高水位淤泥質(zhì)黏土路基處理研究

葛振義，許曉

（1.北京首創(chuàng)華業(yè)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司，北京 102628；2.天津?yàn)I海旅游區(qū)投資控股有限公司，天津 300450）

1 引言

隨著天津?yàn)I海新區(qū)城市化進(jìn)程的加快，大量市政道路開(kāi)工建設(shè)，濱海新區(qū)地處海積平原，地表分布著大量軟土[1]，該類軟弱土地基的承載力和變形滿足不了設(shè)計(jì)要求。將軟弱土或不良土開(kāi)挖至一定深度，采取換土墊層法有效擴(kuò)散基底應(yīng)力，可提高地基承載力[2-3]，減小沉降。常規(guī)做法是自下而上依次為雙層竹笆，土工格柵，山皮土，碎石，灰土。由于山皮土是所有地材施工的第一環(huán)節(jié)，因此山皮土質(zhì)量的好壞、進(jìn)料的快慢、費(fèi)用的高低直接決定著工程建設(shè)的質(zhì)量、進(jìn)度和成本。

鑒于當(dāng)前國(guó)家環(huán)保政策收緊、道路運(yùn)輸要求嚴(yán)格，山皮土供求關(guān)系嚴(yán)重失衡，直接導(dǎo)致材料成本的增加和施工進(jìn)度的延誤，本文基于現(xiàn)場(chǎng)軟基處理實(shí)際施工試驗(yàn)分析，找出了一種灰土處理替代山皮土的設(shè)計(jì)方案，并明確了該方案實(shí)施的前提條件：①路基開(kāi)槽晾曬較好，可承載施工機(jī)械；②道路路基灰土和結(jié)構(gòu)灰土施工不跨雨季。該方法具有經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，對(duì)周邊地區(qū)軟基處理具有借鑒意義。

2 試驗(yàn)過(guò)程

2.1 地質(zhì)條件

項(xiàng)目地處天津市寧河區(qū)，與東麗區(qū)、濱海新區(qū)相接，場(chǎng)地原始用途主要為魚(yú)塘，因此地表0.5～1m為外運(yùn)至此的素填土，具體土層地質(zhì)情況如下。

2.1.1 地質(zhì)情況

①人工填土層（Qml）

素填土（地層編號(hào) 1），層頂標(biāo)高 5.18～2.27m，一般厚度0.50～2.20m，可塑，黃褐色，主要由粘性土組成。人工素填土填墊年限小于10年。

②全新統(tǒng)上組陸相河床-河漫灘相沉積層（Q43al）

層頂標(biāo)高4.30～0.87m，主要由粘土（地層編號(hào)4）組成，呈黃褐色，軟可塑～可塑狀，含鐵質(zhì)，一般厚度0.8～4.1m，平均厚度2.1m，屬中等壓縮性土，總體分布連續(xù)。

③全新統(tǒng)中組海相沉積層（Q42m）

頂板標(biāo)高為1.99～-1.73m，主要由淤泥質(zhì)粘土（地層編號(hào)6-1）組成，6-1層：淤泥質(zhì)粘土，一般厚度3.7～7.9m，平均厚度5.7m，灰色，流塑，偶見(jiàn)少量貝殼碎片，屬高壓縮性土，分布連續(xù)穩(wěn)定。

2.1.2 水文情況

受場(chǎng)地地形影響，勘探孔孔口標(biāo)高局部起伏較大，勘探期間實(shí)測(cè)場(chǎng)地地下水初見(jiàn)水位不明顯，穩(wěn)定水位埋深0.2～4.0m，標(biāo)高0.30～2.35m，場(chǎng)地淺層地下水屬于孔隙潛水類型，主要以大氣降水補(bǔ)給，蒸發(fā)形式排泄為主，水位隨季節(jié)而變化。根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，地下水位年變化幅度在0.50～1.00m左右。

