垃圾填埋場上的公路路基處治方案研究

文/王昭

本文針對公路路線經(jīng)過垃圾填埋場上路基的處治方案進行研究，結(jié)合擬建項目的工程特點，在進行多方案定性和定量比選的基礎上，提出了采用CFG樁+樁帽+褥墊層進行垃圾填埋場路基處治方案。通過試樁確定相關施工參數(shù)，從施工完成后的處治效果和工后沉降觀測結(jié)果來看，各項指標均能滿足二級公路的要求，采用CFG樁處治方案具有可實施性和經(jīng)濟性，對此類公路路基穿越垃圾填埋場的路基處治方案具有參考意義。

一、項目概況

某山嶺重丘區(qū)二級公路路線長19.75km，路基寬15.0m，設計速度為60km/h，汽車荷載等級為公路-Ⅰ級。其中K10+485～K10+565段路基以挖方形式通過，挖方高度為2.79～4.49m。公路左側(cè)為山體。右側(cè)為移民搬遷安置區(qū)，最近一棟建筑物距離道路邊線僅17.5m。根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告揭示，K10+485～K10+565段經(jīng)過一處垃圾填埋場，路基底部有5.5m～22.5m厚度不均勻的填埋垃圾，從地質(zhì)鉆孔來看，填埋垃圾以生活垃圾為主。在道路荷載作用下，地基承載力不能滿足二級公路使用要求，且后期路基工后沉降較大，會影響公路的正常使用，威脅公路的運營安全。

二、垃圾填埋場資料

（1）垃圾填埋場工程資料。結(jié)合垃圾填埋場相關工程資料，該垃圾填埋場位于某地城南一沖溝內(nèi)，垃圾填埋場占地約44.5畝，垃圾填埋場于1998年投入運行，2001年堆滿，為防止填埋垃圾造成二次污染和爆炸，須進行封場處理。封場處理工作于2002年6月完成，至今已有20年。（2）垃圾填埋場分布范圍。地質(zhì)勘察階段，對K10+485～K10+565段路基布設了24個鉆孔，完成勘探進尺約360m，根據(jù)鉆孔結(jié)果，整個垃圾填埋場底部地形起伏較大，導致揭露出來的垃圾土厚度不一，整體厚度變化較大。垃圾填埋場垂直路線方向穿過，路線方向約80m 范圍內(nèi)均揭露有填埋垃圾存在，整個路基寬度范圍內(nèi)均有分布，鉆孔揭示最大垃圾土厚度為22.5m，最小垃圾土厚度為5.5m，厚度不均勻且起伏較大。（3）地質(zhì)勘察資料。從鉆孔圖來看，垃圾填埋場在該段路基下以生活垃圾為主，建筑垃圾較少，僅少量孔夾雜有建筑垃圾，組成雜亂，有塑料袋、生活廢棄物、腐殖物、局部夾雜有磚塊等建筑垃圾?？辈炱陂g地表水系不發(fā)育，地下水埋藏較深，可不考慮地表水和地下水對本項目的影響。根據(jù)鉆探結(jié)果顯示，該段落為垃圾填埋場填埋垃圾厚度在5.5m～22.5m之間，垃圾土上部為人工填土層，推測為垃圾填埋場封場時設置的黏土防滲層。結(jié)合地質(zhì)勘察報告及現(xiàn)場調(diào)查，該段垃圾填埋區(qū)主要以生活垃圾為主，平均厚度14米，最大厚度22.5米，根據(jù)動探原位測試，動探擊數(shù)在10擊以下。填埋垃圾呈黑色、黑灰色，結(jié)構(gòu)松散，均勻性差，力學性能差，壓縮性高，抗剪強度和承載力低，極易發(fā)生工后沉降和不均勻沉降，在垃圾填埋場修建道路應嚴格控制沉降變形。

三、路基處治方案對比分析

為了確保公路建成后行車安全與舒適，針對擬建項目特點、現(xiàn)場地形、施工進度情況，查閱相關標準規(guī)范及類似垃圾填埋場的處治經(jīng)驗，公路路基下垃圾填埋場的處治主要有以下三種處治思路：①改線方案；②清除換填方案；③處治方案。①改線方案。本項目左側(cè)為山體，右側(cè)為居民區(qū)，若采用改線方案，路線往左側(cè)偏移，會對左側(cè)山體進行開挖，最大開挖高度達34.5m，路基挖方大量增加且需增加大量新增用地；路線往右側(cè)偏移，會不可避免對現(xiàn)狀移民搬遷安置房進行拆遷，拆遷面積約5500m2，拆遷面積大且社會影響較大。不管是改線往左側(cè)對山體大規(guī)模的開挖還是改線往右側(cè)對移民搬遷安置區(qū)的拆遷，都會使工程造價大幅增加，改線條件可實施性較小。②清除換填方案。若采取對公路路基下垃圾填埋場填埋垃圾全部清除，重新回填路基填料的處治方案可以從根本上解決后期工后沉降的問題，但由于填埋垃圾厚度較深，采取清除換填方案容易帶來二次污染，清除的填埋垃圾還需進行二次轉(zhuǎn)運和處理、施工周期長、施工風險高等一系列問題，故本項目不適合采用清除換填方案。③處治方案。既有垃圾填埋場上的公路路基處治方案主要有兩種，一是采用路基處治方案，二是采用橋梁跨越方案。路基處治方案又有換填、強夯、樁基礎等處治方案，結(jié)合本項目的工程特點、現(xiàn)場地形地貌、周邊環(huán)境條件、施工難易程度、工程造價等因素綜合擬定了三個比選方案，分別是方案一：CFG樁+樁帽+褥墊層處治；方案二：PC管樁+樁帽處治；方案三：橋梁（4×20m T梁）跨越方案。綜上，這三個方案均能滿足垃圾填埋場下地基處治的要求，采用橋梁跨越方案可以從根本上解決垃圾土地基工后沉降的問題，但橋梁跨越方案工程造價遠高于CFG樁處治方案和PC管樁處治，對資金受限的本項目無疑不具有經(jīng)濟性；采用PC管樁處治方案能保證沉樁質(zhì)量，PC管樁也能在工廠預制好運至施工現(xiàn)場，施工效率大大提高，但采用PC管樁可能會擠壓周圍土體進而擠壓道路右側(cè)移民搬遷安置區(qū)邊坡，對移民搬遷安置區(qū)建筑物有一定的安全隱患，且工程造價較CFG樁高[1]。結(jié)合公路等級、經(jīng)濟性、垃圾填埋場填埋垃圾厚度、施工條件等因素，本項目設計方案推薦采用CFG樁+樁帽+褥墊層進行處治。選擇該方法處治垃圾填埋場地基可以達到技術上合理可行、造價上投資最省的目的。

