陈更生
(泉州市协胜工程建设有限公司)
软土,就是近代沉积的软弱土地,其具有含水量高、压缩性高、强度低及抗剪强度低等特点[1]。通过工程实践调查可知,泉州市政道路较常见的软土主要有淤泥及软粘性土质。在市政道路建设过程中,若对软基处理不当,会发生道路沉降、路基移位或塌陷、破坏与道路配套建设的排(污)水管道等现象。泉州市位于福建省沿海地区,且晋江河流域较广,从西北向东南流经安溪县、南安市、晋江市及鲤城区和丰泽区,注入泉州湾。因此,泉州软弱基础地质分布较广,当地市政道路工程建设应把软基处理纳入重点技术环节。本文根据福建省泉州市市政道路软基处理工程实践情况,分析其工程技术特点及存在的主要问题,并提出相关解决措施。
近年来,泉州市经济发展迅速,市政道路建设进一步拓展、延伸。市政道路软基处理工程主要特点是:①市政道路通常对地基承载力要求不是太高、荷载量不大,但在软基路段有特殊承载力加固技术要求,对地质勘探、地基摸查及勘测资料收集工作要求高;②道路两旁及地下配套建设的排水、排污、电缆线等管线多,且对道路沉降要求高,特别是排污管、雨水管线对道路沉降的要求甚为严格;③工程质量问题出现较滞后,即:市政道路建成通车后,运营一段时间,方出现道路下沉、路面破裂、管线破裂或漏水等工程质量问题,部分道路工程质量问题甚至在若干年后才显现;④修复工程难度大、成本高、并影响市政交通。软基路段出现较轻微工程质量问题,主要是路面破裂或轻微下沉、移位,通过修补路面或加固处理可得以解决,但若出现较大程度沉降,甚至挤压管线、管道破损,则要进行大面积修复,甚至重新施工,加大了工程难度及经济损失,也给当地公共交通带来阻碍。
市政道路工程前期,尽早用堆载预压且不作深层处理的方法,达到自然沉降、地基稳定的效果。尽早处理具有经济实用、简单易行等优点,特别是注意的是在道路整体工期中,应优先考虑软基的自然沉降及达到稳定的时间长,并尽早处理软弱地基。在道路整体工期较紧时,则不考虑上述方法,而是采用其他优选方法筛选。
①选择持力层材料时,应优先选用密实度、均匀性较好、性能稳定的原料型土石方、建筑垃圾及工业废料等,但对于含水份较大、含有机质较多的工业垃圾和生活垃圾,特别是生活垃圾会出现降解和腐化现象,不宜作为持力层使用;②遇有局部暗沟、隐塘等,考虑采用换土、桩基、基础扩大等工程措施进行处理。
因地制宜,选用具体的软地基处理方法时,应着重考虑道路工程沿线的水文地质条件、工程地质条件、周围环境要求、施工条件。同时,进行必要的勘察,认真做好调查报告工作,并制定科学的备选施工方案,从中选择适宜的施工方案。
地基处理设计方案不能仅停留在理论和图纸上,在道路主体工程动工建设前,根据软基构筑物基础设计等级,选择若干个有代表性的软基段进行现场试验。现场试验中进行技术测试,其数据不仅用于验证设计方案有关参数是否具有技术可行性,还可作为今后正式施工质量检验的参考依据。
市政道路软基下沉是其工程质量的核心问题。一方面影响道路路面通行,更具有隐性危害的是破坏地下管线。而修复管理只能通过开挖路面进行,造成人力及经济上的极大浪费。因此,应严格按市政道路建成后管线地基沉降≤10cm的标准设计、施工,对地基承载力特征值进行修正时,基础宽度的地基承载力修正系数取0,基础埋深的地基承载力修正系数则取1.0,在道路建成通车后重点跟踪监测,一旦沉降达到临界控制值,应采取保护和修复措施。
