宋艷清
(天津市房屋質(zhì)量安全鑒定檢測(cè)中心,天津 300000)
天津?yàn)I海地區(qū)地下水位高,地下存在軟弱的海相淤泥或淤泥質(zhì)土層,厚度達(dá)數(shù)米至十幾米,給道路的設(shè)計(jì)、施工帶來(lái)很大的困難。為保證軟土路基承載力、沉降等滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范的要求,需要對(duì)路基進(jìn)行處理。
天津?yàn)I海地區(qū)某公路,道路等級(jí)為一級(jí),雙向八車(chē)道,計(jì)算行車(chē)速度為60Km/h。根據(jù)勘察報(bào)告,場(chǎng)地埋深25.0m深度范圍內(nèi),地基土按成因年代可分為以下4層,自上而下依次為:
1.1 人工填土層,厚度1.00~3.10m,軟塑狀態(tài),主要由粉質(zhì)黏土、黏土、淤泥質(zhì)土質(zhì)組成,屬高壓縮性土。
1.2 全新統(tǒng)中組海相沉積層,厚度16.00~18.00m,該層從上而下可分為3個(gè)亞層。第一亞層,粉質(zhì)黏土:厚度為2.50~4.50m,流塑~軟塑狀態(tài),屬中~高壓縮性土,fa=90KPa,Es=3.5Mpa;第二亞層,淤泥質(zhì)黏土、軟黏土:厚度為10.90~12.80m,流塑~軟塑狀態(tài),屬高壓縮性土,fa=75KPa,Es=2.6Mpa;第三亞層,粉質(zhì)黏土:厚度為1.20~2.20m,軟塑狀態(tài),屬中壓縮性土。fa=105KPa,Es=4.5Mpa。
1.3 全新統(tǒng)下組沼澤相沉積層,厚度1.00~2.20m,主要由粉質(zhì)黏土、黏土組成,軟塑~可塑狀態(tài),屬中壓縮性土。fa=120KPa,Es=5.3Mpa。
1.4 全新統(tǒng)下組陸相沖積層,本次勘察未穿透此層,揭露最大厚度5.50m,主要由粉質(zhì)黏土組成,可塑狀態(tài),屬中壓縮性土,fa=130KPa,Es=6.2Mpa。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求,該公路容許的工后沉降30cm,由于地下存在較深的軟土層,不能滿足設(shè)計(jì)要求,為保證地基強(qiáng)度避免沉降過(guò)大,必須采取措施來(lái)增強(qiáng)土基強(qiáng)度和地基承載力,需對(duì)路基進(jìn)行處理。
針對(duì)該公路的地質(zhì)條件,從處理方法適用性、施工條件、工期進(jìn)度、工程造價(jià)等多方面進(jìn)行分析比較:
2.1 換填墊層法,適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、雜填土地基及溝渠、魚(yú)塘等的淺層處理。該公路地基軟土分布廣,厚度達(dá)到15m以上。采用換填墊層法施工簡(jiǎn)便,不需要特殊的機(jī)械設(shè)備,工期短,造價(jià)低、見(jiàn)效快,可大規(guī)模的采用。
2.2 排水固結(jié)法,適用于含水量高、空隙比大、強(qiáng)度低、滲透系數(shù)和固結(jié)系數(shù)均較小的粘性土的加固。在能提供足夠預(yù)壓期的前提下,該公路路地基軟土可采用排水固結(jié)法進(jìn)行加固,該方法施工復(fù)雜,處理周期較長(zhǎng)。
2.3 石灰樁法,適用于含砂量低,沒(méi)有滯水砂層的雜填土地基或軟粘土地基。該公路地基軟土厚度大,土質(zhì)多為淤泥質(zhì)粘土及粉質(zhì)粘土,土粒以細(xì)小的粘粒為主,含水量高,前30m范圍內(nèi)無(wú)成層分布的粉砂層,適用石灰樁的應(yīng)用,該方法成本較高。
2.4 水泥攪拌樁法,適用于正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無(wú)流動(dòng)地下水的飽和松散砂土等地基。該公路地基軟土以淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土為主,天然含水量大都介于30%~40%之間,塑性指數(shù)主要介于15~20之間,PH值介于7.0~9.0之間,較為適合采用水泥攪拌樁處理軟基,該方法成本過(guò)高。
2.5 土工合成材料法,采用土工格柵加填料形成的夾層結(jié)構(gòu)能較好的解決地基上壓實(shí)、改變軟基的破壞形式、提高軟基承載力的問(wèn)題。土工合成材料與其它軟基加固方法結(jié)合使用,充分發(fā)揮不同加固方法的優(yōu)點(diǎn),使得軟基處理取得更為理想的效果。該公路軟基處理方式的選擇應(yīng)充分利用土工合成材料的優(yōu)良特性,提高軟基處理效果。
經(jīng)以上綜合比較分析,決定采用淺層換填結(jié)合土工合成材料處理措施,并根據(jù)根據(jù)車(chē)輛荷載作用深度確定換填深度。由于該公路路基填土層以下均為海相沉積軟土,且該公路通行的大型重載車(chē)輛較多,為加強(qiáng)承托層的整體性,路基處理采用兩層鋼塑土工格柵。
該公路處理措施如下:挖除既有填土至路面結(jié)構(gòu)以下1.4m,整平壓實(shí),然后通鋪兩層竹笆,再通鋪一層高強(qiáng)經(jīng)編復(fù)合土工布;填筑60cm山皮土并壓實(shí)作為承托層,然后在山皮土頂通鋪一層鋼塑土工格柵,再填筑40cm山皮土;土工格柵在山皮土頂面反包2m,在山皮土頂通鋪一層鋼塑土工格柵,然后鋪筑40cm厚碎石;土工格柵在碎石頂面反包2m,然后在碎石上通鋪一層防水土工布(兩布一膜形式),最后施作路面結(jié)構(gòu)。
該公路按以上處理方案進(jìn)行施工,對(duì)路基的彎沉值、運(yùn)營(yíng)階段的沉降進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果如下:
(1)彎沉值檢測(cè):路基施工完成后,對(duì)路基頂面回彈彎沉值進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)方法采用貝克曼梁法,共檢測(cè)60點(diǎn),回彈彎沉值在 180~220(0.01mm)之間,滿足設(shè)計(jì)要求。
(2)工后沉降觀測(cè):公路施工完成后運(yùn)營(yíng)期間,沿公路每隔300米布設(shè)一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)位(共計(jì)11個(gè)觀測(cè)點(diǎn)),觀測(cè)周期為6個(gè)月,各觀測(cè)點(diǎn)累積沉降量在1.2cm~2.5cm之間。
天津?yàn)I海地區(qū)土質(zhì)軟弱,對(duì)于沉降控制不是比較嚴(yán)格的公路路段,可采用淺層換填與土工合成材料結(jié)合處理方法。該方法能很好的滿足公路對(duì)路基強(qiáng)度及工后沉降的要求,同時(shí)施工簡(jiǎn)便,工期短,造價(jià)低、見(jiàn)效快,可大規(guī)模使用。
[1]地基處理手冊(cè)編委會(huì).地基處理手冊(cè)[M].2版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2000,33-52.