張 弛

(上海建工二建集團(tuán)，上海 200080)

0 引 言

臨海吹填區(qū)域的市政道路建設(shè)的難點(diǎn)在于吹填土地基的處理。吹填土是海中泥沙沖填堆筑形成的欠固結(jié)的新沉積土。原有泥沙結(jié)構(gòu)在吹填過程中遭到破壞,粘結(jié)很大程度上被水力沖散,形成散裝顆粒,緩慢沉積固結(jié)。它物理性質(zhì)包括:強(qiáng)度低、塑形指數(shù)(>15)和孔隙比高、重度小、壓縮性高、含水率大、滲透性小、沉降大。具體情況還取決于原有泥沙的特性和水力情況[1]。因而,在物理性質(zhì)上,它相較于軟土欠固結(jié)和可壓縮程度更高。

軟土地基處理,是為了防止地基下沉拉裂。減小沉降,提高地基固結(jié)度和路基穩(wěn)定性的方法分為兩大類:物理方法和化學(xué)方法。其中物理方法主要包括:換土墊層法、強(qiáng)夯法、堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、灌漿、高真空擊密法、全封閉立體式降水法、復(fù)合樁基法、過渡路面處理等。復(fù)合樁基法又包括水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)、低標(biāo)號(hào)混凝土樁(LC樁)、生石灰樁、擠實(shí)砂(碎石)樁、預(yù)應(yīng)力管樁、高壓噴射注漿(旋噴樁、粉噴樁)、水泥攪拌樁、粒料樁或其它預(yù)制樁[2]。其原理是沖擊土體或使土體出現(xiàn)壓差,排出孔隙水,壓實(shí)土體;或打入樁體,與土體一起共同承受上部荷載。另一類是化學(xué)方法,通過添加外加劑[3],外加劑與土體中物質(zhì)成分發(fā)生反應(yīng),使土體固結(jié)。此外,還有設(shè)置土工織物墊層、濾層,以及土工格柵等加固辦法[4]。一般吹填土在自然固結(jié)1～3年后方宜地基處理。對(duì)于小于3米的薄層軟土,一般采用清淤換填或挖沙溝預(yù)壓的方法[5]。

1 工程背景

臨海區(qū)域的工程建設(shè)需要配套相應(yīng)的道路建設(shè)。岸邊大量海水吹填形成的軟土海砂質(zhì)

地基承載力低,人站立在此類區(qū)域上也會(huì)產(chǎn)生下陷。為保證其他大型工程機(jī)械的通過,需要做地基處理,并完成各種市政道路的施工。

1.1 吹填軟土特性

海水沖刷或人工吹填上來的砂土地質(zhì)含有砂、淤泥、淤泥質(zhì)土。在自然或人工造陸造島過程中,根據(jù)材料的不同,可以大致分為海底泥漿型地面和砂型地面。泥漿型地面主要是淤泥和淤泥質(zhì)土。砂型地面主要是含砂。當(dāng)然,這兩種地基中都含有大量的水,并且水的存在形式也要具體分析。也有地基既含有砂石又含有淤泥質(zhì)土。

泥漿吹填的地面,淤泥含量高,孔隙率大,含水率高,壓縮性大。天然固結(jié)速度很慢,易產(chǎn)生不均勻沉降,砂子滑移效果明顯。海砂吹填的地面,地基承載力要高很多,吹填之后,隨著砂土中孔隙水的消散,承載力迅速提高,部分島嶼甚至不需要特別的處理,只需要根據(jù)承載力做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。但不做地基處理會(huì)帶來液化的問題。需要采用振動(dòng)和強(qiáng)夯相結(jié)合的方法。但當(dāng)砂土中含有黏土?xí)r,孔隙水排出困難。流動(dòng)性過大時(shí),按照傳統(tǒng)方法打樁,由于其流動(dòng)性和整體穩(wěn)定性不足的問題,同樣會(huì)有水泥樁傾斜甚至折斷的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 研究現(xiàn)狀

新建或改擴(kuò)建市政道路的施工內(nèi)容一般包括水泥土路基及養(yǎng)護(hù)、級(jí)配碎石鋪設(shè)及養(yǎng)護(hù)、水泥穩(wěn)定碎石鋪設(shè)及養(yǎng)護(hù)、鋼筋混凝土面層及養(yǎng)護(hù),等。其難點(diǎn)在路基處理。

目前,我國主要采用的軟土地基的處理方法主要包括復(fù)合地基法,排水固結(jié)法,強(qiáng)夯法,無排水砂墊層真空預(yù)壓等。復(fù)合地基法包含水泥土攪拌樁法、粉噴樁法,和碎石樁法等。其缺點(diǎn)是造價(jià)高。1952年瑞典提出了一種處理軟土地基的真空預(yù)壓法。包括塑料排水板聯(lián)合堆載和塑料排水板聯(lián)合真空預(yù)壓兩種方法。前者工期長,效果不理想;后者效果易控制,成本低。在八十年代引入國內(nèi)并有大量成熟的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。真空預(yù)壓法是一種無排水砂墊層真空預(yù)壓的比較新的工法,工期短,造價(jià)低。成本比塑料排水板聯(lián)合真空預(yù)壓節(jié)約三分之一,效果可靠。強(qiáng)夯法缺點(diǎn)是不易控制壓實(shí)度,容易形成“彈簧土”,固結(jié)效果差。

2 路基處理

在海砂吹填的軟土地基上新建市政道路。其路基處理的關(guān)鍵技術(shù)流程往往需要結(jié)合實(shí)際情況,結(jié)合物理與化學(xué)方法。在該工程的市政道路建設(shè)中,關(guān)鍵的地基處理技術(shù)要點(diǎn)如下:

