臨海吹填軟土地區(qū)市政鋼筋混凝土道路的地基處理與施工質量控制

張 弛

(上海建工二建集團，上海 200080)

0 引 言

臨海吹填區(qū)域的市政道路建設的難點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的新沉積土。原有泥沙結構在吹填過程中遭到破壞,粘結很大程度上被水力沖散,形成散裝顆粒,緩慢沉積固結。它物理性質包括:強度低、塑形指數(>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,在物理性質上,它相較于軟土欠固結和可壓縮程度更高。

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

1 工程背景

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

地基承載力低,人站立在此類區(qū)域上也會產生下陷。為保證其他大型工程機械的通過,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含有砂、淤泥、淤泥質土。在自然或人工造陸造島過程中,根據材料的不同,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土。砂型地面主要是含砂。當然,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。天然固結速度很慢,易產生不均勻沉降,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,只需要根據承載力做結構設計。但不做地基處理會帶來液化的問題。需要采用振動和強夯相結合的方法。但當砂土中含有黏土時,孔隙水排出困難。流動性過大時,按照傳統方法打樁,由于其流動性和整體穩(wěn)定性不足的問題,同樣會有水泥樁傾斜甚至折斷的風險。

1.2 研究現狀

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

目前,我國主要采用的軟土地基的處理方法主要包括復合地基法,排水固結法,強夯法,無排水砂墊層真空預壓等。復合地基法包含水泥土攪拌樁法、粉噴樁法,和碎石樁法等。其缺點是造價高。1952年瑞典提出了一種處理軟土地基的真空預壓法。包括塑料排水板聯合堆載和塑料排水板聯合真空預壓兩種方法。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并有大量成熟的實踐經驗。真空預壓法是一種無排水砂墊層真空預壓的比較新的工法,工期短,造價低。成本比塑料排水板聯合真空預壓節(jié)約三分之一,效果可靠。強夯法缺點是不易控制壓實度,容易形成“彈簧土”,固結效果差。

2 路基處理

在海砂吹填的軟土地基上新建市政道路。其路基處理的關鍵技術流程往往需要結合實際情況,結合物理與化學方法。在該工程的市政道路建設中,關鍵的地基處理技術要點如下:

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,應根據荷載要求設置厚度,分層施工:比如30 cm、36 cm,或40 cm;

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

混凝土塌落度要求應直接查規(guī)范,結合當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。施工時間短,但養(yǎng)護時間長,原則上每層需7 d;不適宜趕工期。建議根據現場實際土體的含水量來確定,含水量直接影響土的力學等特性。若局部土體含水量較大,建議使用生石灰固結。生石灰能較好中和土體內水分以及調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%;

無側限抗壓強度是在實驗室在試塊上得到的,現場取芯便于驗證厚度與分層,實驗室結果是否合格,靠現場取樣論證;

原狀土需要處理,起到穩(wěn)定和固結作用,為了防止地下水的滲透;夯土時需要了解當下路基土體的最佳含水率,以達到最好的強夯施工效果;

拌和需要拌合機,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,平整度要求依據規(guī)范。振動碾壓會引起“彈簧土”。當道路土質主要為砂性土時,需要其他處理辦法,根據地勘報告定。

3 施工質量控制

路床施工質量控制:路床填挖方分層填挖夯實,分層水泥攪拌(水泥參量5%),分層厚度控制為300 mm。水泥土采用挖機進行攪拌,攪拌前根據道路板塊進行灰線方格網控制,并在現場安置水泥摻量控制告知牌。主要技術指標: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。

道路板塊維修質量控制:控制混凝土澆筑質量、養(yǎng)護方式;道路改擴建的質量控制——控制路床的水泥參量、控制路基施工質量(如壓實度、彎沉值等指標控制)。混凝土路面的質量養(yǎng)護:模板采用木模板。脹縫2 cm采用聚苯板。切割機切縫,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

路床應做現場土擊實一組,水泥土擊實一組,水泥一組,級配石擊實一組,級配石原材檢測一組,檢測均合格方可。道路通過頂面交工時的彎沉值進行驗收。三組值分別為:LS=30.5(0.01 mm);LS=67.5(0.01 mm);LS=245.6(0.01 mm);路基頂面交工驗收的彎沉值LS=292.5(0.01 mm)。質量目標控制的檢測內容如下表:

表1 鋼筋混凝土市政道路質量檢測內容

4 道路翻新

對使用年限較長的一些道路,需要對原有道路進行維修和翻新。在裂縫處鋪設石屑并澆

筑細骨料為主的混凝土。維修和翻新情況如圖2所示。

圖2

5 安全文明施工

機械設備的安全控制包括挖機、壓路機設備報審,備案嚴格安裝制度執(zhí)行;臨時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象。危險性較大分部分項工程的安全風險識別控制,過程中嚴格執(zhí)行監(jiān)護人員到點監(jiān)護。對有風險源的臨邊及時安裝臨邊防護設施。

6 總結與展望

事實證明部分臨海域的市政道路工程中,由于大型機械車輛和港口運輸車輛的大量通行,排水固結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,以及施工時的質量控制方法值得推廣。