本次以笔者工作实践中的泉州市某市政道路箱涵为例。
工程概要。箱涵处原为明渠,地下土质多半为淤泥土,厚度5.6m,位于某市政道路31+03处,为过渡路面,道路完工后,为通畅道路两旁水流,需要在此处设计并建设一处箱涵。该箱涵涵底标高3.95m,道路路面标高为10.3m,道路中心线与箱涵中心线夹角75.4°,箱涵净空3800×2400,总长55m,并采用八字口作为进出水口。
地基处理措施选择与分析。经调查,目前泉州市政道路软基基础处理措施及方法主要有:①换填垫层法。主要作用是加速软土层的排水固结,提高地基承载力,减少沉降量,适用于浅层软基或不均匀地基。②强夯法。这是较为常见一种方法,主要适用于砂土、饱和度较低的粉土或粘土等地基,是借助起重机进行强烈的地基夯实,对软弱地基产生较大冲击力,目的是加大地基的密实度,优点是主要运用机械化操作、技术含量较低、适用面广。③采用坚井排水技术。通过坚井排水装置,将软土层中的水份排出,减少淤泥含水量,达到地基固结、硬度和强度提高的工程目的。④复合地基处理措施。主要采用水泥土搅拌桩、碎石桩及粉喷桩,但存在造价成本高等缺陷。⑤抛石挤淤加换土垫层法。其主要优点是振动小、施工简单、不受场地限制、较经济、原料来源广、垫层质量较易控制,且对周边环境影响小。
根据本工程地基淤泥厚度较大、施工场地条件受限、施工机械通达场地困难、工期较紧等实际情况,并考虑泉州地区杂原料丰富、运输方便、价格便宜等优势,综合考虑后采用抛石挤淤加换土垫层法处理软地基。同时,对其他方法也经过排选分析:预压法较繁琐、处理时间跨度长,无法满足工程工期的时间要求;天然基础无法满足道路工程质量要求;振冲碎石桩,重型机械进场困难,且上部土方挤密效果不好。因此,经分析后选用抛石挤淤加换土垫层法。
抛石挤淤及砂石上铺环节:施工范围是在基础底部标高以下2.5~3.5m深度进行,外运来的杂石抛入淤泥较弱层后,通过挤占淤泥,水份溢出,并经自然风干且淤泥稳定固结后,在上层铺设碎石及砂,填入砂石厚度1.2m,该垫层中砂石比例合理控制在3:7左右,在施工时,混合均匀搅拌后分层填入,其中:砂选用河砂,碎石大小为0.1~0.3cm。
施工中特别注意的二个技术处理问题:①防雨水保边坡稳定。泉州市位于温带季风气候,夏季雨热同期,因此,在工程建设过程中,遇下雨天气将给工程建设带来安全和质量隐患。为保证施工区域边坡稳定,在正式施工前期,开挖明沟引流地面径流雨水、建集水池收集雨水,充分做好软基路段施工场地的排水措施,防止雨水冲涮施工区域土砂石,从而造成边坡塌陷。同时,集水池雨水循环使用,作为冲洗用于铺设的碎石,消除碎石中含量较多的粉尘。②分层铺设分层压实分层检验。在施工过程中,严格控制扰动下层及场地周边土层,砂石混合料使用机械均匀搅拌后分层铺设、分层压实,由于本次采用小型压实机械设备,每层铺设的砂石厚度控制在25~30cm。同时,分层进行检验,完成一层砂石方铺设及夯实后,在检验其压实系数符合设计方案要求前提下,方进行上一层的铺设压实作业。在铺设压实施工完成后,及时浇灌基础。
建成后使用郊果分析及评价:该软基采用抛石挤淤加换土垫层法及箱涵建设,经工程验收合格后投入使用约1.7年,经跟踪监测,未发现该软基路面破坏性质量问题,路基较稳定,下沉较均匀,其地下管道正常运行。该工程符合各项设计指标要求,完全满足道路运行要求。