華貴龍

(1.安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司,安徽 合肥 230088；2.公路交通節(jié)能環(huán)保技術(shù)交通運(yùn)輸行業(yè)研發(fā)中心，安徽 合肥 230000)

1 工程概況

本次高填方場(chǎng)地整平工程位于快捷通道隧道洞口北側(cè)、黃沙湖公園壩頂路下游、還建路南側(cè),平整面積約94 824 m2。高填方場(chǎng)地整平區(qū)域南北兩側(cè)均為填方邊坡,最大填方高度約56 m左右。整平范圍內(nèi)現(xiàn)狀存在環(huán)山坎水庫(kù)沖溝,長(zhǎng)度約2.1 km,呈南西至北東走向。現(xiàn)狀水庫(kù)于本次場(chǎng)地整平范圍內(nèi)采用鋼筋混凝土明溝排水,水流流量較小,雨季水量較大。溝岸有植被覆蓋,兩側(cè)岸坡坡度較陡,北西側(cè)坡度10～15°。南東側(cè)坡度25～40°,匯水面積約3.5 km2。

圖1

2 場(chǎng)地地質(zhì)條件

路線所經(jīng)區(qū)域出露的地層主要為第四系植物層(Q4pd)、第四系坡洪積(Q4dl+pl)層、第四系坡殘積(Q4dl+el)層、侏羅系中統(tǒng)自流井組(J2z),局部區(qū)域出現(xiàn)部分缺失,巖層由新到老分別如下:

植物層②2:紫紅、紫褐、褐紅色,由黏性土混植物根系組成,結(jié)構(gòu)松散,稍濕～濕。

粉質(zhì)黏土③:紫紅、紫褐色,呈硬塑狀態(tài),局部可塑狀態(tài),稍濕。無搖振反應(yīng),有光澤,干強(qiáng)度及韌性中等。

粉質(zhì)黏土④:紫紅、褐紅色,呈硬塑狀態(tài),局部可塑狀態(tài),稍濕。無搖振反應(yīng),有光澤,干強(qiáng)度高,韌性中等。含泥巖風(fēng)化碎塊、碎屑,碎塊表面均可見褐黑色鐵錳質(zhì)氧化膜。

強(qiáng)風(fēng)化泥巖⑥11:紫紅色,泥質(zhì)結(jié)構(gòu)～砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu),薄～中層狀構(gòu)造,強(qiáng)風(fēng)化,節(jié)理裂隙極發(fā)育,巖體破碎～極破碎,巖芯呈2～8cm的碎塊狀及少量短柱狀,碎塊手可折斷,巖芯采取率R為80%,RQD為0～10%,屬于極軟巖。

中風(fēng)化泥巖⑥13:紫紅色,泥質(zhì)結(jié)構(gòu)～砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu),中厚層狀構(gòu)造,中等風(fēng)化,節(jié)理裂隙不發(fā)育～較發(fā)育,巖體較完整～完整,巖芯呈10～80 cm的長(zhǎng)柱狀、柱狀、短柱狀及5～8 cm的碎塊狀,碎塊錘不易擊碎。巖芯采取率R=60%～100%,RQD為30%～60%,屬于極軟巖。

表1 各巖土層主要物理力學(xué)指標(biāo)建議值表

根據(jù)勘察結(jié)果,擬建場(chǎng)地整平區(qū)域場(chǎng)地內(nèi)無全新世活動(dòng)斷層通過;場(chǎng)地原始地形為低山丘陵及山間凹地,起伏較大。場(chǎng)地內(nèi)未見滑坡、泥石流及地面沉降等影響場(chǎng)地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用發(fā)育;場(chǎng)地表層分布的植物層、黏性土、風(fēng)化巖為場(chǎng)地內(nèi)特殊性巖土,考慮到植物層厚度較小可進(jìn)行清除,對(duì)黏性土進(jìn)行地基處理后對(duì)路基影響較小。綜合評(píng)價(jià),擬建場(chǎng)地整體穩(wěn)定,具備場(chǎng)地整平條件。

3 場(chǎng)地整平總體方案

3.1 整平方案

每次填筑5.0 m,初步整平后采取強(qiáng)夯施工處理,強(qiáng)夯完畢后靜置1～2周,填筑下一級(jí),直至填平至設(shè)計(jì)場(chǎng)地高程563.0 m,擋墻設(shè)置區(qū)域20 m范圍內(nèi)未避免強(qiáng)夯施工對(duì)墻體構(gòu)造造成損壞,設(shè)計(jì)采用分層碾壓施工,同時(shí)考慮到場(chǎng)地整平561至563高程時(shí)填筑厚度較小,設(shè)計(jì)采用分層碾壓法施工。

