砂礫墊層處理軟基的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

1.0工程概況

廊泊公路是廊坊市通往南部地區(qū)的重要干線公路，也是沿線地區(qū)溝通天津、滄州等地的重要通道。廊泊公路廊坊市南出口至保津高速段是廊泊公路的一部分，是京津塘、保津和石黃三條高速公路的重要連接線，也是廊坊市公路網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的主骨架公路之一。設(shè)計(jì)總里程全長(zhǎng)41.768Km，均采用部頒平原微丘一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)時(shí)速為100Km/h。路線自大王務(wù)村南的北小埝（樁號(hào)K5+010）進(jìn)入永定河泛區(qū)，沿舊路行進(jìn)至南辛莊村北處改走新線，跨越北遙堤（樁號(hào)K17+800）后走出泛區(qū)，泛區(qū)段長(zhǎng)12.77Km。泛區(qū)地層為近洪積區(qū)、湖沼堆積，第四系湖海沉積相地質(zhì)，區(qū)域淺層地下水為第四系松散層孔隙水，水位埋深基本在2.80～4.35m間，水位埋深受季節(jié)、氣候、降水等因素影響而有所變化。持力層大致分為3層，第一層為表面耕植土，平均厚度約0.4m；第二層為黃色亞砂土，軟塑至硬塑狀態(tài)，平均厚度0.3～4.0m，承載力為130KPa；第三層為褐灰色亞粘土，軟塑，局部硬塑，夾粘土薄層，平均厚度3.3m，承載力120KPa。

廊泊公路的泛區(qū)段路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高度為26cm厚水泥混凝土路面+18cm厚石灰粉煤灰碎石，二灰碎石路基淺埋在第二層土上，路床地基之上為30cm厚隔離墊層。去年第一工期時(shí)間，第一公路工程公司在泛區(qū)段永定河大堤北側(cè)K15+345——K17+240段長(zhǎng)1895m范圍內(nèi)公路工程和涵洞工程不同程度地遇到故河道、暗溝、枯井、村落遺址、軟土等異常地基。異常地基沒(méi)有規(guī)律，故河道開(kāi)挖后暴露的是松軟的含水量達(dá)48%的粘土軟基，深度較淺，厚度一般在0～1.3m之間，深淺分布不規(guī)律，是地基處理的難點(diǎn)。所以整段地基都需要進(jìn)行這方面處理。軟基數(shù)據(jù)見(jiàn)表1.1。

表1.1 軟基探坑位置及標(biāo)高、厚度資料

2.0為什么選用砂礫墊層

上述地基中出現(xiàn)的暗浜、軟基除少量小于0.25m深，且部分小段工程量可以挖除外，其余全部用砂礫墊層處理。這是因?yàn)椋?o:p>

2.1第二層的地耐力最大，但只平均0.67m厚度，往下是0.8m的軟弱層，而采用擠密石灰樁基，又不經(jīng)濟(jì)；采用換填土，除耽誤工期外，幾十萬(wàn)方廢棄土及好土的處置將是不可思議的事情。

2.2因?yàn)榈谌龑诱惩僚c砂礫墊層的壓縮模量都在5～15 KPa之間，局部地基處理后涵洞不會(huì)造成不均勻沉降。

2.3類似軟基的處理，有的在基槽中拋填毛石，有的采用充填黃砂和石子的方法，但單純的砂、石料體空隙率較大，很難搗實(shí)，導(dǎo)致涵洞及路基產(chǎn)生較大沉降量及不均勻沉降。采用人工級(jí)配的砂礫，不僅克服了上述缺點(diǎn)，而且經(jīng)過(guò)處理的地基的抗剪能力也大大增強(qiáng)，同時(shí)原材料廣泛，運(yùn)距也近。

2.4如果采用灰土處理，雖然經(jīng)濟(jì)，但當(dāng)?shù)卣惩岭y與石灰摻和拌勻，技術(shù)難度較大，無(wú)法保證施工質(zhì)量，容易耽誤工期，受季節(jié)影響，不能及時(shí)晾曬。

