摘要:天津濱海地區廣布著軟土地基,在建設道路的過程中如何在保證工程質量的前提下盡可能的節約造價、保證工期的處理軟基變為關鍵問題。本文結合中新天津生態城永定洲片區道路建設中暗塘路段路基處理實例進行闡述。
關鍵詞:軟弱路基 路基處理 暗塘 山皮土
一、軟基成因分析
天津濱海地區緊鄰渤海,成陸時間短,觀看目前保存的十年、二十年前濱海地區地貌,不難發現天津濱海地區城區范圍內原本存在著大面積的魚塘、蝦塘以及灌溉用的水塘,這些水域大部分都是天然形成的,濱海人民經過小的地形修整就能將其用于農業、漁業生產,這些自然條件為天津濱海地區的農副業發展做出過積極貢獻。最近二十多年,隨著天津濱海新區的開發開放建設,城區規模不斷擴大,一部分魚塘、蝦塘以及灌溉用的水塘進入了城市建設區范圍,在大規模城市建設(道橋、房建、港口等)過程中,原有的水域經過地基處理,變成現今聳立在世人面前的濱海新城區。
在大面積的魚塘、蝦塘以及灌溉用的水塘中,有一部分是經過抽水清淤作為土建地基使用的。因此,在濱海地區建設過程中產生了大量的軟質淤泥,這些淤泥曾常年累月沉淀在水塘底部,有極高的含水率且無承載力,不能在建設工程中使用。這其中有一部分,被堆在暫時無用的地區,以使其自然失水并能從新作為工程中的填筑材料使用。但是,如果堆填淤泥地區本身地下水位就很高,那么淤泥就難以向下滲水,同時這些淤泥本身有極好的保水性,自然環境中的陽光和空氣流動只能作用于堆填淤泥的表層幾十厘米,使得這些堆填區域只有表面一層淤泥失水成土。表層土根據自然條件、時間長短厚度各不相同,但表層土下面還是毫無承載力的淤泥,這種形式的軟弱地基有個名稱,叫暗塘。
二、軟基勘查情況
在進行中新天津生態城永定洲片區道路設計過程中,多次赴現場對擬建場地進行現場調查。在擬建的和定路K0+520至中央大道段現狀地坪標高為5~5.3m,放眼望去仿佛都是平坦的荒地。現場情況見下圖。
經過現場實地勘探,發現此路段僅在地面表層有約30cm厚的覆土,覆土以下全部是堆填淤泥,深度能達4~5m,形成暗塘形式的軟弱路基。據調查了解這部分淤泥被堆填在此已有幾年的時間,開挖后發現這些淤泥呈流塑狀,含水量很大,承載力非常低。現場開挖后情況見下圖。
鑒于開挖后的路基狀況,工程車輛根本無法行駛,需要在這一路段進行特殊路基處理。
三、路基處理設計
1、設計思路。綜合考慮工程質量、造價、工期等因素,比較深層樁基處理、淺層換填以及土壤改性劑等處理措施。淺層換填法既能有效改善路基填筑材料的物理力學性質,又可有效控制造價、節約路基處理成本,同時施工作業的時間也能滿足工程總體進度的要求。
此路段淤泥的物理力學性質決定其不能用作路基填筑材料,這部分淤泥厚度約為2~5m,在路基處理中將這部分堆填的淤泥全部清除。堆填淤泥的下面是淤泥質粘土,這部分淤泥質粘土在堆填淤泥以前就已形成,厚度約在2~4m。淤泥質粘土比其頂部的堆填淤泥承載力高,可以承托施工車輛。考慮本次設計標高在4.2~4.5m,路面結構及車輛的荷載不會影響到這層淤泥質粘土,因此路基處理保留淤泥質粘土層,在此土層頂部進行處理。
2、路基處理措施。根據以上路基設計思路,對本路段采取了如下路基處理措施:
(1)基礎路基處理。首先由現狀地表開始清挖淤泥至有承托力的淤泥質粘土層(根據多次的現場勘查,堆填淤泥層與其下淤泥質粘土層在顏色上有較大偏差,在施工過程中很好區分),然后在淤泥質粘土以上填筑10cm厚生石灰,在生石灰上鋪雙層荊笆,然后填筑80cm厚山皮土,在山皮土上分層填筑6%灰土至一般路基處理底部。各層工程材料要求如下:
石灰:石灰應采用消石灰或生石灰粉;消石灰中不得含有未消解的生石灰顆粒;石灰等級應在三級以上。如采用生石灰,鈣質生石灰中有效鈣加氧化鎂含量應大于70%;如采用消石灰,鈣質消石灰中有效鈣加氧化鎂含量應大于55%。石灰劑量=石灰質量/干土質量,生石灰塊應在使用前7~10天充分消解。消解的石灰應保持一定的濕度,不得產生揚塵,也不可過濕成團。消石灰宜過孔徑10mm的篩,并盡快使用。
山皮土:山皮土應采用較純凈的中風化強度以上的混合開山石料,開山碎石最大粒徑不超過30cm,粒徑大于10cm小于30cm的顆粒應超過石料總質量的70%,并應級配良好,不得采用同一粒徑的石料。山皮土的含土量不得大于30%。
土:應選用塑性指數12~26的土質,不能使用液限大于50%、塑性指數大于26的粘質土、以及淤泥、沼澤土、含草皮土、生活垃圾和腐殖質土。細粒土應盡可能粉碎,粒徑不得大于15mm。
(2)一般路基處理。一般路基處理位于路面結構以下,路基填土以上,作用是保證路面結構底的土基回彈模量能夠滿足設計要求。此路段一般路基處理做法如下:
在路面結構以下由上至下采用30cm固化土(摻3%水泥+5%石灰)+15cm石灰土(8%)(下鋪防滲土工膜)+35cm碎石,碎石以下為填筑路基的6%灰土。
(3)路基壓實標準
路基壓實度重型標準表 表一
填挖類型 |
深度范圍(cm) |
壓實度(%) |
重型擊實 |
填方路基 |
0~80 |
≥93 |
>80 |
≥90 |
零填及路塹路床 |
0~30 |
≥93 |
四、軟基處理注意事項
1、暗塘這種軟弱地基從地表觀察不易發現,這就要求勘察、設計單位在工程建設前要對現場進行詳細的現場勘查,布置地質鉆探鉆孔位置時,要在可能出現軟基的位置布置鉆孔,這樣才能發現在工程范圍內的暗塘,并對暗塘的地質情況進行詳細勘測,這樣才能保證在工程設計中能夠對暗塘進行有的放矢的工程設計。在工程建設過程中,設計單位也需時常到現場與建設單位、施工單位、監理單位進行溝通,保證工程建設的順利實施。
2、由于暗塘中的淤泥一般并不是均勻分布的。在暗塘處理施工中,需要監理、檢測等單位切實負起計量職責,記錄現場實際發生工程量,控制工程造價。
五、結語
目前,中新天津生態城永定洲片區道路工程已完成路基主體驗收。根據相關檢測數據結果,可以判斷上文論述的特殊路基處理方式在實際工程中取得了良好的效果,證明本次設計的淺層換填處理措施是適當的。
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