軟基礎(chǔ)浸水條件下道路基礎(chǔ)快速處理技術(shù)

趙振夫

（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司 河南鄭州 450000）

1 工程概況

巴基斯坦PKM 項(xiàng)目全長(zhǎng)1152km，北起重鎮(zhèn)白沙瓦，途經(jīng)“花園城市”伊斯蘭堡，南接巴基斯坦最大港口城市卡拉奇，是中巴經(jīng)濟(jì)走廊最大的交通基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，也是“一帶一路”的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。

M5 高速公路為PKM 高速公路中段，為蘇庫(kù)爾至木爾坦段，全長(zhǎng)392km，M5 項(xiàng)目（蘇庫(kù)爾—木爾坦段）采用EPC合同模式，中國(guó)建筑股份有限公司為總包方。中國(guó)水電第十一局負(fù)責(zé)M5 段的第6-1 標(biāo)段（K659+000～K686+300）和第5-1 標(biāo)段（K604+000～K610+800）施工，全長(zhǎng)共34.1km。該路段有2.2km 為軟基礎(chǔ)浸水路基施工段，正常填筑方量約30萬(wàn)方。

2 工程地質(zhì)條件

軟基礎(chǔ)浸水路基段落為印度河沖洪積平原地貌，路線沿印度河右岸一級(jí)階地展布，地形平坦開(kāi)闊。路線距印度河約5～9km，地面高程91～101.1m。地層為第四系全新統(tǒng)沖洪積層粉土、粉砂（Qal+pl），地表廣泛分部粉土，厚度0～3m，最厚達(dá)4.0m，下部為粉砂，松散粉砂層厚1～4m，下部稍密—密實(shí)狀，厚度大于50m。該路段水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，地下水主要類型為松散巖類孔隙水，受大氣降水補(bǔ)給及地表水補(bǔ)給，富水性較好。印度河為最低侵蝕基準(zhǔn)面。該段沿Panjnad 干渠平行展布，距線路主干線120～1200m，最遠(yuǎn)2000m，地下水受干渠水補(bǔ)給，地下水與干渠水水力聯(lián)系密切，地下水埋深較淺，一般在0～1.0m左右。

3 路基填筑面臨的問(wèn)題

（1）地下水位常年處于較高高程，汛期普遍高于原始地面，導(dǎo)致輪式運(yùn)輸設(shè)備及攤鋪碾壓設(shè)備無(wú)法進(jìn)行路基填筑。

（2）由于地下水位高，且施工區(qū)域?yàn)榇笃皆匦蔚孛?，無(wú)法采用常規(guī)的抽排水技術(shù)降低地下水位。

（3）若采用常規(guī)填筑及碾壓工藝時(shí)，均會(huì)出現(xiàn)地基層的反彈，無(wú)較大效果且不利于路基快速成型。

4 具體施工工藝說(shuō)明

4.1 施工流程

為快速保證路基成型且降低施工成本，選取當(dāng)?shù)貎?chǔ)量極為豐富的河灘細(xì)砂進(jìn)行路基的基礎(chǔ)填筑，路基兩側(cè)采用粘土填筑形成阻隔墻體，保證內(nèi)部填砂部分路基的整體性，快速進(jìn)行浸水路基的處理，形成輪式設(shè)備行走的施工平臺(tái)［1］，再正常進(jìn)行上部路基填筑。施工工序：修筑施工便道；進(jìn)行填筑范圍內(nèi)的原始地面清理；進(jìn)行路基邊線等基準(zhǔn)線的測(cè)量放樣；基礎(chǔ)面二次清理；第一層細(xì)砂平臺(tái)填筑；兩側(cè)阻隔墻體粘土填筑；第二層砂平臺(tái)填筑；第二層兩側(cè)阻隔墻體粘土填筑等。依此流程填筑。

4.2 施工過(guò)程描述

4.2.1 修筑施工便道

在道路填筑范圍兩側(cè)合適位置修筑臨時(shí)施工便道，作為場(chǎng)內(nèi)交通，施工便道的寬度以9m為宜，便道應(yīng)高出兩側(cè)地面50cm以上，以便道路不會(huì)過(guò)多地積水。

