李成軍
(中鐵十一局集團第六工程有限公司,湖北襄陽 441000)
城市軌道交通站場的地基建設質量要求高,地基承載力不足時易導致建筑結構失穩(wěn)。城市軌道交通站場施工發(fā)生于軟土地區(qū)時,需采取科學的施工技術加以處理,改善軟土承載性能弱的問題,為后續(xù)工程建設工作的順利開展打下堅實的基礎。在此行業(yè)現(xiàn)狀下,亟須加強對軟弱土地區(qū)路基施工技術的探索,憑借技術優(yōu)勢保證軟基處理效果。
軟土路基由松軟土、沙土、黏土等組成,孔隙較大,軟基內部缺乏密實性,受外部荷載作用易失穩(wěn)塌陷。軟土路基的含水量普遍在40%以上,同時軟基自身的透水性較差,整體質量較重,進一步加劇在承受荷載作用時的失穩(wěn)現(xiàn)象,賦存在軟基內的水由于受力擠壓而向外流出,周邊建筑材料易由于軟基內水的流出而遭到污染,且不利于路基的高效排水。
在同一路段,受土質密度及土壤強度的影響,普遍存在多個不同的受力體系,受力不均迫使建設于軟基上方的路面結構嚴重失衡,土壤的基本性質也易受到影響。加之車輛荷載及其他因素的作用,受力不均勻的結構在不同時段的具體表現(xiàn)存在差異,穩(wěn)定性控制難度偏高。
切實提高道路的承載性能是保證車輛安全通行的重要前提,但軟土路基的荷載承受能力有限,直接于該處開展建設工作時面臨施工難度增加、成型道路結構穩(wěn)定性不足等問題,伴隨道路內部結構沉降現(xiàn)象,隨時間的延長,道路變形幅度逐步增加,嚴重影響車輛的通行安全。同時,針對道路變形采取處理措施時將耗費較多的資源,影響項目的經(jīng)濟效益[1]。
軟土路基的透水性差、含水量高,排水難度較大,孔隙大且松散的軟弱土層缺乏穩(wěn)定性,由于不足以抵抗外部剪切力的作用而偏離原有的正常形態(tài),可見軟基逐步顯現(xiàn)出由內向外變形和偏移的問題,工程質量欠佳,針對質量缺陷進行處理時面臨成本偏高的局限性,對施工質量、經(jīng)濟效益均產(chǎn)生不良影響。
某軌道交通停車場工程,站場路基面積為249 600 m2,路基填筑土石方約395 800 m3。其中,停車場站場的路基基底有溝渠、水塘等,場地為典型軟弱土地質,黑土含大量黑色有機質及腐質物,組成成分復雜,缺乏穩(wěn)定性,未經(jīng)處理而直接建設道路時易引發(fā)結構失穩(wěn)沉陷病害。針對軟土地區(qū)的特殊性,聯(lián)合采取抽除積水、清除淤泥、分層回填等措施,以改善現(xiàn)場地基條件差的狀況,為路基本體的填筑打下堅實的基礎。
施工現(xiàn)場原地面為軟弱原土地基,根據(jù)地基沉降精準控制、地基承載力顯著提高的站場工程建設要求,從應用效果可靠性、施工便捷性、成本可控性多個方面做對比分析,最終采用碾壓法和換土砂墊層法處理軟土地基。
在原設計方案中,場內水塘溝底處理采取的是溝底清淤、分層回填的方法。但施工現(xiàn)場信息反饋結果顯示,首條水塘溝清淤后溝底土質軟弱,分布缺乏均勻性,承載性能不足,直接回填土方并不能從根本上改善現(xiàn)有土質狀況。經(jīng)多方論證后,對溝底處理方法加以優(yōu)化,即增設厚度約為50 cm的建筑碎石層,以期通過此結構層的建設提高水塘溝底的承載力。具體操作要點如下:
1)以換填、改變土體性質的方法處理水塘區(qū)域:抽排水塘底部的地下水,填筑碎石溝底,初步提高溝底的承載性能;分層回填石灰改良土并逐層碾壓,直至與原地面標高齊平為止,回填土碾壓密度≥0.93。
2)加強對原土地基的碾壓,機械設備采用重型振動碾壓機,先整平再碾壓,要求密實度≥0.93。
3)經(jīng)過對水塘和原地面的處理后,根據(jù)填土密度≥0.93的要求施工路基砂墊層和路基填土層[2]。
4)車庫外平過道地基的承載性能偏弱,以設置PHC管樁的方法加以處理;用水泥土攪拌樁加固過渡段地基,改變地基原有狀態(tài),以便停車場站場與車庫平順銜接,為列車的平穩(wěn)運行提供保障。
考慮到停車場占地面積大的特點,采取“化整為零”的策略,分階段有序施工地基,有效把控各部分的施工質量。
1)將場地劃分為7個小區(qū)域,修筑臨時施工便道。盡可能利用原有村道和機耕道路,提高現(xiàn)有資源的利用水平,減少工程施工量;于施工便道兩側開挖臨時排水溝,避免水對便道產(chǎn)生沖刷作用;水塘清表深度按30 cm控制。
2)針對現(xiàn)場的明溝、河塘等采取處理措施,再分層回填至原地面標高。
3)將場地原地面劃分為多個區(qū)域,分區(qū)段碾壓平整。
4)車庫前的地基缺乏穩(wěn)定性,做加固處理。
5)安排站場、路基砂墊層的施工,分層碾壓,保證每層有足夠的平整性和密實性。
