昆山交通發(fā)展控股有限公司 昆山 215300

昆山中環(huán)項(xiàng)目利用既有G312國(guó)道、黃浦江路、S339省道、江浦路4 條地面道路位置改造建設(shè)，整個(gè)工程由高架主線和地面輔道組成，均為雙向6 車道（局部節(jié)點(diǎn)為4 車道）。中央分隔帶寬度為8 m，側(cè)分帶為2 m，而主線高架橋梁標(biāo)準(zhǔn)段中間承臺(tái)尺寸一般為10 m×6.25 m×2.5 m，門式高架邊墩承臺(tái)尺寸一般為6.25 m×6.25 m×2.5 m，承臺(tái)尺寸比分隔帶寬，因此承臺(tái)基坑回填處均位于行車道位置，而且中環(huán)既有老路大多考慮利用，僅在原有路面上加鋪處理。因而侵入行車道的承臺(tái)基坑回填是在既有道路中打“補(bǔ)丁”，其回填控制是否到位將是道路整體質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素，如何確保承臺(tái)基坑回填質(zhì)量，保證回填處路面不沉陷及不發(fā)生跳車等現(xiàn)象，需要深入研究。

1 工程概況

昆山中環(huán)項(xiàng)目全長(zhǎng)44.4 km，其中南線（G312國(guó)道）長(zhǎng)13.6 km，東線（黃浦江路）長(zhǎng)12.7 km，北線（S339）長(zhǎng)8.5 km，西線（江浦路）長(zhǎng)約9.6 km。全線設(shè)置4 座互通式立交（其中長(zhǎng)江路立交預(yù)留近期實(shí)施），5 座新建大橋，14 處菱形匝道，36 座輔道中小橋及沿線排水工程、其他附屬工程。

高架主線按城市快速路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，標(biāo)準(zhǔn)段寬25.5 m，設(shè)計(jì)車速80 km/h，雙向6 車道，采用0.5 m中央分隔帶+2×（0.5+3.5+3.75×2+0.5）m行車道+0.5 m護(hù)欄。地面輔道按城市主干道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，標(biāo)準(zhǔn)段寬50 m，設(shè)計(jì)車速50～60 km/h，采用8 m中央分隔帶+2×（0.5+3.75×3+0.5）m行車道+2×2 m機(jī)非隔離帶+2×4.5 m非機(jī)動(dòng)車道+2×2.25 m人行道。路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如1所示。

圖1 路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

2 承臺(tái)與地面道路相對(duì)位置

中環(huán)工程主線高架橋梁標(biāo)準(zhǔn)段中間承臺(tái)尺寸一般為10 m×6.25 m×2.5 m，門式高架邊墩承臺(tái)尺寸一般為6.25 m×6.25 m×2.5 m，埋深大多在1.5～2.5 m之間（圖2）。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)段中間承臺(tái)平面示意

按工程標(biāo)準(zhǔn)段斷面分析，中央分隔帶寬度為8 m，而中間承臺(tái)寬度為10 m，兩側(cè)各超出中央分隔帶1 m，承臺(tái)埋深在1.5～2.5 m之間，基坑開挖深度在4～5 m之間。因此無(wú)論采用放坡開挖、有擋支護(hù)開挖，還是鋼板樁圍護(hù)開挖，承臺(tái)基坑施工都超出分隔帶，回填部分都在行車道位置上。同樣，門式邊墩承臺(tái)基坑的回填大多在行車道位置上。

昆山中環(huán)項(xiàng)目為在既有道路上改建，而且老路大多考慮利用，僅在原有路面加鋪處理。因而侵入行車道的承臺(tái)基坑回填是在既有道路打“補(bǔ)丁”，承臺(tái)基坑回填控制將是道路整體質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素。

3 超出分隔帶的基坑回填容易出現(xiàn)問(wèn)題的原因[1-3]

由于承臺(tái)基坑回填處位于路基與承臺(tái)結(jié)構(gòu)物相連接的這個(gè)特殊位置，基坑回填材料與承臺(tái)所用材料及老路路基間存在很大的強(qiáng)度、密實(shí)度、壓縮性和剛度等方面差異。承臺(tái)是用剛性很大的鋼筋混凝土澆筑而成的，是剛性體；而與之相連接的路基一般是用剛性較小、柔性較大的土體填筑而成的，是彈塑性體。承臺(tái)基坑回填擬采用中粗砂和7%石灰土等材料回填，為新近回填，因施工控制等因素的局限，后期會(huì)發(fā)生一定沉降量。在同一荷載作用下，強(qiáng)度高、剛度大的材料其塑性變形??；反之，強(qiáng)度小、柔性大的材料則塑性變形大。當(dāng)基坑回填處塑性變形與老路、承臺(tái)塑性變形不一致時(shí)，承臺(tái)基坑回填處的路面橫向?qū)a(chǎn)生差異沉降，出現(xiàn)跳車等現(xiàn)象，影響行車安全和舒適性。

