng)三角洲相淤泥質(zhì)土、粉細(xì)砂、亞黏土、淤泥、中粗砂、礫砂等松散沉積層。經(jīng)過工程調(diào)查發(fā)現(xiàn)，場(chǎng)區(qū)內(nèi)主要不良土層有淤泥和種植土。經(jīng)初步調(diào)查，場(chǎng)區(qū)內(nèi)主要不良土層有淤泥和種植土。種植土揭露于大部分鉆孔的表層，層厚0.5～1.0 m。場(chǎng)地淤泥質(zhì)土局部發(fā)育，集中揭露于永利路K0+000～K0+090路段，淤泥質(zhì)土頂面埋深1.9～4.2 m，層厚2.9～5.2 m。淤泥質(zhì)土主要由粉質(zhì)黏土等組成，含有機(jī)質(zhì)，光澤反應(yīng)光滑。并且40%路段經(jīng)過魚塘，基地承載力較差，需要進(jìn)行地基處理較多。

在本項(xiàng)目工程中，由于工程所處地表大部分覆蓋有淤泥質(zhì)土和種植土，厚度較大，需要進(jìn)行提前處理的路段較多。永利路K0+040～K0+131.7段松散填土和淤泥質(zhì)土埋深較淺，厚度較大、力學(xué)性能較差，通?？梢圆捎盟鄶嚢铇哆M(jìn)行處理，其他路段都需要進(jìn)行換填或預(yù)壓處理。在工程施工過程中需要施工作業(yè)人員提前制定好施工方案，科學(xué)安排施工順序，切實(shí)保障施工進(jìn)度和質(zhì)量。

2 地基處理方法

2.1 水泥攪拌樁復(fù)合地基處理方案

運(yùn)用水泥攪拌樁復(fù)合地基處理具有多方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在本項(xiàng)目工程中，中電科產(chǎn)業(yè)園區(qū)周邊道路項(xiàng)目中永利路K0+040～K0+124段，項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)內(nèi)容為魚塘，由于設(shè)計(jì)時(shí)間和進(jìn)場(chǎng)時(shí)間間隔較大，當(dāng)施工進(jìn)場(chǎng)后發(fā)現(xiàn)魚塘已經(jīng)被垃圾土填平，原設(shè)計(jì)和施工現(xiàn)狀差別較大，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的勘察發(fā)現(xiàn)，垃圾土的土方量較大，深度較深，不適宜使用換填處理，經(jīng)過設(shè)計(jì)院和業(yè)主、監(jiān)理的共同研究，決定使用水泥攪拌樁進(jìn)行處理。應(yīng)用水泥攪拌樁符合地基處理方案，需要合理調(diào)節(jié)水灰比，將水泥攪拌樁樁徑設(shè)置為0.5 m，樁間距設(shè)置為1.3 m，整個(gè)水泥攪拌樁呈正三角形布置。通常而言，在地基處理過程中，水泥攪拌樁應(yīng)進(jìn)入下臥持力層不小于0.5 m。復(fù)合地基樁頂處設(shè)置在0.5 m厚未篩分碎石墊層，并能夠在墊層頂面設(shè)置1層雙向土工格柵。土工格柵采用成品U型鋼釘固定，鋼釘間距在1 m左右。

具體來講，在該項(xiàng)目工程施工中，換填處理的碎石均采用未篩分碎石，并將粒徑控制在37.5 mm范圍內(nèi)，碎石中針片狀顆粒的總含量也應(yīng)當(dāng)控制在20%范圍內(nèi)，并且碎石中不應(yīng)有粘土塊、植物等有害物質(zhì)。未篩分碎石墊層顆粒的組成范圍如表1所示。

表1 未篩分碎石墊層顆粒組成范圍

土工格柵采用雙向聚丙烯土工格柵(GSL100/PP)。每延米極限抗拉強(qiáng)度不小于100 kN/m，標(biāo)稱抗拉強(qiáng)度下的伸長(zhǎng)率不大于10%，2%伸長(zhǎng)率時(shí)的拉伸力不小于30 kN/m，5%伸長(zhǎng)率時(shí)的拉伸力不小于59 kN/m。

中相砂墊層上設(shè)凸點(diǎn)鋼塑復(fù)合土工格柵，其縱、橫向拉伸屈服力不小于50 kN/m，屈服伸長(zhǎng)率不大于3%，結(jié)點(diǎn)極限剝離力不小600 kN，結(jié)點(diǎn)厚度不小于3.5 mm，單個(gè)網(wǎng)孔尺寸為12.5 mm×12.5 mm，幅寬6 m。