水塘底部分布大量淤泥,利用挖掘機清理干凈,啟用水泵高效抽排水,排水量較大或排水效果差時,采取井點降水措施,直至基底無積水為止。清淤至原狀土,分層回填C組填料(細粒土含量大余30%)細粒土,單層厚度控制在30 cm,達到原地面標高后,填筑路基本體結構[3]。
基本流程為:測量放樣→筑壩圍堰→抽水→清淤→開挖臺階→回填溝底碎石→分層回填。
水塘、水塘等處存在積水,為減小水對地基的影響,利用水泵高效抽除;挖掘機清淤至原狀土,保證淤泥、腐殖土及各類垃圾均得到有效的清理;開挖岸坡,形成臺階?;靥顣r加強對地下水位的控制,避免碎石墊層內滲入地下水。沿水塘壁開挖臺階,溝底回填50 cm厚的建筑碎石,再安排碾壓,經(jīng)此處理后提高溝底土體的承載力,隨后以分層的方法逐步回填土。
在河塘堤岸開挖向內傾斜的臺階,高度為20 cm,寬度>30 cm,具體如圖1所示。清淤部位的含水量較高,設置積水槽并利用水泵高效排水,直至基底無積水為止。溝底碎石處理到位后,分層回填C組填料細粒土,厚度約為30 cm。鋪設到位后,依次用推土機初平、平地機精平,使鋪設材料有足夠的平整性。
圖1 水塘分層開挖填筑示意圖
在分層填筑施工方式下,逐層采取質量控制措施,要求各層表面保持平整,設約為2%的施工橫坡,以便水的高效流動?;靥詈蟀才拍雺?,要求密實度≥0.93。
以機械為主、人工為輔的方法填筑停車場路基,基本流程為:現(xiàn)場清表→原地面碾壓→鋪設土工格柵→填筑(砂墊層、石灰土)。為順利完成路基填筑作業(yè),提前選取具有代表性的路段組織試驗,明確具有可行性的機械設備、施工參數(shù)等,給路基施工提供引導。
路基施工前先安排試驗,根據(jù)現(xiàn)場施工情況檢驗施工機械設備、組合工序、參數(shù)各方面的可行性,針對不足之處進行優(yōu)化,最終確定一套適宜的路基施工方案,以便大面積路基施工的順利進行。試驗后,需確定如下內容:最佳松鋪厚度、攤鋪和壓實的機械設備組合方案、最佳碾壓遍數(shù)、壓路機運行速度等。在明確路基施工方案后,正式施工階段嚴格依據(jù)方案要求進行,未經(jīng)許可不得隨意更改。
站場路基填方采取回填原土并碾壓的方法,為避免地下毛細水對路基產(chǎn)生影響,于基底鋪設1層土工格柵,隔斷水向上滲透的路徑。材料方面,采用經(jīng)編復合土工格柵,縱向、橫向的延伸率<24%,縱向、橫向的抗拉強度>60 kN/m。路基基底設厚度為0.5 m的中粗砂墊層,墊層中間增設1層土工格柵。布設到位的土工格柵需保持平整,沿線路縱向的搭接長度不少于0.2 m,每隔1.5~2.0 m用扎絲捆牢土工格柵。經(jīng)過土工格柵的規(guī)范設置后,有利于提高路基的穩(wěn)定性。土工格柵鋪設后的48 h內鋪填料覆蓋,上覆厚度不少于0.2 m的填土,從兩側開始壓實,逐步向中間區(qū)域推進。站場路基處理示意圖如圖2所示。
圖2 站場路基處理示意圖
以鋪設土工格柵、施作砂墊層的方法聯(lián)合處理站場路基基底,顯著提高基底土體的穩(wěn)定性,使建設成型的基底有較高的承載性能,有利于道路后續(xù)建設工作的順利開展。
站場路基本體填筑C組填料細粒土,分層填筑,單層厚度20~30cm,逐層填筑、碾壓。填筑所用C組填料細粒土中摻入石灰,填筑前組織石灰摻量試驗,確定石灰摻入比例為5%~15%,具體摻量根據(jù)液限靈活控制。局部以15%的摻量摻入石灰后仍無法達到液限要求時,采取晾曬土料的方法,待實測液限結果合理后方可用于填筑。
灰土在現(xiàn)場按比例摻加石灰,安排2~4 d的悶土處理后再運至現(xiàn)場,拌和整平并碾壓?;彝翋灹蠒r間達到要求后,利用拌和機粉碎拌和,將灰土均勻攤鋪到位,做平整和碾壓處理,借助機械設備提供的外部作用力促使灰土穩(wěn)定成型?;彝撂钪?、碾壓過程中加強含水量檢測,含水量偏高時灰土呈濕潤狀態(tài),缺乏穩(wěn)定性,需做多次翻曬和粉碎處理,將灰土的含水量穩(wěn)定在指定范圍內,同時顆粒直徑不超過設計要求(2.5 cm)。在灰土含水量的控制中,盡可能使實測結果接近最佳含水量,以便施工的有效進行。每層填土碾壓前,先將填筑至現(xiàn)場的材料整平并高效壓實,提高填筑材料的密實度。
綜上所述,在軌道交通站場建設過程中經(jīng)常會遇到軟弱土地基。如果不使用適當?shù)氖┕ぜ夹g進行處理,可能會導致嚴重的后果,本文結合具體工程實例,詳細探討了軟弱土地區(qū)軌道交通場站場路基施工技術要點,以避免不同地質情況下路基沉降不均勻現(xiàn)象,增加路基穩(wěn)定性,保障軌道交通站場工程施工質量。