3.1 回填材料不符合質(zhì)量要求

由于侵入行車道的基坑回填位于道路路基與承臺(tái)結(jié)構(gòu)之間，基坑回填材料原則上應(yīng)選用介于路基材料剛度與承臺(tái)結(jié)構(gòu)物材料剛度之間且易于壓實(shí)的材料。而在實(shí)際施工中，存在回填材料選用不當(dāng)，施工過(guò)程中對(duì)材料控制不嚴(yán)，回填前沒(méi)有清除基坑淤泥、松散或不易壓實(shí)的腐殖土，甚至將基坑開挖的淤泥堆放在基坑內(nèi)等問(wèn)題，致使基坑回填壓實(shí)質(zhì)量難以保證，工后出現(xiàn)較大的沉降。

3.2 回填壓實(shí)不夠

侵入行車道的基坑回填工作面較為困難，回填壓實(shí)度往往難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，容易留下質(zhì)量隱患。一方面分隔帶基坑回填處在一個(gè)填土較高、土方量集中而施工面狹窄、工期緊迫的作業(yè)段，給施工帶來(lái)了很多困難，由于作業(yè)面狹窄和回填土平面形狀不規(guī)則，大型壓實(shí)機(jī)械很難到位，而基坑內(nèi)分層碾壓，密實(shí)度又往往達(dá)不到要求；另一方面，相關(guān)單位對(duì)超出中央分隔帶基坑回填處的壓實(shí)質(zhì)量不夠重視，容易出現(xiàn)壓而不實(shí)，甚至填而不壓的現(xiàn)象，致使中央分隔帶基坑回填處在行車作用和自然因素的影響下，產(chǎn)生較大的沉陷。

4 基坑回填原設(shè)計(jì)方案的不足[4,5]

關(guān)于中間承臺(tái)基坑回填方案，原設(shè)計(jì)考慮承臺(tái)兩側(cè)基坑采用中粗砂分層回填至承臺(tái)頂面，相應(yīng)需鋪厚度為250～300 cm，采用輕型壓實(shí)設(shè)備壓實(shí)；然后用7%石灰土分層回填至路面底基層底標(biāo)高，相應(yīng)需鋪厚度為100～150 cm，采用輕型壓實(shí)設(shè)備壓實(shí)，壓實(shí)度要求≥96%；再上為路面結(jié)構(gòu)層，20 cm 10%石灰土底基層、36 cm水泥穩(wěn)定碎石基層、18 cm瀝青混凝土路面，如圖3所示。

圖3 原設(shè)計(jì)方案承臺(tái)基坑回填平面示意

按照原設(shè)計(jì)方案，由基坑底采用分層回填中粗砂至承臺(tái)頂標(biāo)高，承臺(tái)頂標(biāo)高以上分層回填7%石灰土至路面底基層底標(biāo)高。對(duì)于超出分隔帶進(jìn)入行車道的承臺(tái)開挖基坑回填未有特別針對(duì)性的方案，回填中粗砂部分如何做到密實(shí)度要求未有具體方案；尤其是承臺(tái)頂標(biāo)高至路面底基層底標(biāo)高部分采用分層回填7%石灰土，而實(shí)際施工中基坑作業(yè)面狹窄，難以采用大型機(jī)械的壓實(shí)，采用石灰土難以達(dá)到壓實(shí)度要求。另外，基坑回填部分小范圍與老路銜接，對(duì)應(yīng)路面結(jié)構(gòu)與老路加鋪沒(méi)有統(tǒng)一考慮，容易留下質(zhì)量隱患。

5 基坑回填方案的優(yōu)化[6-8]

由于侵入行車道的基坑回填的壓實(shí)質(zhì)量是影響侵入行車道的基坑回填沉降及跳車的一個(gè)重要因素。為做到“事前預(yù)防”的目的，協(xié)同技術(shù)咨詢單位選取東線5 處承臺(tái)作為試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)承臺(tái)的觀測(cè)，驗(yàn)證基坑回填效果。

試驗(yàn)利用支架預(yù)壓荷載，按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)通車后荷載約為33 kPa，經(jīng)計(jì)算分析支架預(yù)壓荷載折算約為50 kPa，大于通車后的荷載。分別以開始監(jiān)測(cè)時(shí)上部支架已結(jié)束預(yù)壓和上部支架未開始預(yù)壓2 種工況監(jiān)測(cè)基坑回填后的沉降曲線。每個(gè)承臺(tái)布置4個(gè)測(cè)點(diǎn)。

