軟基礎浸水條件下道路基礎快速處理技術

趙振夫

（中國水利水電第十一工程局有限公司 河南鄭州 450000）

1 工程概況

巴基斯坦PKM 項目全長1152km，北起重鎮白沙瓦，途經“花園城市”伊斯蘭堡，南接巴基斯坦最大港口城市卡拉奇，是中巴經濟走廊最大的交通基礎設施項目，也是“一帶一路”的重點項目之一。

M5 高速公路為PKM 高速公路中段，為蘇庫爾至木爾坦段，全長392km，M5 項目（蘇庫爾—木爾坦段）采用EPC合同模式，中國建筑股份有限公司為總包方。中國水電第十一局負責M5 段的第6-1 標段（K659+000～K686+300）和第5-1 標段（K604+000～K610+800）施工，全長共34.1km。該路段有2.2km 為軟基礎浸水路基施工段，正常填筑方量約30萬方。

2 工程地質條件

軟基礎浸水路基段落為印度河沖洪積平原地貌，路線沿印度河右岸一級階地展布，地形平坦開闊。路線距印度河約5～9km，地面高程91～101.1m。地層為第四系全新統沖洪積層粉土、粉砂（Qal+pl），地表廣泛分部粉土，厚度0～3m，最厚達4.0m，下部為粉砂，松散粉砂層厚1～4m，下部稍密—密實狀，厚度大于50m。該路段水文地質條件較簡單，地下水主要類型為松散巖類孔隙水，受大氣降水補給及地表水補給，富水性較好。印度河為最低侵蝕基準面。該段沿Panjnad 干渠平行展布，距線路主干線120～1200m，最遠2000m，地下水受干渠水補給，地下水與干渠水水力聯系密切，地下水埋深較淺，一般在0～1.0m左右。

3 路基填筑面臨的問題

（1）地下水位常年處于較高高程，汛期普遍高于原始地面，導致輪式運輸設備及攤鋪碾壓設備無法進行路基填筑。

（2）由于地下水位高，且施工區域為大平原地形地貌，無法采用常規的抽排水技術降低地下水位。

（3）若采用常規填筑及碾壓工藝時，均會出現地基層的反彈，無較大效果且不利于路基快速成型。

4 具體施工工藝說明

4.1 施工流程

為快速保證路基成型且降低施工成本，選取當地儲量極為豐富的河灘細砂進行路基的基礎填筑，路基兩側采用粘土填筑形成阻隔墻體，保證內部填砂部分路基的整體性，快速進行浸水路基的處理，形成輪式設備行走的施工平臺［1］，再正常進行上部路基填筑。施工工序：修筑施工便道；進行填筑范圍內的原始地面清理；進行路基邊線等基準線的測量放樣；基礎面二次清理；第一層細砂平臺填筑；兩側阻隔墻體粘土填筑；第二層砂平臺填筑；第二層兩側阻隔墻體粘土填筑等。依此流程填筑。

4.2 施工過程描述

4.2.1 修筑施工便道

在道路填筑范圍兩側合適位置修筑臨時施工便道，作為場內交通，施工便道的寬度以9m為宜，便道應高出兩側地面50cm以上，以便道路不會過多地積水。

4.2.2 填筑范圍內的原始地面清理

清除道路填筑范圍內的一切雜物，包括房屋、樹木、植被、垃圾等。由于路基大部分處于浸水狀態，主要采用濕式推土機進行原始地面的清理工作，清理過程中應由專人進行施工監督，以免出現安全事故。

4.2.3 路基邊線等基準線的測量放樣

根據原始地形測量和設計路面高程，確定路基填筑高度，并根據設計邊坡坡比和外擴超填1.5m，放出道路中線、邊線、粘土阻隔墻與內部砂土分界線位置，然后每20m 做一個標記，以確定填筑邊線［2］，同時，為控制每層填筑高度，通過采用架立標尺并結合儀器方式控制高程。