3.0處理地基的挖深與探寬的原則及設(shè)計(jì)、實(shí)踐

地基的挖深與挖寬的原則：①滿足附加應(yīng)力擴(kuò)散的要求；②防止側(cè)面土向外擠出；③地基中不留雜填土、粉砂等。

軟土、故河道、暗溝、雜填土等完全清除后。當(dāng)深度H>0.8m時(shí)，砂礫墊層與地基土進(jìn)行踏步搭接。土力學(xué)研究的結(jié)果，雖然表明二灰碎石剛性基礎(chǔ)的附加應(yīng)力擴(kuò)散角α=22o，但目前還缺乏可靠的理論方法計(jì)算砂礫墊層的寬度B’=B+2Htgα計(jì)算（B’、B、H及α見(jiàn)圖3.1所示），如果兩邊是好的持力層土?xí)r，α取30o，如果四周都是回填土?xí)r，α取45o，以保證砂礫墊層受壓后側(cè)面不向外擠出。

樁號(hào)K17+070、K17+150、K17+200三處1—4.0m現(xiàn)澆板暗涵洞工程地基處理比較復(fù)雜，基坑的現(xiàn)場(chǎng)鑒別檢驗(yàn)是該工程地基處理的關(guān)鍵，也是難點(diǎn)。因?yàn)楹辞昂髢蓚?cè)重力式涵墻身位置軟基是分布及厚度都不均勻的含水量52%的夾有薄泥炭層的粘土，在濕潤(rùn)狀態(tài)下與粉質(zhì)粘土分界不明顯。為把握起見(jiàn)，根據(jù)膨脹土失水收縮的性質(zhì)，一般挖開(kāi)基坑3～5天后，裂縫則小得多，為了保證基礎(chǔ)受荷載后沉降均勻，把地基挖深晾曬處理，每隔1天檢查含水量，之后反復(fù)翻耕晾曬壓實(shí)，同時(shí)摻加少量砂礫，砂礫墊層必須入老土0.2m，以保證兩者牢固結(jié)合，直到監(jiān)理工程師檢測(cè)含水量符合要求，再壓實(shí)，壓實(shí)度要求達(dá)到95%以上，然后分兩層做厚0.6m的砂礫墊層及0.2m厚素混凝土隔離墊層，實(shí)踐證明這樣處理完全可以做到。通過(guò)工程實(shí)踐，這樣處理能夠達(dá)到預(yù)想的地基承載力200KPa以上要求。

本段道路去年提出切合實(shí)際的砂礫墊層施工方法，施工單位進(jìn)行500m實(shí)驗(yàn)段，通過(guò)數(shù)據(jù)分析研究證明這樣處理后的地基達(dá)到路基承載力要求，通過(guò)施工單位春季施工的努力合作，公路路床軟基的處理非常及時(shí)，各道工序嚴(yán)格按設(shè)計(jì)施工，通過(guò)砂礫墊層標(biāo)高復(fù)測(cè)、二灰碎石層標(biāo)高復(fù)測(cè)，路基沒(méi)有沉降現(xiàn)象。

4.0砂礫墊層的施工方法

砂礫墊層目的是把原始軟土地基配合砂礫形成一個(gè)人工密實(shí)的整體。原材料要求用中砂，含泥量小于3%，水?dāng)嚢瑁粩嚢杈鶆虻纳暗[分層鋪筑在挖好的基槽（坑）內(nèi)，每層虛鋪厚度0.2m，用平板式振搗器振搗至不再下沉，然后再逐次鋪筑上一層，施工順序先深后淺的原則，分段施工時(shí)，接茬處作成斜坡，每層錯(cuò)開(kāi)寬出0.5～0.8m。砂礫墊層施工完畢，立即進(jìn)行混凝土隔離墊層施工，以防地基擾動(dòng)。

5.0結(jié)語(yǔ)

截至工程竣工，已經(jīng)完工的三道涵洞沉降均勻，路基穩(wěn)定，完全達(dá)到設(shè)計(jì)及施工的安全要求，為砂礫墊層處理軟基的應(yīng)用提供了一個(gè)非常成功的經(jīng)驗(yàn)；實(shí)踐證明這一方法成功應(yīng)用于土木工程的地基處理，在公路橋梁工程中的推廣應(yīng)用同樣會(huì)節(jié)省投資，大大縮短工期，有效地節(jié)約成本，從而得到業(yè)主的好評(píng)。