蘭州新區東繞城不良地基處理

許 剛 王曉飛 陳小龍 呂高超

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230008)

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蘭州新區東繞城不良地基處理

許 剛 王曉飛 陳小龍 呂高超

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230008)

結合蘭州新區環城東路工程的地理位置，分析了該項目場地的不良地質情況，并闡述了該項目濕陷性黃土與采砂井的處理措施，旨在提高路基的穩定性，延長道路的服務年限。

道路工程，地質條件，濕陷性黃土，采砂井

1 項目概況

蘭州新區環城東路(環城南路—秦川街)道路工程總體上呈南北走向，貫穿區域中心服務組團、科教研發中心組團、高新技術產業組團、新材料產業組團、精細化工產業組團。本項目位于秦王川盆地，沿線溝壑縱橫、梁峁起伏、川梁相間，由西北向東南呈條帶狀分布，道路全長22.953 km。

項目區大的地貌單元屬隴西黃土高原西北部，大面積為黃土覆蓋。該區總的地勢由西北向東南傾斜，海拔多在1 600 m～2 000 m之間。境內溝壑縱橫、梁峁起伏、川梁相間，由西北向東南呈條帶狀分布。

2 項目不良地質情況

2.1 濕陷性黃土

項目所在地處于濕陷性黃土地區，典型特殊性巖土即為濕陷性黃土。濕陷性黃土分布于全線，因所處地貌單元差異，沿線黃土濕陷性呈現出黃土丘陵地帶濕陷等級高、沖積平原地帶濕陷性低的特點。黃土濕陷性等級分布不均勻，不同路段濕陷性等級不同，Ⅰ級非自重濕陷至Ⅳ級自重濕陷均有分布。

2.2 采砂井

大約從300年前開始到距今70年的一個時間段內，當地農民在旱田耕作時，為防止水分蒸發、保持土壤的濕度和溫度，防止鹽堿化，常在耕地表層鋪一層15 cm～20 cm厚度的礫卵石，為解決砂卵石來源問題，在盆地平原區，在田地內就地取材，上部黃土層覆蓋厚度較大時，開挖豎井或斜井進入黃土層下邊的礫卵石層后，向不同方向挖水平巷道開采礫卵石。

20世紀50年代以來，隨著水利灌溉工程和工程建設場地的擴展，部分采砂豎井被垃圾、雜物掩埋，部分受地表水侵蝕坍塌或井避側蝕井孔擴大。

經沿線地質勘察，全線共發現暗埋砂坑、砂巷兩段，分布于線路K0+400～K2+600段溝谷及丘陵坡腳地帶、K6+800～K7+500段溝谷中，發現完整豎井、已塌陷豎井共84個，大多呈群狀分布，根據走訪調查及鉆探揭露，下部采砂巷道頂板埋深在9.5 m～23.5 m之間，豎井基本保持原始狀態的井徑在0.8 m～1.8 m之間，已坍塌豎井井徑在4.0 m～9.5 m之間。

采砂巷道寬度一般為2 m～3 m，高度一般為3 m～5 m，最高可達6 m～7 m，主巷道長度一般在15 m～30 m，支巷道一般2 m～10 m，主巷與支巷交匯處采空范圍較大，巷道走向隨意性很大(見圖1)。

3 處理方案

3.1 濕陷性黃土

根據現場試驗段檢測，對于填方路基，經過正常的分層回填、碾壓，已經消除了黃土的濕陷性，因此填方路段主要是對地基進行處理。

當填方高度小于8 m時，對于Ⅰ級，Ⅱ級非自重濕陷性黃土路段，路基填筑前對表層耕植土清表30 cm，然后對基底進行沖擊碾壓(不少于20遍)，沖擊碾壓沉降部分及清表部分采用3%石灰改善土回填。對于Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級自重濕陷性黃土路段，清除表土30 cm后，對基底進行強夯(強夯3遍)，在強夯層表面填筑40 cm砂礫墊層后再逐層填筑路基。

當填方高度大于8 m時，清除表土30 cm后，對基底進行強夯，在強夯層表面填筑40 cm砂礫墊層后再逐層填筑路基。

對于挖方路基，由于現狀地面以下20 m左右黃土基本沒有濕陷性，因此當挖方高度大于20 m時，開挖至路槽底后向下超挖110 cm，然后對基底翻挖20 cm并摻3%石灰改善就地碾壓，其上30 cm采用3%石灰改善土回填壓實，路床80 cm采用5%石灰改善土回填。當挖方高度小于20 m時，開挖至路槽底后向下超挖110 cm，然后對基底進行沖擊碾壓處理，沉降部分及其上30 cm采用3%石灰改善土回填壓實，路床80 cm采用5%石灰改善土回填。

3.2 采砂井處理

依據規范，單一巷道式采空區可采用極限平衡分析方法，計算巷道頂板臨界深度及穩定系數，根據穩定系數評定場地穩定性。本項目采砂巷道均分布在深厚的黃土路段，巷道頂部按覆巖為松散巖體考慮。臨界深度按下式進行計算：

其中，B為采空區巷道寬度，m；P0為公路路基基底壓力，包括行車荷載及路基、路面荷載，kPa；γ為上覆巖層加權平均重度，根據實驗，本項目取14 kN/m3；φ為上覆巖層加權內摩擦角,根據實驗，本項目取23°。

穩定系數Fs=H(巷道頂板的實際深度,m)/Hcr(巷道頂板的臨界深度,m)。通過計算，典型巷道穩定性評價一覽表見表1。

表1 典型巷道穩定性評價一覽表

設計對砂井、巷道及陷穴處的路基基底進行了處理。考慮豎井較深，回填土無法壓實，因此，采砂豎井采用細石料進行回填，填至地表后，對豎井、井周及巷道范圍內進行強夯處理，強夯能級建議不小于6 000 kN·m。強夯后對原地面進行整平碾壓，路基填筑前，先鋪一層40 cm厚的碎石或砂礫墊層，墊層中間鋪設一層高強土工格室。高強土工格室應覆蓋豎井及巷道全范圍。

4 結語

黃土濕陷性及采砂井的處理是蘭州新區建設項目中最常見的問題。由于新區道路建設前先要對場地進行平整，多處區域填方高度達20 m，屬于高填方，對路基沉降要求更加嚴格。本項目對該不良地質的處理也是初步的探索，目前項目仍在施工中，根據現場濕陷性處理后的檢測情況，濕陷性處理效果明顯，至于路基的整體沉降有待進一步的觀察與檢測。

[1] 羅宇生.濕陷性黃土地基處理[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[2] 王生新，韓文峰.沖擊壓實法加固濕陷性黃土路基的應用研究[J].巖石力學與工程學報，2003，22(S2)：2848-2852.

[3] 李大忠.強夯法加固濕陷性黃土后承載力的研究[J].巖土工程技術，2000(3)：42-45.

[4] 張志清.濕陷性黃土公路路基病害類型及成因分析[J].路基工程，2007(5)：160-162.

Poor foundation treatment of east express highway circling new Lanzhou city area

Xu Gang Wang Xiaofei Chen Xiaolong Lv Gaochao

(Anhui Traffic Planning Design Academy Co., Ltd, Hefei 230008, China)

Combining with geographic location of east express highway engineering circling new Lanzhou city, the paper analyzes the poor geographic conditions, and describes collapsible loose and sand-mining well processing measures, with a view to improve the subgrade stability and to prolong the highway service life as well.

highway engineering, geological conditions, collapsible loose, sand-mining well

1009-6825(2016)34-0082-02

2016-09-21

許 剛(1987- )，男，工程師

TU472

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