4.2.4 基礎面二次清理

對填筑邊線范圍內的基層進行再次清表，主要是清除樹根、草皮等，清理深度不小于20cm。

4.2.5 第一層細砂平臺填筑

（1）在道路縱向方向以100～150m 為一段，作為一個施工段落，每清理完成一段路基面，就立即開始砂層的填筑。

（2）砂層平臺采用推土機進行推平，共分為3層回填，3 層的厚度依次為50cm、50cm、25cm，最后形成1.25m厚的細砂平臺，以作為路基填筑平臺［3］。

（3）清表完成后，進行第一層鋪填。在河灘采用裝載機或者反鏟進行裝車，25t自卸車受料運輸至填筑現場，從一端往另一端邊卸料、邊采用推土機推鋪填筑，虛鋪厚度控制在約60cm，并保證砂層填筑表面高程基本一致。由于砂料松散，車輛在上面行走時會導致陷車，因此，對于車輛無法直接到達理想卸料面的位置，在自卸車卸料完成后，通過SD22型推土機或者3m3裝載機送料到達填筑面。

（4）推土機或者裝載機粗平后，采用20t 灑水車灑水，使所填筑砂料通過自身水密性能具備一定承載力，然后采用平地機對填筑砂料進行精準平整，并清除多余砂料至虛鋪厚度約57cm。

（5）精準平整完成后，灑水車繼續均勻灑水至所填筑細砂比最優含水率多1%～2%，然后采用20t 光輪壓路機碾壓，碾壓流程依次為：靜壓2 遍、弱振2 遍、強振1～3 遍、靜壓2 遍（1 來回為1 遍），直到砂層壓實度達到91%以上。

（6）按照上續方法，繼續填筑第2層和第3層，直到細砂層填筑完成，為后續上部路基填筑提供一個可供走行的、穩固的施工作業平臺。此兩層粗平前虛鋪厚度分別為60cm 和31cm，精平前的厚度分別為57cm 和28.5cm。填筑砂層前，優先填筑砂層兩側的粘土隔墻，在最底部的砂層填筑時，同時埋設塑料排水管。

4.2.6 粘土隔墻填筑施工

每層路基先填筑兩側粘土隔墻、后填筑內部細砂層，每層的粘土隔墻松鋪厚度與填砂路基松鋪厚度一致。通過自卸車將粘土運輸至施工現場、按照網格化布料，由推土機、平地機攤鋪整平，壓路機進行碾壓密實。隔墻采用粘土，寬度超過2.5m，外側超填1～1.5m、內側超填0.3m，以保證路基壓實度要求。內側超填部分在填筑細砂前掛線用平地機切除，確保隔墻粘土和填砂路基結合部分緊密相接。且在內部砂層填筑時，對土砂分界線進行重點碾壓，確保道路基礎的整體固結性能和整體強度［4］。

5 施工工藝特點

目前，國內外公路對于軟基礎浸水條件路基施工，比較常規且傳統的施工方法主要有排水固結法和土方換填法。

排水固結法：其是對天然地基，或先在地基中設置砂井（袋裝砂井或塑料排水帶）等豎向排水體，然后根據建筑物本身重量進行加載；或在建筑物建造前在場地上先行加載預壓，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結，地基發生沉降，同時強度逐步提高的方法。此法需布置大量降水設施抽排地下水，使地下水位降低，從而實現設備清基碾壓后不反彈。此種方法工藝復雜、費用較高，且基面處理耗費時間較長。

土方換填法：對于軟基礎浸水條件下的路基，可以進行土方換填，換填一些空隙率大、低壓縮性的材料，從而改善路基土承載力低的特點。常用的有換填建筑垃圾，如城市拆遷的建筑垃圾、工廠的粉煤灰及爐渣廢料，或者用級配砂石、石渣、灰土、水泥土等材料進行置換和基礎處理，然后再進行填筑。土方換填的方法需要工程就近有充足的巖石、白灰、水泥等材料，對于巖石需要一定的級配，對于白灰和水泥，需要與土方摻拌，另外，這些材料購買一般均需要花費大量費用，造價較高，對道路經濟指標的影響較大。