2.1.3 綜合分析

可見(jiàn)，路基槽底標(biāo)高主要位于淤泥質(zhì)黏土層（地層編號(hào)6-1）中，屬于高壓縮性土，土基承載能力弱，難以承托機(jī)械進(jìn)行路基施工；同時(shí)根據(jù)《全國(guó)公路自然區(qū)化圖》，濱海新區(qū)所處自然區(qū)劃為Ⅱ4區(qū)，對(duì)于以粘性土為主的地基，土基處于干燥、中濕、潮濕狀態(tài)下的臨界填土高度分別為2.6m，2.1 m，1.4 m[4-5]，因此該地區(qū)屬于高水位地區(qū)。

2.2 試驗(yàn)背景

原設(shè)計(jì)（自下而上）為雙層竹笆和土工格柵、60cm山皮土、40cm碎石和40cm灰土，山皮土作用為承托施工機(jī)械，碾壓無(wú)明顯輪跡。

春季復(fù)工后施工單位即進(jìn)行了路槽開(kāi)挖至設(shè)計(jì)山皮土底工作，由于山皮土一直供應(yīng)緊張，現(xiàn)場(chǎng)由4月15日至5月15日晾槽約30d，槽底表層水分已蒸發(fā)，并形成約10cm厚硬殼層，見(jiàn)圖1。

圖1 路槽晾曬情況

2.2 試驗(yàn)方案

方案一：使用60cm灰土直接代替60cm山皮土，保留雙層竹笆和土工格柵，試驗(yàn)段長(zhǎng)度50m，施工工序：路槽整平→鋪設(shè)雙層竹笆→鋪設(shè)土工格柵→20cm一層分3層填筑60cm厚5%灰土。

圖2 雙層竹笆驗(yàn)收

圖3 鋪設(shè)土工格柵

方案二：使用60cm灰土直接替代雙層竹笆、土工格柵和60cm山皮土，試驗(yàn)段長(zhǎng)度50m，施工工序：路槽整平→20cm一層分3層填筑60cm厚5%灰土。

圖4 灰土統(tǒng)一攤鋪

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

方案一：60cm5%灰土頂靜壓條件下輪跡印小于1cm，18t振動(dòng)碾開(kāi)振后，路面起伏明顯，輪跡印平均2cm。

方案二：60cm5%灰土頂碾壓靜壓條件下輪跡印小于0.5cm，18t振動(dòng)碾開(kāi)振后，路面起伏一般，輪跡印平均1cm。

圖5 碾壓效果五方視察

很明顯不鋪設(shè)竹笆和土工格柵的灰土表面承載效果優(yōu)于鋪設(shè)竹笆和土工格柵的灰土，原因是針對(duì)鋪設(shè)竹笆和土工格柵的槽底，第一步20cm灰土很難壓實(shí)，進(jìn)而影響第二、三步灰土壓實(shí)質(zhì)量。考慮到60cm山皮土的作用為承托施工機(jī)械，因此60cm5%灰土直接替代60cm山皮土可行。

3 小結(jié)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)選取兩個(gè)50m試驗(yàn)段的方法，進(jìn)行了灰土代替山皮土的試驗(yàn)，但從碾壓效果來(lái)看，灰土完全滿足路基施工的要求。由于當(dāng)前灰土綜合單價(jià)明顯低于山皮土綜合單價(jià)30%～50%，且現(xiàn)場(chǎng)取土拌和對(duì)外部交通運(yùn)輸幾乎無(wú)要求，所以60cm5%灰土替代兩層竹笆、土工格柵和60cm山皮土的方案具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、省時(shí)的特點(diǎn)，在山皮土供應(yīng)緊張的時(shí)期，可以作為天津?yàn)I海地區(qū)同類地基軟基處理的方法。但同時(shí)需考慮到該方法具有一定的局限性，前置條件是項(xiàng)目位于晾曬時(shí)間較長(zhǎng)的開(kāi)槽段，表面形成硬殼層，現(xiàn)場(chǎng)條件較好、地勢(shì)較高、水位較低的路段。但不建議跨雨季施工，否則灰土質(zhì)量很難控制，有可能導(dǎo)致大面積彈軟，影響道路質(zhì)量。