4.2.2 填筑范圍內(nèi)的原始地面清理

清除道路填筑范圍內(nèi)的一切雜物，包括房屋、樹(shù)木、植被、垃圾等。由于路基大部分處于浸水狀態(tài)，主要采用濕式推土機(jī)進(jìn)行原始地面的清理工作，清理過(guò)程中應(yīng)由專人進(jìn)行施工監(jiān)督，以免出現(xiàn)安全事故。

4.2.3 路基邊線等基準(zhǔn)線的測(cè)量放樣

根據(jù)原始地形測(cè)量和設(shè)計(jì)路面高程，確定路基填筑高度，并根據(jù)設(shè)計(jì)邊坡坡比和外擴(kuò)超填1.5m，放出道路中線、邊線、粘土阻隔墻與內(nèi)部砂土分界線位置，然后每20m 做一個(gè)標(biāo)記，以確定填筑邊線［2］，同時(shí)，為控制每層填筑高度，通過(guò)采用架立標(biāo)尺并結(jié)合儀器方式控制高程。

4.2.4 基礎(chǔ)面二次清理

對(duì)填筑邊線范圍內(nèi)的基層進(jìn)行再次清表，主要是清除樹(shù)根、草皮等，清理深度不小于20cm。

4.2.5 第一層細(xì)砂平臺(tái)填筑

（1）在道路縱向方向以100～150m 為一段，作為一個(gè)施工段落，每清理完成一段路基面，就立即開(kāi)始砂層的填筑。

（2）砂層平臺(tái)采用推土機(jī)進(jìn)行推平，共分為3層回填，3 層的厚度依次為50cm、50cm、25cm，最后形成1.25m厚的細(xì)砂平臺(tái)，以作為路基填筑平臺(tái)［3］。

（3）清表完成后，進(jìn)行第一層鋪填。在河灘采用裝載機(jī)或者反鏟進(jìn)行裝車，25t自卸車受料運(yùn)輸至填筑現(xiàn)場(chǎng)，從一端往另一端邊卸料、邊采用推土機(jī)推鋪填筑，虛鋪厚度控制在約60cm，并保證砂層填筑表面高程基本一致。由于砂料松散，車輛在上面行走時(shí)會(huì)導(dǎo)致陷車，因此，對(duì)于車輛無(wú)法直接到達(dá)理想卸料面的位置，在自卸車卸料完成后，通過(guò)SD22型推土機(jī)或者3m3裝載機(jī)送料到達(dá)填筑面。

（4）推土機(jī)或者裝載機(jī)粗平后，采用20t 灑水車灑水，使所填筑砂料通過(guò)自身水密性能具備一定承載力，然后采用平地機(jī)對(duì)填筑砂料進(jìn)行精準(zhǔn)平整，并清除多余砂料至虛鋪厚度約57cm。

（5）精準(zhǔn)平整完成后，灑水車?yán)^續(xù)均勻?yàn)⑺了钪?xì)砂比最優(yōu)含水率多1%～2%，然后采用20t 光輪壓路機(jī)碾壓，碾壓流程依次為：靜壓2 遍、弱振2 遍、強(qiáng)振1～3 遍、靜壓2 遍（1 來(lái)回為1 遍），直到砂層壓實(shí)度達(dá)到91%以上。

（6）按照上續(xù)方法，繼續(xù)填筑第2層和第3層，直到細(xì)砂層填筑完成，為后續(xù)上部路基填筑提供一個(gè)可供走行的、穩(wěn)固的施工作業(yè)平臺(tái)。此兩層粗平前虛鋪厚度分別為60cm 和31cm，精平前的厚度分別為57cm 和28.5cm。填筑砂層前，優(yōu)先填筑砂層兩側(cè)的粘土隔墻，在最底部的砂層填筑時(shí)，同時(shí)埋設(shè)塑料排水管。

