兰州新区东绕城不良地基处理

许 刚 王晓飞 陈小龙 吕高超

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230008)



兰州新区东绕城不良地基处理

许 刚 王晓飞 陈小龙 吕高超

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230008)

结合兰州新区环城东路工程的地理位置，分析了该项目场地的不良地质情况，并阐述了该项目湿陷性黄土与采砂井的处理措施，旨在提高路基的稳定性，延长道路的服务年限。

道路工程，地质条件，湿陷性黄土，采砂井

1 项目概况

兰州新区环城东路(环城南路—秦川街)道路工程总体上呈南北走向，贯穿区域中心服务组团、科教研发中心组团、高新技术产业组团、新材料产业组团、精细化工产业组团。本项目位于秦王川盆地，沿线沟壑纵横、梁峁起伏、川梁相间，由西北向东南呈条带状分布，道路全长22.953 km。

项目区大的地貌单元属陇西黄土高原西北部，大面积为黄土覆盖。该区总的地势由西北向东南倾斜，海拔多在1 600 m～2 000 m之间。境内沟壑纵横、梁峁起伏、川梁相间，由西北向东南呈条带状分布。

2 项目不良地质情况

2.1 湿陷性黄土

项目所在地处于湿陷性黄土地区，典型特殊性岩土即为湿陷性黄土。湿陷性黄土分布于全线，因所处地貌单元差异，沿线黄土湿陷性呈现出黄土丘陵地带湿陷等级高、冲积平原地带湿陷性低的特点。黄土湿陷性等级分布不均匀，不同路段湿陷性等级不同，Ⅰ级非自重湿陷至Ⅳ级自重湿陷均有分布。

2.2 采砂井

大约从300年前开始到距今70年的一个时间段内，当地农民在旱田耕作时，为防止水分蒸发、保持土壤的湿度和温度，防止盐碱化，常在耕地表层铺一层15 cm～20 cm厚度的砾卵石，为解决砂卵石来源问题，在盆地平原区，在田地内就地取材，上部黄土层覆盖厚度较大时，开挖竖井或斜井进入黄土层下边的砾卵石层后，向不同方向挖水平巷道开采砾卵石。

20世纪50年代以来，随着水利灌溉工程和工程建设场地的扩展，部分采砂竖井被垃圾、杂物掩埋，部分受地表水侵蚀坍塌或井避侧蚀井孔扩大。

经沿线地质勘察，全线共发现暗埋砂坑、砂巷两段，分布于线路K0+400～K2+600段沟谷及丘陵坡脚地带、K6+800～K7+500段沟谷中，发现完整竖井、已塌陷竖井共84个，大多呈群状分布，根据走访调查及钻探揭露，下部采砂巷道顶板埋深在9.5 m～23.5 m之间，竖井基本保持原始状态的井径在0.8 m～1.8 m之间，已坍塌竖井井径在4.0 m～9.5 m之间。

采砂巷道宽度一般为2 m～3 m，高度一般为3 m～5 m，最高可达6 m～7 m，主巷道长度一般在15 m～30 m，支巷道一般2 m～10 m，主巷与支巷交汇处采空范围较大，巷道走向随意性很大(见图1)。

3 处理方案

3.1 湿陷性黄土

根据现场试验段检测，对于填方路基，经过正常的分层回填、碾压，已经消除了黄土的湿陷性，因此填方路段主要是对地基进行处理。

当填方高度小于8 m时，对于Ⅰ级，Ⅱ级非自重湿陷性黄土路段，路基填筑前对表层耕植土清表30 cm，然后对基底进行冲击碾压(不少于20遍)，冲击碾压沉降部分及清表部分采用3%石灰改善土回填。对于Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级自重湿陷性黄土路段，清除表土30 cm后，对基底进行强夯(强夯3遍)，在强夯层表面填筑40 cm砂砾垫层后再逐层填筑路基。

当填方高度大于8 m时，清除表土30 cm后，对基底进行强夯，在强夯层表面填筑40 cm砂砾垫层后再逐层填筑路基。

对于挖方路基，由于现状地面以下20 m左右黄土基本没有湿陷性，因此当挖方高度大于20 m时，开挖至路槽底后向下超挖110 cm，然后对基底翻挖20 cm并掺3%石灰改善就地碾压，其上30 cm采用3%石灰改善土回填压实，路床80 cm采用5%石灰改善土回填。当挖方高度小于20 m时，开挖至路槽底后向下超挖110 cm，然后对基底进行冲击碾压处理，沉降部分及其上30 cm采用3%石灰改善土回填压实，路床80 cm采用5%石灰改善土回填。

3.2 采砂井处理

依据规范，单一巷道式采空区可采用极限平衡分析方法，计算巷道顶板临界深度及稳定系数，根据稳定系数评定场地稳定性。本项目采砂巷道均分布在深厚的黄土路段，巷道顶部按覆岩为松散岩体考虑。临界深度按下式进行计算：

其中，B为采空区巷道宽度，m；P0为公路路基基底压力，包括行车荷载及路基、路面荷载，kPa；γ为上覆岩层加权平均重度，根据实验，本项目取14 kN/m3；φ为上覆岩层加权内摩擦角,根据实验，本项目取23°。

稳定系数Fs=H(巷道顶板的实际深度,m)/Hcr(巷道顶板的临界深度,m)。通过计算，典型巷道稳定性评价一览表见表1。

表1 典型巷道稳定性评价一览表

设计对砂井、巷道及陷穴处的路基基底进行了处理。考虑竖井较深，回填土无法压实，因此，采砂竖井采用细石料进行回填，填至地表后，对竖井、井周及巷道范围内进行强夯处理，强夯能级建议不小于6 000 kN·m。强夯后对原地面进行整平碾压，路基填筑前，先铺一层40 cm厚的碎石或砂砾垫层，垫层中间铺设一层高强土工格室。高强土工格室应覆盖竖井及巷道全范围。

4 结语

黄土湿陷性及采砂井的处理是兰州新区建设项目中最常见的问题。由于新区道路建设前先要对场地进行平整，多处区域填方高度达20 m，属于高填方，对路基沉降要求更加严格。本项目对该不良地质的处理也是初步的探索，目前项目仍在施工中，根据现场湿陷性处理后的检测情况，湿陷性处理效果明显，至于路基的整体沉降有待进一步的观察与检测。

[1] 罗宇生.湿陷性黄土地基处理[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2] 王生新，韩文峰.冲击压实法加固湿陷性黄土路基的应用研究[J].岩石力学与工程学报，2003，22(S2)：2848-2852.

[3] 李大忠.强夯法加固湿陷性黄土后承载力的研究[J].岩土工程技术，2000(3)：42-45.

[4] 张志清.湿陷性黄土公路路基病害类型及成因分析[J].路基工程，2007(5)：160-162.

Poor foundation treatment of east express highway circling new Lanzhou city area

Xu Gang Wang Xiaofei Chen Xiaolong Lv Gaochao

(Anhui Traffic Planning Design Academy Co., Ltd, Hefei 230008, China)

Combining with geographic location of east express highway engineering circling new Lanzhou city, the paper analyzes the poor geographic conditions, and describes collapsible loose and sand-mining well processing measures, with a view to improve the subgrade stability and to prolong the highway service life as well.

highway engineering, geological conditions, collapsible loose, sand-mining well

1009-6825(2016)34-0082-02

2016-09-21

许 刚(1987- )，男，工程师

TU472

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