岛状多年冻土地区高速公路服务区地基处理方式

王银波

(黑龙江省公路勘察设计院)

岛状多年冻土地区高速公路服务区地基处理方式

王银波

(黑龙江省公路勘察设计院)

摘 要:以鹤哈高速中的二股和伊春服务区为研究对象，通过实际勘测得到工程地质概况，在考虑处理合理性和造价低廉的条件下，根据地质断面情况提出合理的处理措施。

关键词:服务区;冻土地基处理;方式

1 工程地质情况

选取二股和伊春两处服务区为研究对象。二股服务区处钻孔12处，伊春服务区处钻孔5处，由于数据较多，只通过对典型孔位的地质情况进行分析，提出相应地基处理措施。二股处典型孔位ZK2和ZK5，伊春处典型孔位ZK2和ZK5。工程地质表见表1～4。

表1 二股ZK1孔位工程地质表

该断面自上而下地质构造:(1)0～0.7 m为种植土，呈黑色湿土，可塑;(2)0.7～3.3 m为粉质粘土，呈黄色湿土，可塑，局部含中砂和粗砂夹层;(3)3.3～4.6 m为砾砂，呈灰黄色，中密，饱和土，3.4～3.6 m为灰色粉质粘土4.3～4.6 m为灰黑色粉质粘土;(4)4.6～6.0 m为粗砂，呈灰色，中密，饱和状态，5.6～5.7 m为粉质粘土，含少量砾石;(5)6.0～8.0 m为圆砾，呈灰褐色，中密，饱和状态，含卵石10%，孔内可见最大粒径70 mm。

此处的软弱层厚度为3.3 m。压缩系数为0.25，为中压缩性土。施工过程中和工后会在构筑物作用下，产生较大沉降。地基容许承载较小，必须进行一定的地基处理，提高地基稳定性。

表2 二股ZK5孔位工程地质表

该断面自上而下地质构造:(1)0～0.6 m为种植土，呈黑色湿土，可塑;(2)0.6～3.0 m为粉质粘土，呈黄色湿土，可塑，局部含粗砂夹层;(3)3.0～4.8 m为粗砂，呈灰褐色，中密，饱和土，3.2～3.4 m为灰色粉质粘土;(4)4.8～7.0 m为圆砾，呈灰褐色，中密，饱和状态，含卵石10%左右，孔内可见最大粒径100 mm。

此处的软弱层厚度为3.6 m。压缩系数为0.3，为中压缩性土。施工过程中和工后会在构筑物作用下，产生较大沉降。地基容许承载较小，必须进行一定的地基处理，提高地基稳定性。

该断面自上而下地质构造:(1)0～0.7 m为种植土，呈黑色湿土，可塑;(2)0.7～1.0 m为粉质粘土，黄色，稍湿，呈冻结状态，局部夹粗砂;(3)1.0～2.5 m为砾砂，呈灰黄色，中密，稍湿，矿物成分以长石、石英为主;(4)2.5～4.0 m为黏土，呈黑灰色湿土，可塑，含有机质;(5)4.0～4.4 m为圆砾，呈黄褐色，中密，饱和状态，孔内可见最大粒径50 mm;(6)4.4～5.1 m砾砂，黄褐色，饱和，中密状态，矿物成分以长石、石英为主;(7)5.1～6.0 m为黏土，呈黑灰色湿土，软塑状态，含有机质较多。

表3 伊春ZK2孔位工程地质表

由上而下软弱层厚度为1.0 m，0.7 m，0.7 m。压缩系数分别为0.25，0.49，0.56;为中压缩性土和高压缩性土。施工过程中和工后会在构筑物作用下，产生较大沉降。地基容许承载较小，必须进行一定的地基处理，提高地基稳定性。

表4 伊春ZK5孔位工程地质表

该断面自上而下地质构造:(1)0～0.7 m为种植土，呈黑色湿土，可塑;(2)0.7～2.6 m为多冰冻土，黄色，稍湿，弱融沉，矿物成分以石英、长石为主;(3)2.6～3.8 m为饱冰冻土，灰黑色湿土，强融沉，融化后呈软塑状态，含有机质;(4)3.8～4.3 m多冰冻土，黄色，稍湿，弱融沉，矿物成分以石英、长石为主;(5)4.3～5.5 m饱冰冻土，灰黑色湿土，强融沉，融化后呈软塑状态，含有机质;(6)5.5～6.3 m为少冰冻土，灰黑色湿土，强融沉，融化后呈软塑状态，含有机质。