4.2.6 粘土隔墻填筑施工

每層路基先填筑兩側(cè)粘土隔墻、后填筑內(nèi)部細(xì)砂層，每層的粘土隔墻松鋪厚度與填砂路基松鋪厚度一致。通過(guò)自卸車將粘土運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)、按照網(wǎng)格化布料，由推土機(jī)、平地機(jī)攤鋪整平，壓路機(jī)進(jìn)行碾壓密實(shí)。隔墻采用粘土，寬度超過(guò)2.5m，外側(cè)超填1～1.5m、內(nèi)側(cè)超填0.3m，以保證路基壓實(shí)度要求。內(nèi)側(cè)超填部分在填筑細(xì)砂前掛線用平地機(jī)切除，確保隔墻粘土和填砂路基結(jié)合部分緊密相接。且在內(nèi)部砂層填筑時(shí)，對(duì)土砂分界線進(jìn)行重點(diǎn)碾壓，確保道路基礎(chǔ)的整體固結(jié)性能和整體強(qiáng)度［4］。

5 施工工藝特點(diǎn)

目前，國(guó)內(nèi)外公路對(duì)于軟基礎(chǔ)浸水條件路基施工，比較常規(guī)且傳統(tǒng)的施工方法主要有排水固結(jié)法和土方換填法。

排水固結(jié)法：其是對(duì)天然地基，或先在地基中設(shè)置砂井（袋裝砂井或塑料排水帶）等豎向排水體，然后根據(jù)建筑物本身重量進(jìn)行加載；或在建筑物建造前在場(chǎng)地上先行加載預(yù)壓，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時(shí)強(qiáng)度逐步提高的方法。此法需布置大量降水設(shè)施抽排地下水，使地下水位降低，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備清基碾壓后不反彈。此種方法工藝復(fù)雜、費(fèi)用較高，且基面處理耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。

土方換填法：對(duì)于軟基礎(chǔ)浸水條件下的路基，可以進(jìn)行土方換填，換填一些空隙率大、低壓縮性的材料，從而改善路基土承載力低的特點(diǎn)。常用的有換填建筑垃圾，如城市拆遷的建筑垃圾、工廠的粉煤灰及爐渣廢料，或者用級(jí)配砂石、石渣、灰土、水泥土等材料進(jìn)行置換和基礎(chǔ)處理，然后再進(jìn)行填筑。土方換填的方法需要工程就近有充足的巖石、白灰、水泥等材料，對(duì)于巖石需要一定的級(jí)配，對(duì)于白灰和水泥，需要與土方摻拌，另外，這些材料購(gòu)買一般均需要花費(fèi)大量費(fèi)用，造價(jià)較高，對(duì)道路經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響較大。

本技術(shù)采用當(dāng)?shù)貎?chǔ)量豐富的河灘細(xì)砂填筑形成1.25m 厚的基礎(chǔ)細(xì)砂平臺(tái)，兩側(cè)布置寬度不小于2.5m的粘土隔墻+底部間隔3～7m設(shè)置一層φ120mm的塑料排水管，完成軟基礎(chǔ)浸水條件下的路基基礎(chǔ)快速處理［5］，為上部路基填筑創(chuàng)造便利的施工條件，相較前兩種做法，優(yōu)勢(shì)明顯，具體如下。

（1）由于該類河灘細(xì)砂當(dāng)?shù)厝撕苌偈褂?、且料源充足，無(wú)需購(gòu)買，僅需花費(fèi)機(jī)械設(shè)備運(yùn)輸費(fèi)用，因此，成本投入低、施工準(zhǔn)備周期短，且無(wú)需進(jìn)行二次加工處理，直接投入使用即可。

（2）利用細(xì)砂自身密水性、低壓縮性和不溶水性特點(diǎn)，在細(xì)砂平臺(tái)施工過(guò)程中易于成型且不出現(xiàn)基礎(chǔ)反彈，細(xì)砂平臺(tái)壓實(shí)度控制在91%以上，保證了施工質(zhì)量，縮短了路基基面處理的時(shí)間、施工成果見(jiàn)效快。

（3）只進(jìn)行簡(jiǎn)單明水抽排，不進(jìn)行路基降水，減少了采用路基降水時(shí)所需的抽排設(shè)備，降低了施工成本，施工時(shí)間也相對(duì)較短；也不采用石渣、白灰、水泥等進(jìn)行路基土摻拌處理，施工投入少、施工周期短。

