施 博

（中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司， 北京 100000）

1 項目總體情況

擬建項目是國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃中的連云港至霍爾果斯高速公路吐魯番至和田及伊爾克斯坦聯(lián)絡(luò)線的一段，也是亞洲公路網(wǎng)和新疆干線公路網(wǎng)的重要組成部分。工程項目樁號K1302+500至K1421+000，按雙向四車道高速公路標準建設(shè)，設(shè)計車速采用120km/h，路基寬度采用28m。

2 地震作用情況

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）及《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》、《中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖》，本段線路K1302+500—K1316+500段地震動峰值加速度為0.20g，地震烈度為Ⅷ度；K1316+500—K1453+982.258段地震動峰值加速度為0.30g，地震烈度為Ⅷ度。根據(jù)《公路橋梁抗震設(shè)計細則》（JTG/T B02-01-2008）表3.1.4-1，本項目大中橋、互通、分離等重要構(gòu)筑物應(yīng)提高1度采取抗震措施。

3 水文地質(zhì)情況

3.1 地表水

本合同段測區(qū)地形北高南低，地下水流向與地形坡度基本一致。公路沿線地表水流均屬內(nèi)陸河，主要有通古孜阿格孜河、巴羌河、博古孜河、恰克瑪克河。沿線水系主要發(fā)源于天山南坡，由天山冰川融水和低山暴雨徑流混合形成。洪水發(fā)生在每年的6-9月份，屬次穩(wěn)定性河流。線路區(qū)域內(nèi)分布有西克爾水庫、托喀依水庫、托克拉克水庫。

3.2 地下水

項目區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件相對簡單，區(qū)域范圍內(nèi)地下水含按水介質(zhì)、貯存條件和水動力特征，主要分為第四系松散巖類淺層滯水（淺層水）及松散巖類潛水（深水層）。

淺層水上部為粉土或角礫，入滲系數(shù)大，主要接受降雨及臨時性洪水補給，排泄則以蒸發(fā)為主，局部路段由人工開采導(dǎo)致水位下降。深層水含水層分布廣泛而穩(wěn)定，地下水的側(cè)向逕流量顯然大于淺層，特別是當(dāng)強烈開采條件下還可以增加一部分人工激發(fā)量。由于路線區(qū)地層多以粉土、圓角礫、碎石等地層為主，深水層與淺層水之間參透性較好，水力聯(lián)系較強。深層水補給主要接受淺水層，排泄以地下水徑流及人工開采為主。

4 可液化軟土分布情況

根據(jù)《公路抗震設(shè)計規(guī)范》(JTJ 044-89)及《公路橋梁抗震設(shè)計細則》（JTG/T B02-01-2008），本次勘察對路線范圍內(nèi)20米以內(nèi)的飽和砂類土進行了液化判別，結(jié)果表明：勘察期間水位埋深約0.6～10.4m，20米以內(nèi)的砂類土及飽和粉土為可液化土層，液化等級為中等～嚴重，累計長度42.00km。其它路段由于地下水位埋深較深，可不考慮地震液化的影響。

砂類土屬于典型的可液化土層，低洼地區(qū)的粉粘土屬于典型的軟土，而粉砂介于兩者之間，既具有軟土的性質(zhì)，又兼?zhèn)湟夯匦裕垂こ潭x中的可液化軟土。

5 處治方案

5.1 強夯

采用強夯處理的砂土液化路段，清除表土（鹽漬土路段按照換填深度清挖表層鹽漬土）后，先填筑30cm砂礫墊層，再進行強夯處理。先用2000KN·m夯擊能點夯2遍，再用1000KN·m夯擊能滿夯，其中夯錘直徑2.5m，夯點間距2m正方形布置（強夯夯點布置見下圖），完成強夯并平整場地后鋪設(shè)1層雙向土工格柵后進行路基填筑。根據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F10-2006）6.3.16的要求，強夯施工前應(yīng)選擇有代表性并不小于 500平方米的路段進行試夯，確定最佳夯擊能、間歇時間、夯擊間距等參數(shù)。

強夯的有效加固深度d可根據(jù)《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTG D30-2004）式(7.6.5-9)估算。

式中：m——夯錘質(zhì)量（t）；

h——夯錘落距（m）；

α——修正系數(shù)，與土質(zhì)條件、地下水位、夯擊能大小、夯錘底面積等因素有關(guān),其范圍值為0.34～0.80，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯結(jié)果確定。

5.2 沖擊碾壓

采用沖擊碾壓處理的砂土液化路段，清除表土后先填30cm砂礫再進行沖擊碾壓，采用雙輪沖擊壓路機，沖擊能量為25KJ，沖擊碾壓不少于15遍，處理表層以下1m土層壓實度不小于93%，然后平整后鋪設(shè)1層雙向土工格柵。

5.3 路基換填

采用換填處理的砂土液化路段，在清理地表鹽漬土的基礎(chǔ)上換填1.5m處理，清挖后先填筑0.5m卵石層，再填筑1m砂礫，鋪設(shè)土工格柵后再填筑路基，換填層壓實度不小于93%。除橋頭兩側(cè)各50m范圍超載1.5m（25.5KPa）預(yù)壓6個月，其余路段填筑至路床頂面后預(yù)壓6個月再進行路面結(jié)構(gòu)層施工。

