大厚度自重湿陷性黄土地区管廊工程的地基处理

李 鹏 李华龙 芦永曾 张景立 闫少华 井银军

中建三局集团有限公司西北分公司 陕西 西安 710065

1 工程概况

1.1 管廊设计概况

新兴南路缆线管廊工程位于西安市雁塔区和浐灞区，布设于道路北侧机非隔离带下。其中K2＋603～K2＋720区段采用顶管施工，其余区段采用明挖现浇施工，设计为通信和电力两仓室，全长2 205 m，现浇结构总宽4.4 m，总高3.6 m，顶管内径2.4 m（图1）。

电力仓室断面净宽为2.2 m，通信仓断面净宽为1.3 m。明挖区段基坑深度6～16 m，基坑下口宽度为6.4 m，顶管工作井基坑开挖深度约10 m。

1.2 场地岩土工程性质

根据岩土工程勘察报告，管廊基础底面下土层具有湿陷性，各勘探点的湿陷下限深度最深为23.5 m，管廊地基湿陷等级为Ⅱ级（中等）～Ⅲ级（严重）。施工过程中需要对地基进行处理。

图1 管廊标准断面

2 地基处理方式选择

湿陷性黄土地区常用的地基处理方法有灰土或素土垫层、重锤夯实及强夯法、石灰土或二灰挤密桩、预浸水处理等。可根据地基湿陷类型、等级以及结构物要求等选用。

新兴南路工程依据岩土工程勘察报告及管廊平面、纵断设计，结合现场便于实施情况及周边环境，管廊地基处理采取三七灰土和素土垫层的组合方式。对于Ⅱ级自重湿陷性区段总处理厚度1 000 mm，底部做厚400 mm素土垫层，上部做厚600 mm三七灰土垫层；对于Ⅲ级自重湿陷性区段总处理厚度1 500 mm，底部做厚900 mm素土垫层，上部做厚600 mm三七灰土垫层。分层进行换填施工，分层压实系数不小于0.97。处理后的地基承载力特征值不小于150 kPa。

3 地基处理施工方法

3.1 地基处理难点

新兴南路缆线管廊工程选取K3＋920～K4＋000区段（自重湿陷性Ⅲ级）作为地基处理试验段，此区段面临问题主要有：土质含水率高达24.1；施工正值冬防期，不允许外部土方运入施工现场；受场地及天气条件限制，无法采取晾晒方式降低土质含水率；大型压路机及装载机行走在原状基底上面，将发生翻浆现象；直接在原状基底上面回填素土层，采用大型压路机碾压将出现橡皮土现象。

3.2 地基处理思路

针对地基处理施工时面临的问题，经过分析可采取2种方式[1-3]：

1）采用大型压路机分层碾压，但前提是采用干砖渣在原状基底施做垫层平台，避免大型压路机扰动基底。此方式分层碾压施工效率高，但施做干砖渣平台成本高。

2）采用小型压路机分层碾压，减少对原状地基的扰动深度，从而避免翻浆现象。此方式分层碾压施工效率低，但相对干砖渣平台方式成本低。

综合考虑各个因素，最终选取前4层地基处理采用小型压路机碾压，剩余几层采用大型压路机碾压施工。

3.3 机械组合方式选取

根据基坑底部断面较窄等实际情况，地基处理采用的机械设备主要有挖掘机、装载机、20 t压路机、3 t压路机，其中挖掘机负责基坑底部回填材料摊铺，装载机负责将基坑顶回填材料输送至基坑底，3 t压路机负责底部4层碾压，20 t压路机负责上面几层碾压施工。

3.4 地基处理施工方法

3.4.1 基底处理

地基分层回填施工前，应采用3 t小型压路机对原状基底静压1遍。

3.4.2 回填材料准备

针对Ⅲ级自重湿陷性区段地基处理，在保证地基处理素土和灰土厚度不变的情况下，应将最底层素土替换为三七灰土，类似于“夹心饼干”，既能保证地基处理厚度，又可以形成灰土平台，避免压路机碾压时出现翻浆等现象。灰土应提前1 d在现场集中拌和，降低土质的含水率。

3.4.3 回填材料运输及摊铺

回填材料运输时，采用装载机从基坑顶往基坑底输送的方式，严禁装载机端土从基坑底原状基底上部行走，避免出现翻浆现象。

基坑底部回填材料摊铺采用挖掘机进行摊铺，严禁装载机进行摊铺。摊铺前在基坑两侧标识回填厚度刻度线，确保虚铺厚度。摊铺时应预留双向横坡，两侧低中间高，避免下雨时积水。

3.4.4 碾压

首先采用3 t压路机从基坑坡脚部位沿管廊纵向（横断面由低到高）静压1遍，并由人工配合整平。然后压路机打开振动装置，弱振2遍后再强振，由低到高进行振动碾压施工，当压实度达到设计要求时停止，碾压时做到轮迹重叠30 cm左右，压路机行驶速度控制在2 km/h以内。前4层采用小型压路机施工完毕后，剩余采用20 t大型压路机施工，不仅减少对基底的扰动深度，而且提高施工效率。

3.5 地基处理注意事项

1）采用小型压路机碾压时，为确保压实度满足设计要求，分层摊铺厚度宜控制在15 cm左右。

2）严禁地基处理施工期间装载机在基坑内行走，避免扰动基底。

3）针对原状土含水率过高情况，灰土应提前1 d拌和完成。

4）下部垫层施工预留横坡的同时，在基坑坡脚部位预留排水沟和集水坑。

4 结语

针对大厚度自重湿陷性区段地基处理，若第1层地基处理效果不好，将会出现翻浆及橡皮土等现象，严重制约后续工序施工，新兴南路缆线管廊工程通过试验段实践总结出：在大厚度自重湿陷性区段地基处理施工时，应注重减少扰动基底深度，合理选取机械组合方式，严格控制分层摊铺厚度等。形成了一套完整的施工技术，该施工技术不仅保证了工程质量，而且取得了良好的社会和经济效益，希望能够为类似工程提供一定的参考和借鉴价值。