（4）由于工程所在區(qū)域周圍當(dāng)?shù)卮迓涿芗?，采用?xì)砂進(jìn)行路基處理，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，若采用白灰、水泥摻拌，勢(shì)必會(huì)增加環(huán)境污染及當(dāng)?shù)卮迓淇諝馕廴尽?/p>

6 設(shè)備與儀器

6.1 試驗(yàn)檢測(cè)方面

6.1.1 檢測(cè)項(xiàng)目及儀器

（1）室外壓實(shí)度檢測(cè)：采用電子秤、灌砂法密度儀、核磁密度儀。（2）室外高程檢測(cè)：采用水準(zhǔn)儀。（3）室內(nèi)檢測(cè)儀器包括標(biāo)準(zhǔn)篩、液塑限測(cè)定儀、擊實(shí)儀、CBR 檢測(cè)儀。

6.1.2 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范

（1）壓實(shí)度：設(shè)計(jì)值為91%，檢測(cè)頻率為50m 一個(gè)點(diǎn)位。（2）含水率：最優(yōu)含水率為13%～14%，檢測(cè)頻率為50m一個(gè)點(diǎn)位。（3）標(biāo)高：符合方案要求，檢測(cè)頻率為50m一個(gè)點(diǎn)位。

6.2 施工機(jī)械設(shè)備

施工所需的機(jī)械設(shè)備如表1所示。

表1 施工機(jī)械設(shè)備

7 質(zhì)量控制措施

（1）首先應(yīng)在砂場(chǎng)進(jìn)行填料的篩選，含有樹(shù)根、雜草、垃圾的填料不得用于基礎(chǔ)處理，料場(chǎng)可采用人工輔助機(jī)械設(shè)備進(jìn)行初步的填料篩選。

（2）若砂場(chǎng)位置不同，或者砂料質(zhì)量不均等，施工過(guò)程中將不易對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行控制，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的收斂性將產(chǎn)生較大影響，因此，在施工中應(yīng)該盡量避免砂土混填。

（3）砂的含泥量應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，以不超過(guò)6%為宜，否則將影響路基基礎(chǔ)的處理質(zhì)量。在砂場(chǎng)出現(xiàn)的淤泥團(tuán)，禁止運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。在施工前，應(yīng)對(duì)不同料場(chǎng)或者不同區(qū)域的砂樣送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)定含泥量，試驗(yàn)符合條件后才允許運(yùn)砂進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。某些時(shí)候可采用手工試驗(yàn)法，即在施工中，將砂抓在手里，放開(kāi)后手中沒(méi)有沾有泥的為凈砂。

（4）成型砂層應(yīng)保持一定的含水量，不然因天氣干燥會(huì)造成路基松散，會(huì)對(duì)車輛行駛造成影響，造成施工困難，不利于上部路基填筑［6］。特別是上表面在施工過(guò)程中可能失水過(guò)快，多呈干燥狀，在施工車輛與施工機(jī)械設(shè)備的作用下，在頂層產(chǎn)生碾壓與擾動(dòng)而引起該層填料松散，因此，在鋪筑下一層時(shí)，應(yīng)對(duì)該層重新補(bǔ)水碾壓。

8 結(jié)語(yǔ)

2017年4～6月，項(xiàng)目采用該技術(shù)快速完成了軟基礎(chǔ)浸水條件下的路基快速處理，2018年一季度該段路床施工完成，2019年二季度路面完成施工。整個(gè)施工過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)路基變形、反彈等現(xiàn)象，表明該技術(shù)獲得了成功的應(yīng)用。

中國(guó)沿海地區(qū)、中東地區(qū)大量國(guó)家地勢(shì)平坦，地下水位高，公路、高速公路等建設(shè)時(shí)，均遇到高地下水位路基處理問(wèn)題。如果采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行處理，則耗時(shí)耗費(fèi)，極不劃算，而采用該技術(shù)則顯得既經(jīng)濟(jì)又可行。因此，此種方法將成為此類路段處理的一種非常好的值得推薦的方式。