表1 處治方案經(jīng)濟技術比選表

四、設計方案

CFG樁地基處理包括CFG樁樁身、樁帽（筏板）、褥墊層等幾部分組成。CFG樁結(jié)構(gòu)型式主要有CFG樁+筏板、CFG樁+樁帽+褥墊層兩種。本工程擬采用CFG樁+樁帽+褥墊層進行路基底部填埋垃圾處治。CFG樁成樁直徑500mm，按等邊三角形布置，CFG樁應全部穿過填埋垃圾土層進入持力層，通過計算確定樁間距采用1.5米，并進行沉降和穩(wěn)定性計算，在此基礎上提出單樁和復合地基承載力及檢測要求。為進一步增強路基加固效果，在CFG樁樁頂設置Φ100cm 的圓柱體樁帽形成擴大樁頭，CFG樁樁帽采用C30鋼筋混凝土。在CFG樁樁頂設置50cm厚級配碎石褥墊層并鋪設一道土工格柵，在路床中部、頂部再設置兩道土工格柵，以提高路基整體性減小后期路基的不均勻沉降。

五、試樁試驗

本項目結(jié)合項目周邊環(huán)境要求、施工工期等因素采用長螺旋鉆管內(nèi)泵壓施工。CFG樁在大面積正式施工前應進行試樁工作，以校驗各設計施工參數(shù)，考核施工設備的性能，為正式施工提供依據(jù)。針對確定的CFG樁處治方案隨機選取了5棵樁進行了試樁試驗，結(jié)合現(xiàn)行的標準、規(guī)范、規(guī)程對CFG樁基樁承載力、樁身完整性及沉樁質(zhì)量進行檢測，檢測指標包括28d無側(cè)限抗壓強度、低應變動力檢測樁身完整性、單樁承載力特征值、復合地基承載力等指標。

試樁檢測結(jié)果如表2所示。根據(jù)試樁檢測結(jié)果，采用CFG樁對垃圾填埋場地基進行處治，各項檢測指標均能滿足設計要求。

表2 試樁檢測結(jié)果

六、CFG樁動態(tài)施工

從試樁檢測結(jié)果來看，各項檢測指標均能滿足設計要求，可大面積施工。但由于垃圾填埋場填埋垃圾結(jié)構(gòu)松散、均勻性差、垃圾厚度起伏較大，導致在施工中存在諸多不確定因素，因此針對垃圾填埋場CFG樁的施工采取動態(tài)施工的原則。施工時，應先選擇補充勘察鉆孔周邊的區(qū)域進行地層參數(shù)復核；施工過程中，施工單位需逐孔做好土層記錄，以便為動態(tài)調(diào)整CFG樁樁長和控制工程造價提供依據(jù)；CFG樁必須全部穿過垃圾土進入持力層以確保工程質(zhì)量。CFG樁施工完成后，還應隨機抽取一定數(shù)量的CFG樁進行檢測，保證處治完成后的地基能滿足本工程使用要求。待路床層施工完成后，還應在路床頂面按照公路路基設計及驗收規(guī)范要求對路床頂面彎沉值進行檢測。本工程于2020年3月開始施工CFG樁，4月初完成施工，6月底通車，通車至今已三年，從施工完成后的處治效果和工后沉降觀測結(jié)果來看，各項指標均能滿足二級公路的要求，通車至今工后沉降變形較小。

七、結(jié)論

由于垃圾填埋場填埋垃圾厚度起伏較大，均勻性較差，承載力較低，工程特性較差，在既有垃圾填埋場上新建公路路基會引起地基承載力不足、沉降變形，導致公路路基發(fā)生失穩(wěn)破壞，最終會對公路后期運營造成不均勻沉降等安全隱患。選擇合適的處治方案對公路后期運營安全具有重要意義，本文結(jié)合垃圾填埋場垃圾土特性以及擬建項目工程特點通過定性和定量比選了幾種處治方案，選擇的CFG樁+樁帽+褥墊層的處治方案從技術上解決了公路建成后沉降變形的問題、在投資上也達到了造價最省的目的，從施工至通車兩年來，處治效果也達到了工程預期。C

引用出處

[1]張曉峰,趙雙喜,趙俊茗等,高速公路基底垃圾填埋處治方案比選[J].山西建筑,2021,47(16):119-120；