付紅豆 張衛(wèi)艷 / 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司

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延安新區(qū)北區(qū)“削山填溝”道路路基的處理方法

付紅豆 張衛(wèi)艷 / 中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司

【摘 要】以延安新區(qū)北區(qū)道路路基為研究對(duì)象，分析總結(jié)在“削山填溝”的特殊工程情況下，最為經(jīng)濟(jì)有效的路基處理方法。

【關(guān)鍵詞】高填方；濕陷性黃土；強(qiáng)夯；灰土擠密樁

1.工程概況

從2012年4月份開(kāi)始，一場(chǎng)轟轟烈烈的“造城運(yùn)動(dòng)”正在延安市以超常規(guī)的方式進(jìn)行。根據(jù)正在實(shí)施的“中疏外擴(kuò)、上山建城”發(fā)展戰(zhàn)略，延安市將通過(guò)“削山、填溝、造地、建城”，將用10年時(shí)間，最終將整理出78.5平方公里的新區(qū)建設(shè)面積，在城市周邊的溝壑地帶建造一個(gè)兩倍于目前城區(qū)的新城。

工程建設(shè)區(qū)域通過(guò)“削山填溝”而來(lái)，歷數(shù)目前國(guó)內(nèi)濕陷性黃土地區(qū)最大的巖土工程，最大填方高度達(dá)120米，整個(gè)場(chǎng)區(qū)填方區(qū)與挖方區(qū)面積均等，且具有自重濕陷性。填方區(qū)與挖方區(qū)呈現(xiàn)“齒牙交錯(cuò)”的無(wú)規(guī)則帶型分布。工程設(shè)計(jì)難度較大，道路工程的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是路基處理問(wèn)題，包括挖方區(qū)、填方區(qū)和填挖交界區(qū)的處理。濕陷性黃土地區(qū)“削山造地”的填方區(qū)會(huì)遇到黃土沉降這個(gè)技術(shù)難題，在填挖交界處，因路基跨越兩種不同性質(zhì)的土層，易引起道路開(kāi)裂。

2.路基處理方法

目前，針對(duì)濕陷性黃土常用的處理方法有換土墊層法、強(qiáng)夯法、灰土擠密樁法、預(yù)浸水或樁基礎(chǔ)，對(duì)于濕陷性黃土厚度比較大，采用淺層處理不能滿足要求時(shí)，比較常用的處理辦法有強(qiáng)夯法和灰土擠密樁法，這兩種方法在處理濕陷性上各有優(yōu)勢(shì)。

（1）挖方區(qū)

道路沿線分布的黃土層具Ⅰ-Ⅲ級(jí)自重濕陷性，土層自身產(chǎn)生自重應(yīng)力和荷載作用下產(chǎn)生的附加應(yīng)力（即基礎(chǔ)底面按觸壓應(yīng)力），從而產(chǎn)生不均勻沉降。顯然地基土滿足不了路基承載力和路基變形的要求，天然路基方案不成立。挖方路基采用淺層換填或摻灰處理即可。本工程在機(jī)動(dòng)車道路床頂面以下80cm、非機(jī)動(dòng)車道路床頂面以下50cm進(jìn)行摻灰6%處理。

（2）填方區(qū)

擬建道路沿線場(chǎng)地分布有大量的填土層，其特點(diǎn)是填方面積大、厚度大、方量大。在場(chǎng)地整平過(guò)程中，素填土層已經(jīng)過(guò)碾壓、振動(dòng)碾壓、強(qiáng)夯等機(jī)械夯實(shí)的壓實(shí)。但是填土的壓實(shí)作用也不盡相同，從標(biāo)準(zhǔn)貫入測(cè)試反映出不同地段的壓實(shí)作用有強(qiáng)有弱，即是在同一孔中的不同深度段也體現(xiàn)出類似情況，填土層難以控制不均勻沉降。所以從地層整體來(lái)考慮，需進(jìn)行進(jìn)一步路基處理。

強(qiáng)夯法對(duì)地基土施加很大的沖擊能，在地基土中所出現(xiàn)的沖擊波和動(dòng)應(yīng)力，可提高地基土的強(qiáng)度、降低土的壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性黃土的濕陷性等。同時(shí)，夯擊能還可提高土層的均勻程度，減少將來(lái)可能出現(xiàn)的差異沉降。強(qiáng)夯法具有施工簡(jiǎn)單、加固效果好、使用經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)延安新區(qū)面積大、土層厚的填方區(qū)，強(qiáng)夯法是最經(jīng)濟(jì)有效的路基處理方法。故對(duì)填方路基（填高>5m）采用重錘強(qiáng)夯處理，并在機(jī)動(dòng)車道路床頂面以下80cm、非機(jī)動(dòng)車道路床頂面以下50cm進(jìn)行摻灰6%處理。填方路基（填高≤5m）進(jìn)行道路壓實(shí)和灰土換填即可。

