洪泛區軟基處理施工技術

張龍

（中鐵十四局集團第一工程發展有限公司，山東日照 276826）

1 引言

路基施工過程中，軟土地基會造成諸多工程問題。

1）地基承載力和穩定性問題，在道路荷載（靜力和動力荷載）作用下，地基承載力不能滿足要求時，地基會產生局部或整體剪切破壞[1]，影響道路的正常使用，引起道路破壞或邊坡失穩。

2）沉降、水平位移及不均勻沉降問題，在荷載作用下（靜力和動力荷載），地基產生變形。 當道路沉降、水平位移、或不均勻沉降超過允許值時，會影響道路的正常使用，甚至可能引起破壞。 道路沉降量較大時，不均勻沉降往往也比較大，不均勻沉降對道路的危害更大。

因此，軟土地基的處理在路基施工過程中尤為重要。

2 工程背景

本文以阿爾及利亞東西高速公路東標段項目為工程背景。 本項目位于阿爾及利亞東部安納巴省至突尼斯邊境，共84 km（起止里程PK339+416～PK424+200）。 沿線地形以山地和丘陵為主，大部分地段地形起伏較大。 本文以PK360+790～PK363+290 為例， 對東標段84 km 項目洪泛區軟基處理技術及實施方案進行介紹。

PK360+790～PK363+290 位于2 號洪泛區，根據理論計算，作為填方基礎的黏土和軟土層的沉降在20～63 cm。 為了解洪泛區的沉降性能，在PK362+640～PK362+720 處布置試驗段進行觀測。 觀測目的是根據觀測結果確定超載高度，使填方堆載3 個月后地基的剩余沉降量小于工后沉降的容許值。

鑒于項目工期緊張的實際情況， 為了加快洪泛區的路堤施工進度，項目決定在試驗段施工期間，同步實施試驗段相鄰路基的填方施工。 這樣既能保證施工進度，也能爭取更多的預壓時間，使軟弱土充分固結，保證填方路基質量。

3 試驗段布設

3.1 試驗段位置及尺寸

為保證試驗段的壓實度，試驗段的長度應滿足碾壓機械工作面的需求， 將試驗段長度定為100 m, 位于PK362+620～PK362+720 段，包含洪泛區最不利的路段PK362+654～PK362+673。

在本次設計中，由于試驗段與其相鄰路基同時期填筑，試驗段填方也是最終的路基而不是臨時工程，因此，試驗段采用與最終填方相同的路基填料， 試驗段的填筑寬度也與最終填方保持一致。

3.2 觀測設備

3.2.1 沉降板

在路基填方施工之前安裝沉降板， 沉降板安裝在路基的中心位置，沉降觀測樁設計如圖1 所示。

圖1 沉降觀測樁設計

3.2.2 水壓計

水壓計安裝在與沉降板相同的點，PVC 過濾作為集水管，然后用透水土工布包裹。 基礎土壤中的地下水流向此處，形成一個水位，通過觀察來測量。 在地下水位下方的黏土層安裝水壓計的集水段， 通過鉆探核查了地質性質之后確定具體深度。 水壓計設計如圖2 所示。

圖2 水壓計設計圖

3.2.3 位移樁

對于位移樁，插入1 根鋼管，在樁頂設置帶十字槽的光圓鋼筋觀測點。 觀測該探頭的高程和水平距離。

位移樁安裝在距離坡腳5 m、10 m、15 m 和20 m 處，在30 m 處為固定不動點，作為測量這些樁的基準點。 但是，這些安裝點可以根據施工時工地的實際情況而調整。

3.3 觀測頻率

在填方施工期間，每填筑1 層應觀測1 次；如果2 次填筑間隔時間較長時，每周至少觀測2 次，直到完工后一周。

路堤填筑完成一周后， 堆載預壓期間觀測頻率應視地基穩定情況而定，一般每周觀測1 次，直至沉降結束。

沉降穩定是指由預測的沉降量與測量的沉降量之差而得到的剩余沉降量（Sr）小于容許值。

3.4 沉降及穩定性控制

3.4.1 穩定控制

安全控制主要在施工過程中進行，以便監控填方的穩定性。

同時應用這兩種控制方法：

1）填方坡腳的每日位移量（δ）超過2 cm 時是危險的（穩定：δ＜2 cm/d；危險：δ≥2 cm/d）；

2）基于填方沉降s 和坡腳位移δ 的關聯系數（δ/s-s）預估填方基礎的安全性（危險：關聯系數顯示為危險；到危險狀態的過度：關聯系數靠近危險狀態；安全：關聯系數位于安全狀態，未觀察到有靠近危險狀態的趨勢）。 路堤的沉降量通過布置在路中心的沉降板來測量。

需要根據觀測的結果調整現場施工。 如果認為填方基礎正演變為危險狀態或者已經處于危險狀態，那么暫停施工，并監控情況的發展。 如果情況繼續惡化，采取處理措施比如設置反壓護道。 如果發現填方基礎朝著穩定方向發展，那么謹慎地重新開始填方施工。

