趙福寧，趙雨軍

(中鐵十五局集團(tuán)第七工程有限公司，河南洛陽(yáng) 471002)

1 工程概況

內(nèi)蒙古省道203線一級(jí)公路位于呼倫貝爾市，所在區(qū)域?yàn)檫B續(xù)多年凍土與季節(jié)凍土的過(guò)渡帶，屬于大小興安嶺高緯度凍土帶，是古代冰河期轉(zhuǎn)為間冰期的產(chǎn)物，形成于第四紀(jì)冰川氣候時(shí)代。ADTJ-06標(biāo)段全長(zhǎng)17 km，軟基3.94 km。本線路沿途存在濕地及季節(jié)性凍土地段，夏季濕地積水、土壤飽水會(huì)形成軟弱路基病害，冬季大范圍結(jié)冰則形成路基凍脹病害，屬典型的嚴(yán)寒地區(qū)特殊路基。凍土多呈島狀零星地分布于融區(qū)中，多見(jiàn)于沼澤區(qū)的塔頭草或泥巖層下，特別是在山區(qū)背風(fēng)坡處和陰坡處。島狀凍土面積不大，含冰量大［1］。

該線路地處高寒地區(qū)，緯度47°～53°，施工期短，只有5月至9月能施工，年平均氣溫－1.5℃。地貌主要是草原、林地和農(nóng)田，地下水位偏高，濕地、塔頭、水甸地段非常多，該地區(qū)公路施工中特殊路基處理得當(dāng)與否影響著公路的使用壽命。

K101+400—K101+900，K109+550—K110+180，K116+655—K116+810三段巖性為沼澤沉積和湖泊沉積的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和軟塑～流塑黏性土等，黑灰色、灰色，強(qiáng)度低。島狀凍土厚度一般為0.5～3.5 m。地表水豐富、水草茂盛，土體中腐植質(zhì)含量大。由于地表水較發(fā)育，地下水埋深較淺，路段內(nèi)的軟弱土體含水量大，呈軟塑狀態(tài)、力學(xué)強(qiáng)度低、具高壓縮性和蠕變性，工程地質(zhì)性能較差。需要對(duì)其進(jìn)行加固處理。

2 強(qiáng)夯置換法施工

強(qiáng)夯置換法在呼倫貝爾市公路特殊路基施工中首次使用，是高寒地區(qū)針對(duì)島狀凍土施工的一個(gè)新措施。K101+400—K101+900等三段地質(zhì)條件比較復(fù)雜，島狀凍土較多。原設(shè)計(jì)用片石拋填或挖換，如果采用拋石擠淤，凍土層會(huì)發(fā)生溶沉對(duì)整個(gè)路基的質(zhì)量產(chǎn)生影響，而挖除凍土工期長(zhǎng)施工難度大。通過(guò)對(duì)凍土路基融沉機(jī)理研究后決定采用強(qiáng)夯置換法。

強(qiáng)夯置換區(qū)段島狀凍土的上限在1.0～1.7 m，下限在2.5～4.5 m，厚度為1.5～3.5 m。凍土層較薄，埋深較淺，處于退化階段，極不穩(wěn)定［2］。島狀多年凍土處理前工程地質(zhì)剖面見(jiàn)圖1。

圖1 島狀凍土工程地質(zhì)剖面

2.1 施工工藝

強(qiáng)夯置換法施工前消除地表草皮將原地面50 cm范圍內(nèi)軟弱土層挖除，然后拋填厚1.0～1.5 m片石形成工作面，布點(diǎn)鉆孔至傳力層后，通過(guò)強(qiáng)夯形成片石墩對(duì)地基進(jìn)行加固處理，樁徑1 m，處理深度7 m［3］，見(jiàn)圖2。要求強(qiáng)夯樁體穿透地基下部?jī)鐾痢④浲翆?，形成片石支撐墩。?qiáng)夯結(jié)束后鋪設(shè)3層土工格柵，每層土工格柵上面填鋪30 cm厚天然級(jí)配砂礫。每次夯擊前均應(yīng)采用片石回填夯坑?；靥钇讲淮笥?5 cm，采用不易風(fēng)化的片石，強(qiáng)度不小于4級(jí)［4］。

圖2 強(qiáng)夯置換剖面(單位:cm)