此处的软弱呈厚度为6.3m。饱冰冻土压缩系数分别为0.63，0.57，都为高压缩性土。施工过程中和工后会在构筑物作用下，产生较大沉降。地基容许承载较小，必须进行一定的地基处理，提高地基稳定性。

2 地基处理方式

二股和伊春服务区地基土质呈饱和可塑状态，为软弱地基，承载力低，不能直接作为构筑物的持力层，需要进行地基处理，从而提高地基承载力，减少冻土病害的破坏。

在现今公路路基温控处理中包括主动温控措施和被动温控措施。效果较好的是主动温控措施，包括低温热棒技术，CFG桩技术、碎石桩技术和换填砂砾技术。其中热棒技术和CFG桩技术能大幅度提高地基承载力，但造价较高。由于服务区所受外荷载远小于高速公路所受外荷载，故易使用处理效果较好且造价相对低廉的碎石桩或换填砂砾技术。

二股服务区ZK2断面，软土层厚度为3.3 m，地基容许承载力只有190 kPa。下部为砂砾，其承载力符合要求，详见图1。

该断面粉质粘土厚度不大，含水量有较高，采用清基可以将软土地基清除，从而消除了粉质粘土的冻胀或融沉之后对基础的影响。该处长久以来土层含水量较高，故一定有地下补给，采用砂砾作为回填料，利用土层排水，从而减少冻胀融沉效应。

故此处处理时采用铺设无纺土工格栅，清基3.3 m，换填3.5 m。

二股服务区ZK5断面，软土层厚度为3.0 m，地基容许承载力只有190 kPa。原理同上，铺设无纺土工格栅，清基3.0 m，换填3.2 m。下部为砂砾，其承载力复合要求，详见图2。

图1 二股ZK2断面地基处理方式

图2 二股ZK5断面地基处理方式

伊春服务区地质情况较为复杂。ZK2断面，上部软土层厚度为1.0 m，地基容许承载力190 kPa;地下2.5 m处开始黏土厚度0.7 m，地基容许承载力190 kPa;地下4.4 m处开始黏土厚度0.7 m地基容许承载力只有130 kPa。

碎石桩通过去除软土或降低地下水位、使上体排水固结来加固地基，提高地基承载力。垂直承载力设计首先是将上的承载能力充分利用，不足的部分由石灰碎石桩桩来承担，总的荷载扣除桩间上承担的荷载，才是石灰碎石桩应承担的荷载，显然，与传统的桩基设计思想相比，桩的数量可以大大减少，再加上石灰碎石桩不配筋，桩体利用工业废料粉煤灰和石屑作为掺加剂，大大降低了工程造价。

该断面软土层与砂砾层分层交替出现，若采用换填砂砾，则工程量巨大，考虑到需要整体提到地基承载力，且此处含水量较大，采用碎石桩可以有更好排水固结，从而提高地基承载力，注意桩应该打透黏土层，桩长5.3 m，详见图3。

图3 伊春ZK2断面地基处理方式

伊春服务区ZK5断面处地质情况较为恶劣，冻土层较厚为6.3 m，需要重点处理。上层换填50 cm砂砾，利于排水，地基采用碎石桩进行整治，原理同上，碎石桩要将整个冻土层打透，桩长6.5 m，这样才可以极大的提高承载力，减少沉降量，详见图4。

图4 伊春ZK5断面地基处理方式

3 结论

(1)软土层为粉质粘土，厚度小于4.0 m，含水率在20%～30%之间，且粉质粘土下持力层为砂砾层，应采用清基之后，换填砂砾。

(2)地质层相对较为复杂，黏土和砂土分层交替出现，且最后一层黏土较深，厚度大于4.0 m，含水率在30% ～45%。采用换填工程量大，造价较高，故不应换填砂砾法，应采用碎石桩技术进行处理。

(3)地基为软土地基，进行换填砂砾，需同时铺设土工格栅，提高整体稳定性;进行碎石桩处理，需在桩上部铺设50 cm砂砾层，增加排水效应。

在考虑能更好的改善冻土病害影响的条件下，考虑经济效益，建议在软弱层采用加土工格栅和换填砂砾;在工程地质情况恶劣时，采用碎石桩进行加固。

:

［1］岩土工程勘察规范.中华人民共和国建设部(GB 50021-2001)［S］.北京:中国建筑工业出版社，2002.

［2］易菊香.某车站软土地基处理［M］.北京:铁道勘察，2011.

［3］许海东.高速公路软土地基处理方法及施工措施探讨［M］.北京:现代企业文化，2009.

中图分类号:U416.1

C

1008-3383(2011)06-0076-02

收稿日期:2011-04-03