陳興艾

(寧波交通工程建設集團有限公司，浙江 寧波 315000)

0 引言

我國東南部沿海地區(qū)擁有的海岸線長度達1.8萬公里，海域灘涂區(qū)因地表無硬殼層，地基承載力低，人員設備進場施工難度大等原因，便道的修建速度緩慢，進而影響到整個工程進度。本文以杭州灣海域灘涂區(qū)某高速公路項目為背景，提出了一種采用淺層固化聯(lián)合鋼板路基箱的施工便道技術，并分析實施應用效果。

1 研究背景及意義

浙江杭州灣海域灘涂區(qū)地質狀況主要為典型的海相沉積深厚軟土地基，以粉質黏土、粉砂等地層為主，具有天然含水量高、壓縮性高、靈敏度高、觸變性高、流變性高、強度低、透水性低“五高二低”的特點，無法滿足人員及施工機械的正常使用要求。為了便于現場施工及橋梁建設，保證道路的整體性及穩(wěn)定性，開展海域灘涂區(qū)淺層固化聯(lián)合鋼板路基箱便道施工技術研究及應用，分析鋼箱路面荷載作用下人工硬殼層的應力擴散及沉降計算方法，分析不同上覆荷載及動荷載情況下的硬殼層應力反應，研究各種不利因素對固化土材料的作用，是否影響到固化材料的結構和性能，能否滿足該固化材料的實際用途、強度等要求。結合項目相關地勘資料及設計資料，分析側邊施工的附加荷載在土中產生的附加應力及側向位移影響情況。

應用該技術符合我國交通、水利、環(huán)保等產業(yè)的需求，也是一種資源節(jié)能的工程技術，無論是從公路交通事業(yè)的發(fā)展需求，還是從軟土固化研究技術在現有水平發(fā)展中迫切需

要解決的問題來看，都具有重要研究和現實意義。

2 技術原理及創(chuàng)新點

2.1 技術原理

海域灘涂區(qū)淺層固化聯(lián)合鋼板路基箱便道施工技術的原理，主要是利用淺層就地固化處理技術來提高軟土地基的承載能力，并且結合鋼板路基箱作為路面磨耗層。

鋼板路基箱由正反兩面鋼板和縱橫向鋼構骨架組成，能夠滿足施工車輛、施工機械及作業(yè)工人的通行需求，從工作效率角度可合理作業(yè)機械化配比，移動方便，降低維護費用，節(jié)省作業(yè)成本，保證路面通行的穩(wěn)定。同時，運行車輛輪胎直接與鋼板路基箱接觸，減小了磨損，對下部土層也起到均勻壓實及保護作用。

地基與鋼板路基箱之間采用碎石墊層，起到路面平整、抗滑、消除沉降、分散受力等作用。

2.2 主要創(chuàng)新點

項目適用于海域灘涂及軟土等地區(qū)的新型便道復合結構，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)土石方便道、鋼棧橋等方式，能夠大幅加快施工進場速度，打開施工作業(yè)面。從使用功能、施工工效、施工造價等方面都具有明顯的優(yōu)勢。

項目提出適用于海域灘涂區(qū)的就地固化處理技術。針對海域灘涂區(qū)的地質特性開展固化劑配合比試驗研究，提出合適的固化劑選用方法，以及固化處理深度。

項目提出新型裝配式路面結構。鋼板路基箱作為施工便道路面，能夠將表面荷載均勻分散到固化硬殼層，降低其底部的附加應力及水平作用力。鋼板路基箱在工廠加工制作而成，鋪設方便、速度快，與傳統(tǒng)混凝土路面相比，節(jié)省了混凝土路面澆筑養(yǎng)護施工時間，大大縮短施工工期。

項目提出一種資源循環(huán)利用型的工程技術，實現資源的循環(huán)利用，節(jié)能環(huán)保。采用淺層固化處理方法無需使用大量的填筑材料，減少砂石用量，減少開山采石和河道挖沙。采用鋼板路基箱可重復回收利用，周轉率高。

3 主要施工工藝

3.1 工藝流程

主要工藝流程為施工放樣→場地準備（清表、排水）→場地劃分區(qū)塊→固化劑定量調配→就地固化攪拌施工→整平養(yǎng)護→碎石墊層施工→鋼板路基箱安裝→后期維護。