本技術采用當地儲量豐富的河灘細砂填筑形成1.25m 厚的基礎細砂平臺，兩側布置寬度不小于2.5m的粘土隔墻+底部間隔3～7m設置一層φ120mm的塑料排水管，完成軟基礎浸水條件下的路基基礎快速處理［5］，為上部路基填筑創造便利的施工條件，相較前兩種做法，優勢明顯，具體如下。

（1）由于該類河灘細砂當地人很少使用、且料源充足，無需購買，僅需花費機械設備運輸費用，因此，成本投入低、施工準備周期短，且無需進行二次加工處理，直接投入使用即可。

（2）利用細砂自身密水性、低壓縮性和不溶水性特點，在細砂平臺施工過程中易于成型且不出現基礎反彈，細砂平臺壓實度控制在91%以上，保證了施工質量，縮短了路基基面處理的時間、施工成果見效快。

（3）只進行簡單明水抽排，不進行路基降水，減少了采用路基降水時所需的抽排設備，降低了施工成本，施工時間也相對較短；也不采用石渣、白灰、水泥等進行路基土摻拌處理，施工投入少、施工周期短。

（4）由于工程所在區域周圍當地村落密集，采用細砂進行路基處理，不會產生環境污染，若采用白灰、水泥摻拌，勢必會增加環境污染及當地村落空氣污染。

6 設備與儀器

6.1 試驗檢測方面

6.1.1 檢測項目及儀器

（1）室外壓實度檢測：采用電子秤、灌砂法密度儀、核磁密度儀。（2）室外高程檢測：采用水準儀。（3）室內檢測儀器包括標準篩、液塑限測定儀、擊實儀、CBR 檢測儀。

6.1.2 檢測標準及規范

（1）壓實度：設計值為91%，檢測頻率為50m 一個點位。（2）含水率：最優含水率為13%～14%，檢測頻率為50m一個點位。（3）標高：符合方案要求，檢測頻率為50m一個點位。

6.2 施工機械設備

施工所需的機械設備如表1所示。

表1 施工機械設備

7 質量控制措施

（1）首先應在砂場進行填料的篩選，含有樹根、雜草、垃圾的填料不得用于基礎處理，料場可采用人工輔助機械設備進行初步的填料篩選。

（2）若砂場位置不同，或者砂料質量不均等，施工過程中將不易對施工質量進行控制，對檢測數據的收斂性將產生較大影響，因此，在施工中應該盡量避免砂土混填。

（3）砂的含泥量應控制在一定范圍內，以不超過6%為宜，否則將影響路基基礎的處理質量。在砂場出現的淤泥團，禁止運至現場。在施工前，應對不同料場或者不同區域的砂樣送到實驗室進行檢測，測定含泥量，試驗符合條件后才允許運砂進入現場。某些時候可采用手工試驗法，即在施工中，將砂抓在手里，放開后手中沒有沾有泥的為凈砂。

（4）成型砂層應保持一定的含水量，不然因天氣干燥會造成路基松散，會對車輛行駛造成影響，造成施工困難，不利于上部路基填筑［6］。特別是上表面在施工過程中可能失水過快，多呈干燥狀，在施工車輛與施工機械設備的作用下，在頂層產生碾壓與擾動而引起該層填料松散，因此，在鋪筑下一層時，應對該層重新補水碾壓。

8 結語

2017年4～6月，項目采用該技術快速完成了軟基礎浸水條件下的路基快速處理，2018年一季度該段路床施工完成，2019年二季度路面完成施工。整個施工過程中未發現路基變形、反彈等現象，表明該技術獲得了成功的應用。

中國沿海地區、中東地區大量國家地勢平坦，地下水位高，公路、高速公路等建設時，均遇到高地下水位路基處理問題。如果采用傳統方式進行處理，則耗時耗費，極不劃算，而采用該技術則顯得既經濟又可行。因此，此種方法將成為此類路段處理的一種非常好的值得推薦的方式。