6 特殊處理段落

6.1 完成強夯段

主線施工樁號 K1414+380～K1415+040、K1415+730～K1418+560段于 2012年11月完成強夯處理后對路基 8.0m范圍液化指數(shù)進行了檢測，檢測結(jié)果顯示K1414+380～K1415+040段液化指數(shù)指數(shù)為 2.55～10.90(平均 5.99)，綜合屬于中等液化，K1415+730～K1418+560段液化指數(shù)為8.33～14.32（平均10.71），屬于中等液化，均不能滿足液化指數(shù)小于 5的要求。考慮地基承載力滿足要求，可進行路基填筑施工，除橋頭兩側(cè)各50m范圍超載1.0m（17KPa）預(yù)壓6個月，其余路段填筑至路床頂面后預(yù)壓6個月再進行路面結(jié)構(gòu)層施工。

6.2 強夯受限制段

K1418+560～K1420+000段因路線距離鐵路及民房相對較近，強夯施工一定程度上會對鐵路及沿線民房的安全產(chǎn)生影響，結(jié)合考慮地震液化是小概率事件，本路段軟弱地基不考慮砂土液化的影響，按照承載力和沉降控制原則處理地基，采用路基換填處理。除橋頭兩側(cè)各50m范圍超載1.5m（25.5KPa）預(yù)壓6個月，其余路段填筑至路床頂面后預(yù)壓6個月再進行路面結(jié)構(gòu)層施工。

7 預(yù)壓及沉降計算

7.1 預(yù)壓方案

K1414+430～K1418+560已強夯處理段，橋頭兩側(cè)各50m范圍超載1.0m（17KPa）預(yù)壓6個月；K1418+560～K1420+000換填處理段，橋頭兩側(cè)各50m范圍超載1.5m（25.5KPa）預(yù)壓6個月.以上段落路基均填筑至路床頂面后進行為期6個月的欠載預(yù)壓。

7

.2沉降計算

結(jié)合地勘資料，對 K1414+430～K1418+560已強夯處理段及K1418+560～K1420+000段換填1.5m砂礫處理的路基進行沉降計算，填土高度2～7m的路基，按正常填筑、預(yù)壓6個月及超載預(yù)壓6個月等工況進行工后沉降計算。計算結(jié)果顯示路基欠載預(yù)壓 6個月，2～7m路基填高施工期沉降平均為9.6cm～59.3cm，工后沉降平均為5.5～18.9cm。小橋超載預(yù)壓施工期沉降平均為30cm左右，工后沉降為6cm左右，中橋超載預(yù)壓施工期沉降為60cm左右，工后沉降為10cm左右。

7.3 預(yù)壓觀測方案

預(yù)壓路段中一般路基每300m設(shè)一個沉降觀測斷面，橋梁構(gòu)造物兩側(cè)各設(shè)一個觀測斷面，每個沉降觀察斷面在坡腳、土路肩邊緣、設(shè)計中心線處設(shè)置表面位移觀測點，設(shè)計中心線附近設(shè)沉降板監(jiān)測點。要求每周進行一次沉降觀測。原則上連續(xù)2個月觀測沉降量不大于5mm，方可進行路面施工。

8 結(jié)論

通過對本項目可液化軟土地基的處理，在處治目標、處治方案選擇、工程費用、施工工藝以及路基質(zhì)量檢測等多方面取得了一定工程經(jīng)驗和成效，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）對中等液化～嚴重液化的小橋橋頭、嚴重液化路基基底及填土高度不小于3m的中等液化路基基底、填土高度小于3m的中等液化路基段，存在較厚的濕軟地層且埋深較淺等一般路段，采用強夯處理的方式基本是可行的。

強夯法具有操作簡單、經(jīng)濟、施工速度快等優(yōu)點，對于淺層深度的消除液化及提高路基承載力效果較明顯，如工程實例中 K1414+380～K1415+040、K1415+730～K1418+560段，經(jīng)強夯處理后淺層范圍內(nèi)的液化得到一定程度的消除，其后，通過對以上段落為期 6個月的路基欠載預(yù)壓及橋頭超載預(yù)壓觀測，預(yù)壓期間路基的工后沉降較小，遠小于計算沉降值，且預(yù)壓后期沉降趨于穩(wěn)定。

（2）對強夯法施工受限制的填土高度較低、液化等級較低的路基段，采用換填方案效果比較明顯、且相對經(jīng)濟，通過在基底設(shè)置一定深度的砂礫墊層（或礫石墊層）和土工格柵，能夠有效的減輕砂土液化對路基的不利影響。通過對工程實例K1418+560～K1420+000段落的預(yù)壓分析，路基承載力提高明顯，工后沉降較小，未出現(xiàn)路基位移等不利問題。

（3）對可液化土層深度較大、液化程度相對嚴重（地勘資料顯示 20米以內(nèi)的砂類土及飽和粉土為可液化土層，液化等級為中等～嚴重）的一般路基段，采用強夯法不能有效地消除地基濕陷性，但可適當(dāng)提高地基承載力，當(dāng)填土高度較大時，應(yīng)對路基工后沉降進行計算分析，當(dāng)不滿足要求時應(yīng)采取預(yù)壓措施。

（4）對于橋涵及通道兩側(cè)路基，可采用預(yù)壓措施以減少工后沉降。在通過強夯、換填等措施難以消除地基液化性和提高路基承載力時，可考慮采用剛性樁基礎(chǔ)、擠密碎石樁法、CFG樁、水泥粉噴樁等完全消除液化性的處治措施。

（5）對工程實例中所提段落的可液化土層深度較大，液化程度相對嚴重的路段，考慮到地震液化是小概率事件，如對路基基底要求完全消除液化難度較大，且工程投入巨大，經(jīng)濟性較差。對于一般路基段，應(yīng)進行技術(shù)、經(jīng)濟綜合分析，在工程投資有限的情況下，可通過淺層消除部分液化的處理措施，既可以消除一定深度的液化性，也可有效提高地基承載力和控制工后沉降，達到基本滿足公路路基的使用要求。