3.2 主要施工注意事項

3.2.1 淺層就地固化施工

根據設計圖紙對就地固化處理施工范圍開展施工放樣。在施工邊線打入竹片樁并綁上紅布或紅旗做好標志，并用白灰灑出施工邊線。處理區(qū)塊一般劃分為5m×5m，同樣用白灰線標識。采用機械清理處理區(qū)域內的表層植被、雜物。在處理范圍外，開挖臨時排水溝渠，可降低土壤內表層水，并對天然水引流外排。

固化劑采用現場集中拌和，應經常性檢查固化劑的配合比和噴料速率是否按照既定目標設置。校核固化劑使用記錄參數，材料使用量、罐內剩余量、施工時長和施工速率等參數相互驗證，如出現異常情況應暫停查明原因。

在地基土攪拌施工中，應隨時檢查攪拌深度和速率控制，觀察固化劑與原土是否混合均勻。每個施工區(qū)塊間，應保證有不小于5cm的搭接寬度，防止漏拌。固化攪拌完畢后2天～3天，對現場固化區(qū)域預壓，直接采用挖機攪拌機械的自重預壓，然后整平養(yǎng)護。自然養(yǎng)護期一般不小于7天，待固化土強度提高后，平整施工區(qū)域場地頂部。處理完畢后檢測固化土體的強度和承載力，主要內容有：通過靜力觸探、十字板試驗和荷載板試驗原位測試固化土的強度及承載力。

3.2.2 碎石墊層施工

碎石墊層的鋪設主要包括基層清理、找平、設標志、攤鋪及碾壓。施工前，應先檢查基礎面，清除松弱土或雜物。碎石墊層采用挖機等設備將材料均勻攤鋪在預定寬度上，通過中線和邊線定位樁控制攤鋪層高度（松鋪厚度），拉線后人工校正攤鋪層頂面平整度，確保在碾壓前，攤鋪層基本平整。采用壓路機碾壓，由兩側開始向路中心碾壓；碾壓遍數一般控制在4遍～6遍；碾壓后檢測頂面平整度。

3.2.3 鋼板路基箱鋪設

用裝載機將鋼板路基箱沿路線縱向排列鋪設在整平后的便道上，采用栓釘連接相鄰板，使板與板之間連接形成整體。

4 主要材料要求

4.1 固化劑

固化劑的選擇應遵循“就地取材、經濟合理、保護環(huán)境”的原則，其質量應符合《土壤固化外加劑》（CJ/T 486）和《軟土固化劑》（CJ/T 526）等有關的規(guī)定；固化劑類型和摻量應根據土質性質和室內試驗合理選擇。水泥應采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，強度等級不應低于42.5級；粉煤灰應選用不低于國標二級；礦渣微粉應選用不低于國標S95級別；石灰應選用不低于三級的生石灰，材料為粉狀或塊狀、無雜質。

4.2 碎石

碎石墊層，其碎石粒徑選用5mm～25mm的細碎石。

4.3 鋼板路基箱

鋼板路基箱面板材料為熱軋鋼板，鋼板表面帶有凸起花紋的鋼板，材質牌號為Q235，材料厚度為8mm；面板應使用整塊鋼板，不允許焊接拼接而成。鋼板路基箱底板材料厚度為6mm。鋼板路基箱鋼內撐材料為熱軋槽鋼和工字鋼，材質牌號為Q235B，材料規(guī)格為I12，縱橫梁間距0.4m×0.3m。

5 主要研究結論

5.1 海域灘涂地區(qū)硬殼層快速形成技術研究結論

就地固化試驗段開展靜力觸探檢測，就地固化強度試驗及承載力等均為合格，整體質量滿足設計要求。根據現場實際檢測結果，三種固化劑摻量（7%、9%、11%）基本滿足設計要求，強度較穩(wěn)定。檢測結果為：試驗段固化7天后，各配比對應的固化土靜力觸探錐尖阻力最低可達到0.6MPa，滿足設計的固化7天0.5MPa的要求；7天后承載力≥72.5kPa，滿足設計的固化7天不小于50kPa的要求。

就地固化路段開展平板荷載試驗，試驗點固化深度1.5m，固化劑摻配比為9%，齡期＞28d。固化地基在加載至最大試驗荷載300kN（300kPa）過程中，各級沉降穩(wěn)定、連續(xù)、無突變，累計沉降量分別為20.54mm、13.58mm，固化地基極限承載力均取最大試驗荷載值300kPa，對應的固化地基承載力特征值均為150kPa。