市政道路的剖面圖中“水穩(wěn)”部分需要保證平整度;水穩(wěn)的厚度,規(guī)范中沒有規(guī)定,應(yīng)根據(jù)荷載要求設(shè)置厚度,分層施工:比如30 cm、36 cm,或40 cm;

正常情況下,處理后的地面壓實(shí)度也達(dá)不到94%(重型擊實(shí))。地面處理以穩(wěn)定和固結(jié)為主,壓實(shí)度宜以90%為好。第一層水泥土(或石灰土)可要求≥95%,重?fù)魤簩?shí);

混凝土塌落度要求應(yīng)直接查規(guī)范,結(jié)合當(dāng)前天氣以及作為市政道路用途,塌落度宜小;

水泥土要求施工在3～4 h完成。施工時(shí)間短,但養(yǎng)護(hù)時(shí)間長,原則上每層需7 d;不適宜趕工期。建議根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際土體的含水量來確定,含水量直接影響土的力學(xué)等特性。若局部土體含水量較大,建議使用生石灰固結(jié)。生石灰能較好中和土體內(nèi)水分以及調(diào)整土體的最佳含水量。在工期緊的情況下同樣建議使用,宜4%～8%;

無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是在實(shí)驗(yàn)室在試塊上得到的,現(xiàn)場(chǎng)取芯便于驗(yàn)證厚度與分層,實(shí)驗(yàn)室結(jié)果是否合格,靠現(xiàn)場(chǎng)取樣論證;

原狀土需要處理,起到穩(wěn)定和固結(jié)作用,為了防止地下水的滲透;夯土?xí)r需要了解當(dāng)下路基土體的最佳含水率,以達(dá)到最好的強(qiáng)夯施工效果;

拌和需要拌合機(jī),需要保證拌和深度,不能用旋耕犁;

地面處理在控制含水率后一般以靜壓為主,平整度要求依據(jù)規(guī)范。振動(dòng)碾壓會(huì)引起“彈簧土”。當(dāng)?shù)缆吠临|(zhì)主要為砂性土?xí)r,需要其他處理辦法,根據(jù)地勘報(bào)告定。

3 施工質(zhì)量控制

路床施工質(zhì)量控制:路床填挖方分層填挖夯實(shí),分層水泥攪拌(水泥參量5%),分層厚度控制為300 mm。水泥土采用挖機(jī)進(jìn)行攪拌,攪拌前根據(jù)道路板塊進(jìn)行灰線方格網(wǎng)控制,并在現(xiàn)場(chǎng)安置水泥摻量控制告知牌。主要技術(shù)指標(biāo):水泥摻量5%;土的干密度1.6-2.0 g/cm3;取1.7 g/cm3;路床厚度60 cm;按1 m2計(jì)算水泥摻量=密度×體積×水泥摻量=1.7×103×0.6×5%=51 kg。故1 m2水泥摻量約為50 kg。

道路板塊維修質(zhì)量控制:控制混凝土澆筑質(zhì)量、養(yǎng)護(hù)方式;道路改擴(kuò)建的質(zhì)量控制——控制路床的水泥參量、控制路基施工質(zhì)量(如壓實(shí)度、彎沉值等指標(biāo)控制)。混凝土路面的質(zhì)量養(yǎng)護(hù):模板采用木模板。脹縫2 cm采用聚苯板。切割機(jī)切縫,切縫前彈墨斗線控制縫的平直度;灌縫前人工清縫干凈;瀝青灌縫到位。

圖1

路床應(yīng)做現(xiàn)場(chǎng)土擊實(shí)一組,水泥土擊實(shí)一組,水泥一組,級(jí)配石擊實(shí)一組,級(jí)配石原材檢測(cè)一組,檢測(cè)均合格方可。道路通過頂面交工時(shí)的彎沉值進(jìn)行驗(yàn)收。三組值分別為:LS=30.5(0.01 mm);LS=67.5(0.01 mm);LS=245.6(0.01 mm);路基頂面交工驗(yàn)收的彎沉值LS=292.5(0.01 mm)。質(zhì)量目標(biāo)控制的檢測(cè)內(nèi)容如下表:

表1 鋼筋混凝土市政道路質(zhì)量檢測(cè)內(nèi)容

4 道路翻新

對(duì)使用年限較長的一些道路,需要對(duì)原有道路進(jìn)行維修和翻新。在裂縫處鋪設(shè)石屑并澆

筑細(xì)骨料為主的混凝土。維修和翻新情況如圖2所示。

圖2

5 安全文明施工

機(jī)械設(shè)備的安全控制包括挖機(jī)、壓路機(jī)設(shè)備報(bào)審,備案嚴(yán)格安裝制度執(zhí)行;臨時(shí)用電的安全控制包括定期檢查接地是否符合要求、檢查亂拖亂拉等違章使用現(xiàn)象。危險(xiǎn)性較大分部分項(xiàng)工程的安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別控制,過程中嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)護(hù)人員到點(diǎn)監(jiān)護(hù)。對(duì)有風(fēng)險(xiǎn)源的臨邊及時(shí)安裝臨邊防護(hù)設(shè)施。

6 總結(jié)與展望

事實(shí)證明部分臨海域的市政道路工程中,由于大型機(jī)械車輛和港口運(yùn)輸車輛的大量通行,排水固結(jié)的地基處理的方法造成了大面積路面板的破壞。文中所述的地基處理的工序與流程,以及施工時(shí)的質(zhì)量控制方法值得推廣。