表1　強(qiáng)夯的有效加固深度(m)

要達(dá)到設(shè)計(jì)要求的有效加固深度，必須大幅度提高單擊夯擊能。從降低工程費(fèi)用來(lái)分析，選擇臺(tái)班費(fèi)用較低的施工機(jī)械是降低施工費(fèi)用的主要環(huán)節(jié)。從我國(guó)強(qiáng)夯施工現(xiàn)狀出發(fā)，選用單擊夯擊能不超過(guò)3000 kN·m是最經(jīng)濟(jì)的。

針對(duì)延安新區(qū)的路基處理，強(qiáng)夯的點(diǎn)夯夯擊能為3000kN·m，呈梅花形布置，間距為4m；滿夯夯擊能為1000kN·m，滿夯印錘搭接長(zhǎng)度為錘徑的1/4。強(qiáng)夯后要求路基復(fù)合地基承載力應(yīng)大于180KPa。局部有建筑物或地下結(jié)構(gòu)時(shí)可用沖擊式碾壓代替強(qiáng)夯法。

（3）填挖交界區(qū)

填挖交界區(qū)地層變化大，路基土均勻性較差，路基及管線跨越兩種不同性質(zhì)的土層，易引起道路及管線開(kāi)裂。

灰土擠密樁與其他地基處理方法比較，具有如下主要特征：

①灰土擠密樁是橫向擠密，但同樣可以達(dá)到所要求的加密處理后的最大干重度的指標(biāo)要求；

②與土墊層相比，無(wú)需開(kāi)挖回填，因而節(jié)約了開(kāi)挖和回填土方的工作量；

③由于不受開(kāi)挖和回填的限制，一般處理深度可達(dá)12m～15m。

與強(qiáng)夯法相比較，擠密法對(duì)現(xiàn)狀的擾動(dòng)更小，處理深度更深，效果更徹底，且根據(jù)填挖交界區(qū)的不同位置，可靈活設(shè)置樁長(zhǎng)，針對(duì)性更好。

一般填挖路段（填挖高≤5m）填挖交界處的處理方式為：自然地面橫坡陡于1：5時(shí)，原地面應(yīng)挖臺(tái)階，臺(tái)階寬2米，高1米，且每級(jí)臺(tái)階設(shè)2%橫向坡度。高填挖路段（填挖高>5m）填挖交界處的處理方式為：填挖交界處地基采用灰土擠密樁法進(jìn)行加固處理。道路橫向上，處理范圍為紅線外5m。道路縱向上，處理范圍為25m范圍內(nèi)的填方區(qū)和15m挖方區(qū)，先采用12%灰土擠密樁進(jìn)行加固，樁徑40cm，樁心距110cm，等邊三角形布置，樁長(zhǎng)按照6～10米設(shè)置，樁體施工完成后在樁頂鋪設(shè)50cm厚2:8灰土，在灰土頂面和中部各鋪設(shè)一層鋼塑格柵。

圖1　道路縱向填挖交界處設(shè)計(jì)圖

圖中，一區(qū)樁長(zhǎng)為6m，二區(qū)樁長(zhǎng)為10m，三區(qū)樁長(zhǎng)為8m，四區(qū)樁長(zhǎng)為6m。另外，為了預(yù)防雨水沿著填挖交界面滲入路基，在灰土頂面鋪一層防水土工布，可有效預(yù)防路基水損壞。

3.結(jié)語(yǔ)

針對(duì)濕陷性黃土地區(qū)三種不同形式的路基，挖方、高填方和填挖交界區(qū)，針對(duì)其各自的工程特點(diǎn)，本文提出了經(jīng)濟(jì)有效的路基處理方法，挖方區(qū)采用淺層換填，高填方區(qū)采用強(qiáng)夯處理，填挖交界區(qū)采用灰土擠密樁法。本路基處理方法在延安新區(qū)北區(qū)實(shí)施后，通過(guò)荷載試驗(yàn)進(jìn)行沉降觀測(cè)，路基整體性功能良好，工程效果良好，值得類似項(xiàng)目進(jìn)行應(yīng)用和推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]《擠密樁法處理地基技術(shù)規(guī)程》（DBJ 61-2-2006）.

[2]張曉霞.強(qiáng)夯法與灰土擠密樁法的設(shè)計(jì)與適用性比較.山西建筑，2010,36（31）：107～108.

作者簡(jiǎn)介：

付紅豆（1985-），女，工程師，主要從事道路設(shè)計(jì)工作。