5.2 鋼板路基箱路面技術研究結論

通過試驗及驗算揭示了其荷載傳遞規(guī)律和均布荷載作用下硬殼層聯(lián)合鋼箱路面的相互作用及沉降特性。上部荷載通過鋼箱路面垂直作用在硬殼層上，聯(lián)合鋼箱荷載通過應力擴散傳遞至下臥層，應力擴散角一般在28°～45°，就地固化形成的硬殼層具有較高強度，大大降低了沉降量，也減少了不均勻沉降，就地固化加固區(qū)的壓縮量一般忽略不計。

優(yōu)化鋼板路基箱結構。1.5m×4.5m 鋼板路基箱原縱橫梁間距為0.8m×0.5m，底板厚10mm。為提高鋼板路基箱的承載力，加密縱橫梁，間距調整為0.4m×0.3m，考慮鋼板路基箱是鋪設在固化土上（承載力容許值120kPa～200kPa），底板適當減薄至6mm。經研究分析，8mm厚頂面鋼板在12m3混凝土罐車荷載條件下，剪應力、彎矩雖比原方案有較大提高，但仍分別超過規(guī)范設計值的15.2%和34%，在實際使用中局部會出現變形，但不影響整塊鋼板路基箱的使用。

5.3 海域灘涂區(qū)施工便道工藝應用結論

總結提煉出一種使用淺層就地固化技術快速形成人工硬殼層，并在人工硬殼層上鋪設碎石墊層開展沉降補償，碎石上鋪設鋼板路基箱作為便道路基，形成一種可適應多種交通荷載的便道快速修建方法。

海域灘涂地區(qū)水域豐富，在動力荷載作用下水容易析出到固化硬殼層頂部，容易產生表面泥濘，影響上部平整度。碎石墊層一方面可以消散掉豎向荷載下產生的超靜孔隙水壓力，另一方面也能補償微小的差異沉降，保證上部鋼板路基箱的平整。鋼板路基箱鋪設快速、便捷，能夠滿足施工車輛、施工機械及作業(yè)工人的通行需求。同時，運行車輛輪胎直接與鋼板路基箱接觸，減小了磨損，對下部土層也起到了均勻壓實及保護的作用。便道在使用中總體穩(wěn)定、無坑洼沉陷等不良情況發(fā)生。

5.4 施工便道對既有橋梁樁基的影響分析

施工便道距離既有橋梁樁基10m以內，從基礎沉降及樁基受力、變形角度，工況滿足施工安全要求。

（1）固化處理越深，地基沉降越小，固化深度1.65m時，便道最大沉降10.44mm。

（2）固化處理越深，樁基豎向沉降越小，固化深度1.65m時，樁基樁頂沉降2.5mm、壓縮0.3mm。

（3）固化處理越深，樁基側向位移越小，固化深度1.65m時，樁基最大水平位移1.42mm。

（4）工況從軸力增加角度，固化深度1.65m時，樁基最大軸力2580kN，最大軸力增量（最大樁側負摩阻力）507kN。

（5）固化深度越深，樁身彎矩越小，固化深度1.65m時，樁基最大彎矩43.18kN·m（最大拉應力0.055MPa）。

從路基沉降角度，工況滿足路基沉降控制指標。固化處理深度1.65m時，3年固結沉降16.69cm。

6 結束語

經過理論研究及實踐應用，海域灘涂區(qū)淺層固化聯(lián)合鋼板路基箱便道施工技術適用于不同施工環(huán)境下的軟土地基處理，并確定了固化劑的摻配量和地基固化的處理深度。根據現場實踐驗證，當地基固化處理深度為1.5m，固化劑摻配比例為9%，地基承載力達到200kPa以上，滿足一般施工工況要求。針對需要承受較大施工荷載的特殊工況，地基固化一次性最大處理深度可達到8m，地基承載力最大可達到400kPa～500kPa。地基固化實施后，應及時施工墊層，防止機械設備直接在固化層表面作業(yè)，造成磨耗損壞。鋼板路基箱將表面荷載均勻分散到固化硬殼層，降低其底部的附加應力及水平作用力，同時鋼板路基箱應根據施工工況設計，控制施工荷載下所產生的變型。采用“就地固化+碎石調平層+鋼板路基箱”的道路結構，能滿足海域灘涂區(qū)施工便道的建設要求，且相較其他處理方式施工技術安全可靠，施工過程快速高效、節(jié)能環(huán)保，具有較為突出的社會經濟效益和推廣應用前景。