工況1（10#、11#承臺(tái)），承臺(tái)基坑已回填、開始監(jiān)測(cè)時(shí)上部支架已結(jié)束預(yù)壓，監(jiān)測(cè)時(shí)間約4 個(gè)月，最大沉降量為10.1 mm，且后面2 個(gè)月的月沉降量均小于3 mm，滿足沉降穩(wěn)定的控制標(biāo)準(zhǔn)（圖4）。

圖4 11#承臺(tái)基坑回填沉降曲線

工況2（17#、21#承臺(tái)），承臺(tái)基坑已回填、開始監(jiān)測(cè)時(shí)上部支架未開始預(yù)壓，觀測(cè)時(shí)間約4 個(gè)月，最大沉降量為19.3 mm，支架預(yù)壓后沉降迅速收斂，且最后一個(gè)月的月沉降量小于3 mm，滿足沉降穩(wěn)定的控制標(biāo)準(zhǔn)（圖5）。

圖5 21#承臺(tái)基坑回填沉降曲線

通過(guò)監(jiān)測(cè)基坑回填處沉降曲線，采用中粗砂回填和支架預(yù)壓的效果較好，可以滿足施工要求。由于承臺(tái)基坑回填材料與承臺(tái)所用材料及老路路基間存在很大的強(qiáng)度、密實(shí)度、壓縮性和剛度等方面差異，所以要用剛?cè)徇^(guò)渡的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)，考慮在侵入行車道的基坑回填時(shí)選用強(qiáng)度較高、壓縮性較小、剛度較大的材料，這樣既能滿足剛度差對(duì)基坑回填材料的要求，也能滿足塑性變形對(duì)基坑回填的要求，確保基坑回填處路面不發(fā)生沉陷及不出現(xiàn)跳車等現(xiàn)象。

綜合考慮上述因素，結(jié)合既有老路加鋪方案，根據(jù)各承臺(tái)具體的位置特點(diǎn)，將承臺(tái)基坑回填方案優(yōu)化如下：

1）承臺(tái)頂標(biāo)高以下采用中粗砂分層回填（維持原設(shè)計(jì)方案），鋪設(shè)厚度為250～300 cm，采用輕型壓實(shí)設(shè)備壓實(shí)。

2）承臺(tái)頂標(biāo)高以上自下而上依次由4 層材料填筑，根據(jù)老路加鋪高度H采取不同的方案。第1層：均采用中粗砂回填，鋪設(shè)厚度為100～150 cm，埋深較深的區(qū)域下部采用輕型壓實(shí)設(shè)備分層壓實(shí)，上部采用大型壓實(shí)設(shè)備分層壓實(shí)，在壓實(shí)死角部位采用輕型壓實(shí)設(shè)備壓實(shí)。壓實(shí)度要求自頂面以下80 cm范圍內(nèi)≥96%，80～150 cm范圍內(nèi)≥94%，大于150 cm范圍內(nèi)≥93%。第2層：當(dāng)H＜18 cm、18 cm≤H＜54 cm及54 cm≤H＜74 cm時(shí)，采用級(jí)配碎石填筑，厚20 cm，級(jí)配碎石壓實(shí)度要求≥96%；當(dāng)H＞74 cm時(shí)，填筑厚20 cm的10%石灰土，壓實(shí)度要求≥96%。第3層：當(dāng)H＜18 cm和18 cm≤H＜54 cm時(shí)，分別填筑厚26 cm和20 cm的C30混凝土板，在混凝土板下緣設(shè)置1 層鋼筋網(wǎng)片，且混凝土板與老路搭接部分寬度不少于20 cm。當(dāng)54 cm≤H＜74 cm和H＞74 cm時(shí)，填筑厚36 cm水泥穩(wěn)定碎石，壓實(shí)度要求≥96%。第4層：為4 cm SUP-13+6 cm SUP-20+8 cm SUP-25瀝青混凝土路面。

6 其他注意事項(xiàng)

為了確?；踊靥钯|(zhì)量，在優(yōu)化施工方案的基礎(chǔ)上，具體施工過(guò)程中還需要注意以下事項(xiàng)：

1）回填時(shí)嚴(yán)格控制分層填筑厚度，建議每10～15 cm填筑一層并壓實(shí)；

2）有條件的基坑，開挖臺(tái)階回填，每層臺(tái)階寬50 cm，高40 cm，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，可開挖1～3 級(jí)，每層臺(tái)階處添加土工格柵并做反包處理，搭接段不少于20 cm；

3）基坑回填前必須將積水及淤泥清除，凡淤泥或含水過(guò)大或含有機(jī)物質(zhì)過(guò)多的垃圾土一律不能使用；

4）基坑注意對(duì)稱回填，確?；靥顗簩?shí)度不低于設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。