既有宕渣路基的地基处理探究

韦春陆，杜 平

（南京市市政设计研究院有限责任公司，江苏 南京210000）

0 引言

温州市瓯江口新区位于瓯江入海口，濒临东海，是典型的海相沉积[1]软土地质构造，饱和淤泥质软土广泛分布，土体厚度大，具有含水量高、孔隙比大、压缩性与灵敏度高、抗剪强度低、承载能力差等特点。在不同的建设条件下，采用科学合理、经济可行的软基处理方案，直接关系到道路工程质量的优劣。

宕渣来源于石山开采，是多山少土的温州地区常用的路基填料，可有效地提高路基强度，弥补表层土体物理力学性能差、地基承载力低的不良地质情况；同时，能满足路堤压实度与稳定性要求，以其优越的经济性与路用适用性得到了广泛的应用，获得了良好的社会效益。

1 工程设计特点

1.1 运用路基“硬壳层整体刚度”[2]设计理念

经六路位于瓯江口新区起步区，红线宽度为40m，总长为4175m，为城市主干路。2011年在园区建设初期，经六路作为施工便道进行了路基的填筑，道路建设条件复杂，宕渣路基填筑层总体呈现西厚东薄的趋势。西侧最厚的区域达到6.2m；中间16m沥青路面作为园区开发建设时期的临时道路，开放交通已有2a时间，道路矿渣层厚度约2～3m；东侧宕渣层较薄，最薄位置仅0.9m。

场地建设地质为吹填软土地质，高压缩土层厚度达35～42m，必须进行道路地基处理。考虑现状路基便道已部分填筑且已欠载预压固结，表层土体排水固结效果较好，并形成了一定厚度的“硬壳层”。道路软土地基处理主要是减少工后沉降，消除过大的不均匀沉降出现。若对现有路基宕渣进行挖除而采用水泥搅拌桩、塑料排水板等深层处理工艺，必将产生很大的挖方与外运土方，对现有的路基“硬壳层”产生扰动甚至破坏。

1.2 采用合理可行的地基处理工艺

建设场地沿线已填筑有宕渣材料，若清除路基填料后，再进行道路路基的深层处理，将面临路基挖土方量大、占地大，并大大地增加了工程成本和施工周期。

设计中，采用强夯处理工艺[3]，通过强大的势能与动能间的转换，使有效处理深度能达到5m左右；利用宕渣填料的补充嵌挤作用，保证了路基硬壳层厚度与强度的均匀性，从而使路床以下形成了8～10m厚刚度大的带状“路基硬壳层”，结合已填路堤的欠载预压固结效果，使软弱土体排水固结沉降，有效地控制了工后沉降。另外，结合冲击压实工艺的辅助施工，保障了路基以下2～3m路床范围内的整体性与压实度，从而有效地消除不均匀沉降。通过合理可行的地基处理施工工艺，有效地缩短施工周期，节省工程造价，获得了良好的工程经济效益。

1.3 选择合理的管沟开挖工艺

该工程项目需埋设雨水、污水及给水等市政管线，结合项目施工工序特点，管沟开挖采用“反挖”法进行，即在完成地基处理后，再进行沟槽的开挖施工。路基在采用强夯结合冲击压实施工，路基形成了较为厚实的“硬壳层”，有效地满足了市政排水管沟的埋深要求，沟槽可采用直接开挖施工（见图1），避免了深埋管道的管沟支护费用；同时，沟底地基承载力随着地基处理的完成而有效地提高，能满足管沟承载力要求，降低了沟槽底地基的处理成本。

图1 道路管沟开挖示意图

2 强夯施工控制

强夯是利用重锤夯击势能转化为动能，使饱和地基土体内部产生超孔隙水压力而排水固结，从而达到地基承载力的提高，满足工后沉降的要求。夯击能选择、孔隙水消散周期[4]的控制及夯击收锤标准是强夯工艺的关键技术。在工程中结合道路场地建设条件进行试验段施工，以确定合适该工程项目的强夯施工控制工艺。

2.1 强夯工艺

2.1.1 夯锤及夯击能参数

选用机械设备配置锤重13.8t，落距10.87m，锤底面直径2.2m。夯击采用点夯及满夯施工。单击点夯（见图2）为地基深层处理方式，能量为1500kJ，夯击总数为5击，单点总夯击能为7500kJ，处理有效深度为5～7m。第一遍点夯采用等边三角形布置，中心间距为4.5m；第二遍与第一遍进行交错布置。

