■樂雪萍 戴永松
(1.洪都建設(shè)集團(tuán)有限公司,南昌 330025;2.江西省天佑水利水電工程建設(shè)有限公司,上饒 333200)
路基滑坡是高速公路常見病害,而且穿越丘陵區(qū),由于軟基地質(zhì)情況隱蔽,地質(zhì)勘探覆蓋不足,受雨水下滲,填土自重加大等, 路堤填筑易形成不均勻沉降和開裂造成滑坡,為確保工程質(zhì)量、降低工程成本,特對各種處治方案進(jìn)行對比分析與選擇。
在建廣吉高速公路K14+340~K14+460 為軟基路基,該邊坡最大填土高度22.80m,位于山間谷底之間,場區(qū)處于為丘陵地貌,丘坡較陡。 最大填土高度為22.8m,設(shè)計邊坡坡率為:第一級1∶1.5,無平臺,第2 級1∶1.75,平臺2.0m,第三級1∶2.0。 原設(shè)計方案為高性能壓路機(jī)增強(qiáng)補(bǔ)壓+土工格柵,地基采用80cm 開山石渣換填。
現(xiàn)場施工情況,先是清除80cm 表層軟土,露出黃土層,用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓后,用80cm 開山石渣進(jìn)行換填,換填壓實后+土工格柵進(jìn)行路基分層填筑,并采用每填筑2m 用32t 壓路機(jī)進(jìn)行增強(qiáng)補(bǔ)壓。 路基填高約達(dá)11m 時,該段的路基右幅出現(xiàn)了沉陷滑移,路基最大沉陷處達(dá)3m多深,同時右側(cè)路基往外推移,呈現(xiàn)半圓形、寬約20cm的裂縫,造成該段路基坡腳處往外近30m 范圍的農(nóng)田隆起和推移,電線桿傾斜,農(nóng)作物呈傾倒伏。 經(jīng)設(shè)計單位補(bǔ)充地質(zhì)鉆探, 該段地基土層自地表以下4.6~11m 處存在淤泥質(zhì)土夾層,地基土層從上到下依次為可塑粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土、 可塑粉質(zhì)粘土及硬塑粉質(zhì)粘土。 與原設(shè)計不符。根據(jù)補(bǔ)充勘察,路堤邊坡按照變形破壞前的設(shè)計坡率建立地質(zhì)模型,采用反復(fù)剪參數(shù)進(jìn)行計算,反映了該層土在極限狀態(tài)下的力學(xué)強(qiáng)度。 填高12m 已經(jīng)不穩(wěn)定,填高22.8m 更不穩(wěn)定。 若不經(jīng)過進(jìn)一步軟基處理,直接進(jìn)行路基填筑,將造成路堤不均勻沉降及失穩(wěn)。
為了保證該段高填路基成型后的穩(wěn)定性和強(qiáng)度,保證通車后的行車安全,需將已填筑的土體挖除進(jìn)行卸載,之后對該段軟基進(jìn)行加固處理。具體處理各方案如下:方案一,素混凝土樁方案;方案二,水泥攪拌樁+支擋樁方案;方案三,橋梁形式跨越。
(1)在素混凝土樁施工前,需對已填筑的路堤開挖,保留1m 填筑土作為素混凝土樁施工平臺。 挖除回填土總量約5.6 萬m3。
(2)素混凝土樁樁徑為0.4m,間距1.1m,矩形布設(shè),樁長14m,處理面積約11357m2。
(3)在1m 原狀土頂部設(shè)置0.5m 碎石墊層+土工格柵,引導(dǎo)上部地下水順利排出,避免下滲,破壞地基持力層力學(xué)性能。
(4)素混凝土樁樁身強(qiáng)度、剛度,整體性優(yōu)于水泥攪拌樁、碎石樁,并且施工質(zhì)量易于控制。 但由于樁體數(shù)量巨大,并需跳樁施工,施工工期較長。
(5)本方案預(yù)算增加造價約1496.19 萬元。
(1)在進(jìn)行水泥攪拌樁施工前,需對已填筑的路堤開挖,保留1m 填筑土作為素混凝土樁施工平臺。 挖除回填土總量約為5.6 萬m3。
(2) 水泥攪拌樁處理面積共約為7598m2。 樁徑為0.5m, 間距1.3m, 三角形布設(shè), 樁長14m, 處理面積5537m2;樁徑為0.5m,間距1.5m,三角形布設(shè),樁長11m,處理面積2061m2。
(3)在實測裂縫周界范圍內(nèi)邊坡二級平臺處布設(shè)一排圓形支擋樁,布設(shè)樁號范圍K14+359~K14+460,直線型布設(shè),樁長24m,樁徑1.2m。 樁間設(shè)置系梁,總計43 根。
(4)在1m 原狀土頂部設(shè)置0.5m 碎石墊層+土工格柵,引導(dǎo)上部地下水順利排出,避免下滲,破壞地基持力層力學(xué)性能。
