砂礫墊層處理軟基的設計與實踐

1.0工程概況

廊泊公路是廊坊市通往南部地區的重要干線公路，也是沿線地區溝通天津、滄州等地的重要通道。廊泊公路廊坊市南出口至保津高速段是廊泊公路的一部分，是京津塘、保津和石黃三條高速公路的重要連接線，也是廊坊市公路網規劃建設的主骨架公路之一。設計總里程全長41.768Km，均采用部頒平原微丘一級公路標準,設計時速為100Km/h。路線自大王務村南的北小埝（樁號K5+010）進入永定河泛區，沿舊路行進至南辛莊村北處改走新線，跨越北遙堤（樁號K17+800）后走出泛區，泛區段長12.77Km。泛區地層為近洪積區、湖沼堆積，第四系湖海沉積相地質，區域淺層地下水為第四系松散層孔隙水，水位埋深基本在2.80～4.35m間，水位埋深受季節、氣候、降水等因素影響而有所變化。持力層大致分為3層，第一層為表面耕植土，平均厚度約0.4m；第二層為黃色亞砂土，軟塑至硬塑狀態，平均厚度0.3～4.0m，承載力為130KPa；第三層為褐灰色亞粘土，軟塑，局部硬塑，夾粘土薄層，平均厚度3.3m，承載力120KPa。

廊泊公路的泛區段路面結構設計高度為26cm厚水泥混凝土路面+18cm厚石灰粉煤灰碎石，二灰碎石路基淺埋在第二層土上，路床地基之上為30cm厚隔離墊層。去年第一工期時間，第一公路工程公司在泛區段永定河大堤北側K15+345——K17+240段長1895m范圍內公路工程和涵洞工程不同程度地遇到故河道、暗溝、枯井、村落遺址、軟土等異常地基。異常地基沒有規律，故河道開挖后暴露的是松軟的含水量達48%的粘土軟基，深度較淺，厚度一般在0～1.3m之間，深淺分布不規律，是地基處理的難點。所以整段地基都需要進行這方面處理。軟基數據見表1.1。

表1.1 軟基探坑位置及標高、厚度資料

2.0為什么選用砂礫墊層

上述地基中出現的暗浜、軟基除少量小于0.25m深，且部分小段工程量可以挖除外，其余全部用砂礫墊層處理。這是因為：

2.1第二層的地耐力最大，但只平均0.67m厚度，往下是0.8m的軟弱層，而采用擠密石灰樁基，又不經濟；采用換填土，除耽誤工期外，幾十萬方廢棄土及好土的處置將是不可思議的事情。

2.2因為第三層粘土與砂礫墊層的壓縮模量都在5～15 KPa之間，局部地基處理后涵洞不會造成不均勻沉降。

2.3類似軟基的處理，有的在基槽中拋填毛石，有的采用充填黃砂和石子的方法，但單純的砂、石料體空隙率較大，很難搗實，導致涵洞及路基產生較大沉降量及不均勻沉降。采用人工級配的砂礫，不僅克服了上述缺點，而且經過處理的地基的抗剪能力也大大增強，同時原材料廣泛，運距也近。

2.4如果采用灰土處理，雖然經濟，但當地粘土難與石灰摻和拌勻，技術難度較大，無法保證施工質量，容易耽誤工期，受季節影響，不能及時晾曬。

3.0處理地基的挖深與探寬的原則及設計、實踐

地基的挖深與挖寬的原則：①滿足附加應力擴散的要求；②防止側面土向外擠出；③地基中不留雜填土、粉砂等。

軟土、故河道、暗溝、雜填土等完全清除后。當深度H>0.8m時，砂礫墊層與地基土進行踏步搭接。土力學研究的結果，雖然表明二灰碎石剛性基礎的附加應力擴散角α=22o，但目前還缺乏可靠的理論方法計算砂礫墊層的寬度B’=B+2Htgα計算（B’、B、H及α見圖3.1所示），如果兩邊是好的持力層土時，α取30o，如果四周都是回填土時，α取45o，以保證砂礫墊層受壓后側面不向外擠出。

樁號K17+070、K17+150、K17+200三處1—4.0m現澆板暗涵洞工程地基處理比較復雜，基坑的現場鑒別檢驗是該工程地基處理的關鍵，也是難點。因為涵洞前后兩側重力式涵墻身位置軟基是分布及厚度都不均勻的含水量52%的夾有薄泥炭層的粘土，在濕潤狀態下與粉質粘土分界不明顯。為把握起見，根據膨脹土失水收縮的性質，一般挖開基坑3～5天后，裂縫則小得多，為了保證基礎受荷載后沉降均勻，把地基挖深晾曬處理，每隔1天檢查含水量，之后反復翻耕晾曬壓實，同時摻加少量砂礫，砂礫墊層必須入老土0.2m，以保證兩者牢固結合，直到監理工程師檢測含水量符合要求，再壓實，壓實度要求達到95%以上，然后分兩層做厚0.6m的砂礫墊層及0.2m厚素混凝土隔離墊層，實踐證明這樣處理完全可以做到。通過工程實踐，這樣處理能夠達到預想的地基承載力200KPa以上要求。

本段道路去年提出切合實際的砂礫墊層施工方法，施工單位進行500m實驗段，通過數據分析研究證明這樣處理后的地基達到路基承載力要求，通過施工單位春季施工的努力合作，公路路床軟基的處理非常及時，各道工序嚴格按設計施工，通過砂礫墊層標高復測、二灰碎石層標高復測，路基沒有沉降現象。

4.0砂礫墊層的施工方法

砂礫墊層目的是把原始軟土地基配合砂礫形成一個人工密實的整體。原材料要求用中砂，含泥量小于3%，水攪拌；攪拌均勻的砂礫分層鋪筑在挖好的基槽（坑）內，每層虛鋪厚度0.2m，用平板式振搗器振搗至不再下沉，然后再逐次鋪筑上一層，施工順序先深后淺的原則，分段施工時，接茬處作成斜坡，每層錯開寬出0.5～0.8m。砂礫墊層施工完畢，立即進行混凝土隔離墊層施工，以防地基擾動。

5.0結語

截至工程竣工，已經完工的三道涵洞沉降均勻，路基穩定，完全達到設計及施工的安全要求，為砂礫墊層處理軟基的應用提供了一個非常成功的經驗；實踐證明這一方法成功應用于土木工程的地基處理，在公路橋梁工程中的推廣應用同樣會節省投資，大大縮短工期，有效地節約成本，從而得到業主的好評。