图2 点夯施工示意图（单位：m）

第三遍满夯（见图3）夯击能量为800kJ，夯击次数为1击，采用棱形布置，夯点中心间距1.7m，夯点间搭接50cm。

图3 满夯施工示意图（单位：m）

2.1.2 夯击施工工序

场地补料平整→第一遍点夯处理→标高测量→第二遍点夯处理→标高测量→平整场地→第三遍满夯处理→静孔隙水压消散→检测验收→道路管线及其他路基路面施工。

2.1.3 收锤标准

收锤标准[5]是确定强夯效果的关键因素，应结合现状地质条件、宕渣填筑厚度、路基沉降等情况综合考虑。强夯施工选用点击收锤标准如下：

（1）以总夯击作用下，单点夯坑的压缩量最大，夯坑周边地面隆起最小为原则。

（2）点夯作用下最后两击的平均夯击沉降量差值不大于50～100mm。

（3）不因单点夯击作用时夯坑沉降过深而引起起锤困难。

2.2 工程试验段

结合工程现场建设条件及强夯工艺试验段施工，“经六路路基强夯试验段总结”报告（2014.1）中对土体超孔隙水压力监测及消散、夯击能量控制及收锤、路基处理后的压实度等关键指标进行了检测控制。

2.2.1 超孔隙水压力监测及消散周期控制

通过对试验段夯点进行不同深度范围内的超孔隙水压力监测，及时进行路基孔隙水的抽排，可有效控制管线基底承载力及工后沉降。并根据超孔隙水消散时间，合理地控制强夯施工间隔周期，即保证夯击能的有效作用，又能保障施工组织顺利进行。

（1）孔压传感器埋设。

为测试夯击过程（每击结束后、遍与遍之间）不同距离（见图4）与深度（见表1）内土体孔隙水压力增长和消散规律，以控制合理的强夯施工孔隙水消散周期，获得科学合理、经济可行的地基处理方案。（2）孔隙水压力监测与消散。

图4 孔隙水压力监测点布置图

表1 孔压传感器布置位置和深度一览表

土体超孔隙水压力是在强夯重锤的作用下，由土体的极具压缩而产生，并使土体内部形成网状裂隙，随着孔隙水的排除而消散固结。在强夯深度作用影响下，不同深度下超孔隙水压力值不同。该试验段对不同夯距及其深度进行了检测（见表2），并且观测孔隙水压力消散时间（见图5），以控制合理的消散周期。

表2 不同深度下的超孔隙水压力一览表 单位：MPa

图5 孔隙水压力消散特征曲线图

表2 表明，土体内孔隙水压力随夯点距离、深度变化而不同，深度越大夯击能影响越小，距离越远产生的孔隙水压力越小。

图5 表明，土体内孔隙水压力在前3d的消散速率高，可以达到68%左右的峰值消散。第5d至第7d的消散速率低，仅能消散4%左右的峰值消散。

2.2.2 夯点沉降与收锤控制

夯点沉降是夯击作用最直接的反应，也是夯击收锤控制的主要方式。试验段进行了夯点沉降及相邻两次夯击沉降差的记录观测（见表3）。

由表3表明，在点夯作用下，最后两击沉降差基本上可控制在10cm以内，可以作为点夯收锤依据。路基的不均匀差异可通过路基浅层满夯及冲压施工进行处理。

3 处理效果

通过路基强夯试验段处理后交工面顶压实度及弯沉的检测表明，路基最小压实度为83.5%，最大为97.6%。最大弯沉为450～620（×10-2mm），最小弯沉为124（×10-2mm）。因部分路基宕渣填筑段含泥量大而出现弹簧土，造成了弯沉大的现象，需进行局部区域宕渣换填处理。

表3 夯点施工记录一览表

该项目工程需埋设雨水、污水及给水等市政管线，管沟开挖采用“反挖”法进行，路基在采用强夯结合冲击压实施工后，路基形成了较为厚实的“硬壳层”，有效地满足了市政排水管沟的埋深要求，沟槽可采用直接开挖施工，避免了深埋管道的管沟支护费用，同时沟底地基承载力随着地基处理的完成而有效地提高，能满足管沟承载力要求，降低了沟槽底地基的处理成本。

4 结 论

（1）强夯施工夯击处理有效深度可达5～7m，适合浅层路基处理要求，可满足既有宕渣路基的整体刚度与压实度控制。

（2）强夯地基处理土体内超孔隙水压力消散周期可控制在4～5d。

（3）以单点夯击相邻沉降差在10cm之内可作为夯击收锤标准参考。