(5)樁后設(shè)置反壓護(hù)道及灌溉渠,寬度8m,采用1∶2.0坡度放坡。
(6)水泥攪拌樁+支擋樁組合方案,解決了路基滑移的側(cè)向應(yīng)力和路基地基承載力不足的問題, 較素混凝土樁更加經(jīng)濟(jì), 且素混凝土樁的抗剪效果較支擋樁效果差很多。
(7)本方案預(yù)算增加造價約701.36 萬元。
(1)橋梁方案通過樁基礎(chǔ)克服軟弱地基造成的不良影響,充分利用淺層、深層土的側(cè)摩阻。
(2)全橋共2 聯(lián),4×20+4×20m;上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力砼(后張)小箱梁,先簡支后連續(xù);下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩,墩臺采用樁基礎(chǔ)。
(3)橋梁方案整體安全性可靠,施工質(zhì)量可控,后期維護(hù)費較少。
(4)本方案預(yù)算增加造價約1149.38 萬元。
采用層次分析法對定性指標(biāo)定量化的1-9 標(biāo)度評分,標(biāo)度越大越好,越能令人滿意,通過百分制計算三種方案最終得分,得分最高為最優(yōu)方案。具體定性指標(biāo)定量化評分見圖1。
圖1 1-9 標(biāo)度評分圖
在對三種方案性能分析的基礎(chǔ)上, 作功能分析和整理,根據(jù)重要性給予不同的權(quán)重指標(biāo),權(quán)重分配如下:施工工期0.3、建設(shè)費用0.2、環(huán)境影響0.2、技術(shù)可靠性0.1、施工難易0.1、施工安全性0.1。
方案一周期較長,約4 個月,由于樁體數(shù)量巨大,并需跳樁施工,施工工期較長;方案二周期短,約3 個月,水泥攪拌樁與支擋樁可同時施工;方案三周期一般,約3.5個月,上下部可同時施工。
方案一預(yù)算增加造價約1496.19 萬元; 方案二預(yù)算增加造價約701.36 萬元; 方案三預(yù)算增加造價約1149.38 萬元。
方案一噪音污染嚴(yán)重,泥漿易污染周邊場地,混凝土要用到砂石材料,需求量較大,開采破壞生態(tài)環(huán)境;方案二噪音污染較少;每延米只需用水泥50kg,只有樁基用到少量混凝土;方案三噪音污染嚴(yán)重,泥漿易污染周邊場地,樁基、梁板要大量用到混凝土,砂石地材需求量很大,且因原設(shè)計本標(biāo)段內(nèi)土方填挖平衡造成了棄方, 極大地破壞了生態(tài)環(huán)境。
方案一地基承載力可滿足質(zhì)量要求, 但抗剪性能不佳;方案二既可滿足路基土體荷載要求,又可滿足抗剪要求;方案三采用摩擦樁處理軟基效果明顯,可滿足要求。
方案一施工工藝運(yùn)用較少,操作性不強(qiáng);方案二施工工藝較成熟,可操作性強(qiáng);方案三施工工藝較成熟,操作性強(qiáng)。
方案一危險源較少,無重大危險源;方案二危險源較少,無重大危險源;方案三危險源較多,墩柱,蓋梁施工高空作業(yè)、 預(yù)制梁架設(shè)吊裝有重大危險源。 方案對比見表1,方案最終得分表見表2。
表1 方案對比表
表2 方案最終得分表
水泥攪拌樁施工完成后, 委托有資質(zhì)的第三方測單位,由建設(shè)、監(jiān)理、施工單位共同隨機(jī)選取確定了9 個點進(jìn)行復(fù)合地基靜載荷試驗(慢速維持荷載法),實測復(fù)合地基承載力特征值均不小于150kPa,滿足設(shè)計要求,復(fù)合地基靜載荷試驗結(jié)果如表3 所示。
表3 復(fù)合地基靜載荷試驗結(jié)果表
土方填筑至路床標(biāo)高, 經(jīng)過6 個月沉降觀測結(jié)果表明該段軟基工后沉降3.2cm, 符合設(shè)計控制在4cm 以內(nèi)的要求,滿足工程建設(shè)需求。
綜上所述, 采用水泥攪拌樁+支擋樁的組合方案,是一種可靠的較優(yōu)方案,每延米只需用水泥50kg,避免了大量使用混凝土,避免了棄方,極大地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境,為國家節(jié)約投資,低耗高能,少投多產(chǎn),取得了良好的社會效益和可觀的經(jīng)濟(jì)效益,值得推廣應(yīng)用。