施工時(shí)采用了點(diǎn)夯與滿夯結(jié)合的方式，點(diǎn)夯夯能為3 000 kN·m，每個(gè)夯擊點(diǎn)總夯擊不小于10次，一般在13次左右，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試夯確定次數(shù)。點(diǎn)夯完成后進(jìn)行滿夯，滿夯夯能為1 000 kN·m，夯擊3遍。點(diǎn)夯采用直徑1.2 m夯錘，錘重為17.5 t;滿夯采用直徑2.0 m 夯錘，錘重為 12 t［5-7］。

2.2 施工步驟

1)清理并平整施工場(chǎng)地，表土松軟鋪設(shè)一層厚度為1.0～1.5 m的片石施工墊層。

2)標(biāo)出夯點(diǎn)位置，并測(cè)量場(chǎng)地高程。

3)起重機(jī)就位，夯錘置于夯點(diǎn)位置。

4)測(cè)量夯錘距離地面高差，根據(jù)錘重計(jì)算夯擊能。

5)夯擊并逐擊記錄夯坑深度。當(dāng)夯坑過(guò)深而發(fā)生起錘困難時(shí)停夯，向坑內(nèi)填料直至與坑頂平，記錄填料數(shù)量，如此重復(fù)直至滿足規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)墩體的夯擊。

6)按照路基中線由內(nèi)向外，隔行跳打原則完成全部夯點(diǎn)的施工。

7)推平場(chǎng)地，用低能量滿夯，將場(chǎng)地表層松土夯實(shí)，并測(cè)量夯后場(chǎng)地高程。

8)強(qiáng)夯結(jié)束后鋪設(shè)3層土工格柵，每層土工格柵上面填鋪30 cm厚天然級(jí)配砂礫，并分層碾壓密實(shí)。

3 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

強(qiáng)夯置換施工時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):①片石墩必須穿透地基下部?jī)鐾?、軟土?②最后兩擊平均夯沉量＜5 cm;③夯坑周圍地面不發(fā)生較大隆起，滿夯錘印搭接不小于1/4錘徑;④墊層材料粒徑≤5 cm，含泥量不超過(guò)5%;⑤土工格柵搭接長(zhǎng)度≥20 cm，上、下層接縫錯(cuò)開(kāi)鋪設(shè)，錯(cuò)開(kāi)長(zhǎng)度＞50 cm。土工格柵采用單向型聚乙烯格柵，拉伸屈服強(qiáng)度≥60 kN/m。

4 結(jié)語(yǔ)

島狀凍土段特殊路基采用強(qiáng)夯置換法處治后，由于置換材料采用天然片石，起到阻斷毛細(xì)水上升的作用，防止了路基凍脹及鹽對(duì)路面結(jié)構(gòu)層的腐蝕。從觀測(cè)結(jié)果來(lái)看，經(jīng)該方法處治后島狀凍土路基具有強(qiáng)度高、凍脹系數(shù)小、地基土固結(jié)迅速、側(cè)向變形范圍小等特點(diǎn)。在施工過(guò)程中具有施工機(jī)械簡(jiǎn)單、施工速度快、質(zhì)量容易控制、檢測(cè)方法簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。值得類似工程借鑒。

［1］楊潔銘，楊平.凍土凍漲融沉的研究進(jìn)展［J］.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2004，28(4):105-108.

［2］王鐵宏.新編全國(guó)重大工程項(xiàng)目地基處理工程實(shí)錄［M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.

［3］水偉厚.沖擊應(yīng)力與10 000 kN·m高能級(jí)強(qiáng)夯系列試驗(yàn)研究［D］.上海:同濟(jì)大學(xué)，2004.

［4］王鐵宏，水偉厚，王亞凌，等.強(qiáng)夯法有效加固深度的確定方法與判定標(biāo)準(zhǔn)［J］.工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化，2005(3):27-38.

［5］徐華軒，范強(qiáng)慧.京滬高速鐵路某路段強(qiáng)夯置換碎石墩地基加固工藝的試驗(yàn)研究［J］.鐵道建筑，2009(7):125-127.

［6］侯蕓.季節(jié)性冰凍地區(qū)土基凍脹力的理論計(jì)算研究［D］.哈爾濱:哈爾濱建筑工程學(xué)院，2000.

［7］徐玉勝，趙有明，高明顯.強(qiáng)夯置換法處理軟土地基的模型試驗(yàn)研究［J］.鐵道建筑，2011(1):77-80.