3.2 強(qiáng)夯設(shè)計(jì)參數(shù)及施工工藝

3.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

本工程場(chǎng)地整平采用分層回填、分層強(qiáng)夯的施工方法,填筑體回填強(qiáng)夯按照由下至上的原則分層施工,按照每層厚度5 m層進(jìn)行強(qiáng)夯處理。

(1) 錘重與落距:要求單擊夯擊能不小于4 00 kN·m,錘重可選擇20 t,落距20 m左右,據(jù)試夯情況調(diào)整。錘底面積5～8 m2,應(yīng)控制夯錘的寬高比,以防止偏錘現(xiàn)象。

(2) 夯擊點(diǎn)布置與間距:① 夯擊點(diǎn)布置本次設(shè)計(jì)夯擊點(diǎn)布置為正方形。強(qiáng)夯處理范圍坡腳外側(cè)不小于3 m。

② 夯擊點(diǎn)間距、夯距的確定,根據(jù)地基土的性質(zhì)和處理深度,第一遍(主夯)及第二遍(副夯)的夯擊點(diǎn)間距為5 m,以保證使夯擊能量傳遞到深處和保護(hù)夯坑周圍所產(chǎn)生的輻射向裂縫為基本原則。至于，夯距，施工時(shí)可據(jù)試夯資料調(diào)整。

(3)夯擊擊數(shù)與遍數(shù)：

① 擊數(shù)：每遍每夯點(diǎn)的擊數(shù)可通過試驗(yàn)確定,且應(yīng)同時(shí)滿足下列條件:最后兩擊的夯沉量不大于50 mm;夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大隆起;不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。

總之,各夯擊點(diǎn)夯擊數(shù),應(yīng)使土體豎向壓縮最大,而側(cè)向位移最小為原則,一般為4～10擊。

② 遍數(shù):夯擊的遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)和平均夯擊能確定。一般采用1～8遍,對(duì)粗粒土夯擊遍數(shù)可少些,對(duì)細(xì)粒土則夯擊遍數(shù)要求多些。最后一遍是以低能量“搭夯”,即錘印彼此搭接。

(3)間歇時(shí)間:各遍間的間歇時(shí)間取決于加固土層中超靜孔隙水壓力消散所需要時(shí)間,黏性土地基一般為3～4周。

3.2.2 施工要求

(1)強(qiáng)夯施工次序:

①滿夯:由道路外側(cè)向道路內(nèi)側(cè),由處理范圍的起終點(diǎn)向中間,采用低能量逐排(落距暫定10 m)滿夯,夯印重疊1/4,擊計(jì)數(shù)由試驗(yàn)段確定,暫定為3擊。

②點(diǎn)夯:由道路外側(cè)向道路內(nèi)側(cè),由處理范圍起終點(diǎn)向中間,間隔強(qiáng)夯,直至滿足夯沉量不大于10 cm要求,擊數(shù)由試驗(yàn)段確定,暫定為7擊。

③滿夯:采用低能量逐排滿夯(落距暫定10 m左右),夯印重疊1/4,擊數(shù)由試驗(yàn)段確定。

(2)強(qiáng)夯施工要求：

強(qiáng)夯施工可按下列步驟進(jìn)行:

① 清理并平整場(chǎng)地;場(chǎng)地地下水位以上必須保持3.5 m以上的覆蓋層厚度,當(dāng)不滿足這一要求時(shí),應(yīng)采取降水措施。

② 標(biāo)出第一遍夯擊點(diǎn)的位置,并測(cè)量場(chǎng)地高程。

③ 起重機(jī)就位,使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置。

④ 測(cè)量夯前錘頂標(biāo)高。

⑤ 將夯錘起吊到預(yù)定高度,待夯錘脫鉤自由下落后放下吊鉤,測(cè)量錘頂高程;若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時(shí),應(yīng)及時(shí)將坑底填平。

⑥ 重復(fù)步驟⑤按設(shè)計(jì)規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn),完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊;當(dāng)夯坑過深出現(xiàn)提錘困難,又無明顯隆起,而尚未達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí),采用碎石土將夯坑回填不超過1/2深度后,繼續(xù)夯擊。