采用水泥攪拌樁復(fù)合地基方法具有多方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，不僅能夠有效帶動(dòng)大面積軟土地基自身承載性能的提高，而且還能夠有效減少沉降量，促使項(xiàng)目工程施工質(zhì)量得到保障。

在地基工程施工處理之前，施工作業(yè)人員需要結(jié)合項(xiàng)目工程施工方案，展開成樁試驗(yàn)，進(jìn)一步修正摻量及水灰比。施工作業(yè)人員在攪拌樁正式施工之前，需要對(duì)攪拌樁展開工藝性試驗(yàn)，確保試樁深度不小于設(shè)計(jì)值要求，以掌握適用該區(qū)段的成樁經(jīng)驗(yàn)及獲取各種操作技術(shù)參數(shù)，其中主要包括鉆機(jī)鉆進(jìn)與提升速度、單位時(shí)間的噴入量、攪拌速度、噴氣壓力等參數(shù)信息。在成樁試驗(yàn)施工期間，則需要嚴(yán)格按照試樁參數(shù)要求，合理把控噴漿量和攪拌速度，保證輸漿壓力穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)供漿。水泥攪拌樁施工時(shí)，還需要結(jié)合排水管線平面布置情況和縱斷面圖完成整個(gè)施工作業(yè)，避免由于施工不當(dāng)，造成樁體被挖除的問題，水泥攪拌樁平面布置如圖1所示。

圖1 水泥攪拌樁平面布置示意圖

確定攪拌的均勻性。通常而言，施工現(xiàn)場(chǎng)工藝性試驗(yàn)樁數(shù)應(yīng)當(dāng)在5根以上，成樁后樁身強(qiáng)度等級(jí)不小于設(shè)計(jì)要求，否則施工作業(yè)人員可以結(jié)合項(xiàng)目工程情況，靈活調(diào)整施工配合比。在正式進(jìn)行施工作業(yè)階段，需要結(jié)合樁長(zhǎng)、樁徑、間距等參數(shù)信息，進(jìn)一步明確水泥摻量和水灰比，從而展開地基處理。

地基處理時(shí)，施工作業(yè)人員先將施工場(chǎng)地清理干凈，并將各種施工設(shè)備準(zhǔn)備齊全，避免在施工中出現(xiàn)設(shè)備傾斜和移動(dòng)，并將機(jī)架和鉆桿的垂直度偏差控制在1%范圍內(nèi)，施工作業(yè)人員可以運(yùn)用吊錘完成垂直度的觀測(cè)工作，一旦發(fā)現(xiàn)垂直度偏差過大的情況，則需要在第一時(shí)間將鉆桿位置進(jìn)行調(diào)整[1]。

需要注意的是，在工程施工階段，需要嚴(yán)格按照試樁參數(shù)控制噴漿量和攪拌提升的速度，盡量采用連續(xù)施工作業(yè)的方式，并輸漿階段必須保證足夠的輸漿壓力。施工中應(yīng)當(dāng)結(jié)合施工場(chǎng)地實(shí)際情況，靈活調(diào)整噴漿量、攪拌提升速度，切實(shí)保障樁體質(zhì)量。而鉆機(jī)最佳提升速度應(yīng)當(dāng)處于0.8 m/min以內(nèi)。通常而言，在樁體施工一個(gè)月后，工作人員可以進(jìn)行填筑路堤等后續(xù)工作。

與此同時(shí)，應(yīng)當(dāng)合理把控?cái)嚢铏C(jī)提升速度、下沉速度，并能夠透過試樁，完成參數(shù)選擇，將其提升超出地面過程后，施工作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)放緩速度，避免速度過高影響樁頭質(zhì)量，待灰漿處于出口位置，將會(huì)進(jìn)行原位噴漿攪拌30 s。