3.4.2 沉降控制

沉降控制的目的是了解填方基礎的沉降狀態， 沉降控制方式如下：

1）按照沉降-時間的相關性對觀測數據進行排序，然后采用雙曲線方法推算最終沉降量Sf。

2）一旦推算出Sf，就可以用式（1）和式（2）評估當前的沉降狀態。 此外，在每次累計數據時進行最終沉降量的預測。

式中，U 為固結度，%；Sr為剩余沉降，mm；S′為特定時刻的沉降，mm；Sf為最終沉降量，mm。

在考慮沉降數據的情況下， 根據填方基礎孔隙水壓力的變化趨勢來了解穩定狀況。 當剩余沉降Sr（由測量沉降和預測沉降之間的差異來確定）低于容許值時，認為沉降已經穩定，可以結束觀測。如果最終沉降量Sf很大，且預測完工后的填方高度低于設計高度，應對方案進行核查并增加填方高度。

4 現場把控

4.1 現場清理

開始施工時，選擇在雨季結束后，此時地表積水嚴重，開始對場地進行清理。

4.2 布置觀測設施

在選定的位置布置沉降板、水位計、位移樁等觀測設施；依照地質勘探，在理論沉降量最大處布置沉降板等觀測設置；水位觀測管埋設深度依照地質勘探確定水位并埋設， 采用潛孔鉆鉆眼。 觀測管下部20 cm 四周打孔，并用土工布包裹。

4.3 填筑第一層

1）填筑試驗段第一層（上料）：下面鋪設50～500 mm 片石，上面鋪設0～200 mm 片石，保證可以上碾壓設備。 片石攤平過程中采用推土機進行施工，保證層面平整，石塊緊密。

第1 步：自卸車在填料區卸料，后將50～500 mm 片石用推土機進行攤平。

第2 步：將0～200 mm 片石用推土機進行攤平。 運料車可直接在攤平后的路基上直接卸料。

2）填筑試驗段第一層（碾壓）：按照相關規范的規定，使用V5 級的振動式單缸輪壓路機對把鋪好的材料進行碾壓（碾壓8 遍）。

3）填筑試驗段第一層（檢測）：由于填石工程施工無法進行γ 檢測，現場采用驗算Q/S 法[2]（Q 為填筑層體積；S 為累計碾壓面積，S=頂面面積×碾壓次數），其中，Q 的統計見表1。

表1 PK362+620～PK362+720 段Q/S 驗算表

根據GTR（法國標準規范《公路工程指南（Guide des travaux routiers）》）規定、Q/S 法查詢表。 斷面體積Q 按照斷面收方的方式進行計算，得出Q=4 456.67 m3。 頂面面積為4 524.9 m2，壓路機碾壓8 遍，S=4 524.9×8=36 199.2 m2。 按照Q/S 驗算表中的結果與實際結果的比值≥1 的要求進行驗算， 得0.145/（4 456.67/36 199.2）=1.18≥1， 因此，V5 級壓路機， 碾壓8 遍后，滿足要求。

4.4 沉降觀測

依照規定要求：沉降觀測在填筑期間，保持2 次/周；填筑完成后一個星期內2 次/周；填筑完成一個星期后1 次/周。 位移觀測，預估填方坡腳的每日位移量超過2 cm 時是危險的。

4.5 循環填筑施工

實施第二層如此循環， 直至洪泛區百年洪水位（NPHE 100）+50 cm 高度+理論沉降量。

4.6 鋪設土工布

填筑到片石標高填筑高度后，鋪設土工布。

4.7 普通土填筑

填石施工完畢后， 可進行普通土填筑， 普通土填筑過程中，仍然保持沉降觀測和水平觀測，填筑直至設計標高+理論沉降量；填筑完成后，由觀測數據確定路基穩定，去除殘余土方直至路基頂面層標高后，方可進行后續路面層的施工。

5 結語

洪泛區軟基處理技術在阿爾及利亞東西高速東標段項目PK360+790～PK363+290 段洪泛區取得了良好的效果。 施工過程中沉降可控，并最大限度地避免了工后沉降。 該段軟土路基處理滿足阿爾及利亞相關規范要求。 相關類似軟土地基處理建議總結如下。

1）軟土地基處理后，施工期間和使用期間應是穩定的，不因填筑荷載、施工機械和交通荷載的作用而引起破壞，也不應給橋臺、涵洞、擋土墻等構筑物及沿線設施帶來過大的變形。

2）為避免路基沉降給涵洞、擋土墻等構筑物造成變形破壞，應首先考慮提前填筑路堤、在其充分沉降后再修建構筑物的方案。 如同時施工，則需設置達到持力層的基礎，以防止過大的位移和沉降。

3）為避免路面的變形破壞，以及連接橋梁、涵洞等構筑物的引路路堤產生不均勻沉降，應嚴格控制工后沉降。