⑦重復(fù)步驟④⑥,完成第一遍全部夯點(diǎn)的夯擊。

⑧ 用推土機(jī)將夯坑填平,并測(cè)量場(chǎng)地高程。

⑨ 在規(guī)定的時(shí)間間隔后,按上述步驟逐次完成全部夯擊遍數(shù),最后用低能量滿夯,將場(chǎng)地表層土夯實(shí),并測(cè)量夯后場(chǎng)地高程;若地下水位較高,夯坑積水影響施工時(shí),宜采用人工降低地下水位。夯坑或場(chǎng)地積水應(yīng)及時(shí)排除。

(3)滿夯施工要求:

滿夯施工可按下列步驟進(jìn)行:

① 平整場(chǎng)地。

② 測(cè)量場(chǎng)地高程,放出一遍滿夯基準(zhǔn)線。

③ 起重機(jī)就位,將夯錘置于基準(zhǔn)線端。

④ 按照夯印搭接1/4錘徑的原則逐點(diǎn)夯擊,完成規(guī)定的夯擊數(shù)。

⑤ 逐排夯擊,完成一遍滿夯,用方格網(wǎng)測(cè)量場(chǎng)地高程。

⑥ 場(chǎng)地整平。

(4) 保護(hù)措施:為避免強(qiáng)夯施工產(chǎn)生的震動(dòng)可能帶來的不利影響,在臨近道路、建筑(構(gòu)筑)物一側(cè)進(jìn)行強(qiáng)夯施工時(shí)需在施工紅線以外開挖隔震溝。隔振溝開挖寬度為2 m,深度不小于1.5 m。

(5) 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試設(shè)計(jì):現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試工作是強(qiáng)夯施工中的一個(gè)重要組成部分。為此在大面積施工之前應(yīng)選擇面積不小于400 m2的場(chǎng)地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),以便取得設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。對(duì)地面沉降、深層沉降和水平位移進(jìn)行觀測(cè)。其目的是：

① 了解地表隆起的影響范圍及墊層的密實(shí)度變化。

② 研究夯擊能與沉降量的關(guān)系,用以確定單點(diǎn)最佳夯擊能量。

③ 確定場(chǎng)地平均沉降和搭夯的沉降量,用以研究強(qiáng)夯的加固效果。

3.3 場(chǎng)地整平設(shè)計(jì)安全性驗(yàn)算

3.3.1 路堤沉降計(jì)算

取K2+695處填土高度最大斷面(填土高度約56 m),借助GEO5巖土工程有限元分析軟件地基固結(jié)沉降分析模塊,進(jìn)行該斷面處高路堤填筑固結(jié)設(shè)計(jì)驗(yàn)算。

圖2 理論計(jì)算模型

設(shè)計(jì)路堤填筑,每5 m分層強(qiáng)夯一級(jí),邊坡坡率不小于1∶1.5,場(chǎng)地整平至場(chǎng)地高程563 m后,自然靜置2年,待沉降穩(wěn)定后,再填筑快捷通道路堤部分。計(jì)算結(jié)果如圖3、圖4所示。

圖4 路基沉降固結(jié)豎向位移值(道路運(yùn)行15年后)

經(jīng)計(jì)算,施工2.5年道路建成后路基沉降已趨于穩(wěn)定,在運(yùn)行15年后,道路基本無豎向沉降,滿足《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JT GD30-2015)[1]、《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ 37-2012)(2016版)[2]、《城市道路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ 194-2013)[3]、《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F10-2006)[4]中的路基沉降相關(guān)要求。

3.3.2 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

采用GEO5巖土工程有限元分析軟件土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析模塊,對(duì)K2+695斷面進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析,計(jì)算理論模型如圖5所示。

圖5 邊坡穩(wěn)定性分析模型

在忽略坡腳路堤擋墻支擋作用下,經(jīng)計(jì)算邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.43>1.35,滿足規(guī)范要求。鑒于在未設(shè)置路堤擋墻的情況下,邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)富余較小,考慮到足夠的安全儲(chǔ)備,設(shè)計(jì)于迎賓路路堤坡腳位置增設(shè)路堤擋墻,擋墻埋深5.0 m,外露2.0 m。

4 結(jié)束語

相對(duì)于分層碾壓法,強(qiáng)夯法具有工藝簡(jiǎn)單、受填料粒徑制約小、施工效率高、施工質(zhì)量容易保證、工后沉降小且費(fèi)用較低的優(yōu)點(diǎn)。該方案可用于山嶺區(qū)高填方工程項(xiàng)目中。