2.2 全深度換填處理

采用全深度換填處理主要應(yīng)用于魚塘部位，通過排水、清淤、分層換填、分臺(tái)階碾壓等實(shí)現(xiàn)路床的穩(wěn)定性。通常而言，運(yùn)用換填法能夠取得較好的應(yīng)用效果，能夠較為廣泛地適用于多種淺層軟弱地基處理過程中，同時(shí)具有多方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。不僅能夠切實(shí)帶動(dòng)地基自身承載力的提高，而且還能夠切實(shí)減少沉降量，促使原本剛度不均勻的地基恢復(fù)均勻狀態(tài)。在地基處理過程中，需要施工作業(yè)人員及時(shí)挖除不良土質(zhì)，并能夠更換成為中粗砂，整體換填范圍則在坡腳線以外1 m左右。整個(gè)全深度換填處理，施工作業(yè)人員可以應(yīng)用分層壓實(shí)的原則，借助潔凈粗砂，并將分層厚度控制在10～20 cm左右，并確保粗砂壓實(shí)度能夠達(dá)成施工作業(yè)要求，為了切實(shí)保證排水效果、避免粗砂流失，施工作業(yè)人員可以運(yùn)用干砌片石防護(hù)的方法[2]。由此可見，全深度換填處理時(shí)，如果表層軟土厚度低于3 m，這種情況下便可以直接采用換填法完成淺層軟弱地基處理，采用淺層換填的施工方式，不僅可以提高承載力、減少沉降量，還可以靈活調(diào)整不均勻地基剛度。如果深度處于3 m以內(nèi)的土壤資源不佳，則需要及時(shí)挖除不良土質(zhì)，為了強(qiáng)化路基整體穩(wěn)定性和安全性，避免出現(xiàn)軟基處理不均勻沉降的問題，則可以在施工完成后于路床底部位直接加鋪一層雙向合成纖維土工格柵。

地基處理完成后，需要工作人員及時(shí)展開質(zhì)量檢測(cè)工作，首先，按照分層檢驗(yàn)的原則，每完成一項(xiàng)施工工序，就需要結(jié)合項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)要求，完成第三方質(zhì)量檢測(cè)工作，確保工程質(zhì)量符合驗(yàn)收的基本要求，一旦發(fā)現(xiàn)施工質(zhì)量不符合規(guī)格要求的情況，則需要及時(shí)停止當(dāng)前施工作業(yè)。其次，施工作業(yè)人員可以運(yùn)用灌砂法，從而完成壓實(shí)系數(shù)檢驗(yàn)，并積極應(yīng)用動(dòng)力觸探試驗(yàn)方法，從而實(shí)現(xiàn)施工土層的質(zhì)量檢測(cè)工作[3]。再次，在整個(gè)施工作業(yè)期間，工作人員應(yīng)當(dāng)全方位展開地基變形監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)地基變形情況，也能夠及時(shí)采取針對(duì)性措施，切實(shí)推進(jìn)工程施工質(zhì)量。

2.3 路基填筑

在路基施工之前，需要探明地下管線排列情況，特別是已經(jīng)遷移的地下管線，更需要加強(qiáng)保護(hù)，避免操作不當(dāng)，影響管線性能。在路基填筑施工期間，主要采取橫斷面全寬、縱向分層填筑的施工方式，從施工場(chǎng)地環(huán)境出發(fā)，如果原有施工地面處于高低不平的施工狀態(tài)，則可以從最低處慢慢開始展開分層填筑，再?gòu)膬蛇呴_始朝向中心區(qū)域完成填筑作業(yè)。為了達(dá)成路堤全斷面的壓實(shí)度，則需要在邊坡兩側(cè)各超填5 cm左右，實(shí)現(xiàn)刷坡整平的作用效果。路基填筑則需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況靈活設(shè)計(jì)施工方案，將挖掘機(jī)、推土機(jī)等多種設(shè)備整合到一起，基于路基填筑高度，明確后續(xù)施工方案。在路基填筑期間，如何選擇路基壓實(shí)機(jī)械，則需要從工程規(guī)模、場(chǎng)地要求、氣候環(huán)境變化等多種因素進(jìn)行一同考量。需要注意的是，在基坑回填施工期間，只有隱蔽工程驗(yàn)收合格，才可以展開后續(xù)工程施工，分層厚度大多設(shè)置在100～200 mm范圍，土方開挖也不能隨意進(jìn)行，嚴(yán)禁掏底開挖。在完成上述施工工序后，則可以在路面基層完成工程施工，先后進(jìn)行瀝青混合料攤鋪、初壓、復(fù)壓和終壓。

3 結(jié) 論

綜上所述，對(duì)大面積深厚回填地基處理方法展開分析具有十分重要的意義。軟土地基改良作為工程項(xiàng)目施工中的常見問題，如何有效提高地基強(qiáng)度、改善土質(zhì)環(huán)境，成為影響工程建筑質(zhì)量的主要問題，無論是應(yīng)用水泥攪拌樁復(fù)合地基處理，還是結(jié)合全深度換填處理，都需要根據(jù)工程地質(zhì)條件、環(huán)境要素、成本要求，合理選擇地基處理方法，在施工過程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，對(duì)樁長(zhǎng)、樁徑等因素進(jìn)行考量，切實(shí)優(yōu)化地基處理效果。在換填深度較大的地方使用水泥攪拌樁復(fù)合地基處理，能夠有效的節(jié)省時(shí)間，節(jié)約投資。