贺兰山东麓软弱土地基处置措施研究

王 津

（宁夏公路质量监督站，宁夏 银川 750001）

1 引言

银川绕城高速公路西北段第六合同段主线施工里程在K38+600～K44+520段，全长6.92 km。地势低洼，地下水位高。丰水季节几近地表，枯水期埋深0.6～1.0 m，表层土常年积水，路线通过地区，苇塘、鱼池达4 km有余。淤泥近代淤积厚达0.6～1.2 m不等，其下部尚在淤泥质化发育。原设计大部分采用袋装砂井方案设计，预期达到排水，固体提高地基强度的目的。开工前期，为进一步了解区域地质条件，提出更加合理的处理方案，建设单位组织设计、施工、监理单位并邀请专家组，对全线软基处理地段先后3次进行了全面调查和评估。作为监理人员，配合施工单位也参加了N-6标软基处理范围的现场地质勘察，共挖探坑38处，N10轻型触探258点。对区域内0～4 m浅层地质条件、地层结构、地层岩性及其物理力学性质、水文地质条件有了初步的认识。

2 区域地质概况和水文地质条件

通过对0～4 m地质的现场勘探，施工区段穿行在第四系全新统冲积、湖积平原，地下水位深0.5～1.2 m，属上层滞水，主要受黄河水补给。

关于地层岩性及物理力学特征，通过对沿线挖探及N10轻型触探，0～4.0 m地层岩性由上至下分述如下：

（1）0.0～1.2 m：淤泥，灰黑色，夹苇根，流塑。N10=0～3击，原变0.6～1.5 m。

（2）1.2～2.5 m：黏土，红褐～棕黄色，可塑，网状裂隙发育，水渍明显，干缩湿胀，有轻微的臌胀性，N10=15～25击，原变0～＞1.5 m，呈透镜体状，自38+600～+800夹灭向西增厚。为泻湖相沉积的标层。

（3）1.2～2.5 m：低液限粉土，灰黄～褐黄色，软塑～流塑，夹饼状粉细砂薄层，顶部0.5～0.8 m，有淤泥质化发育，受孔隙水压力影响，坑壁临空面垂直塌落严重，N10=15～25击，排水固结后强度提高，地基承载力可达2.5 kg/cm2以上 。

（4）2.5～4.0 m：高液性亚黏土，灰黄色，可塑～硬塑。间夹薄层粉细砂透镜体，厚度0～0.3 m，N10＞30击，为理想的地基持力层。排水固结后，强度增大，地基承载力可达3.0 kg/cm2。

（5）2.5～4.0 m：细砂，灰黄色，中密，饱和，呈透镜体分布于农场渠以东至唐徕渠，大至里程在K42+900～K44+520，厚度0～＞2.0 m，偶见泉涌及涌砂，N10＞50击。

3 水文地质和物理力学条件评价

从以上地层结构和地层岩性分析：

（1）0～1.2 m：地下水位高，表层土长期受地表水及地下浸泡的影响，加上近代人工活动鱼塘苇地和稻田的发展，加速了表层土纸有机质发育，形成淤泥或淤泥质土，物理力学条件差，呈典型的软基地基，直接影响路基基底稳定性。

（2）1.2～2.5 m：为低液限粉土，从坑探剖面揭示和目力观察，粉细砂夹层间有明显渗流，出现垂直层面塌孔现象，原位N10=15～25击，且2.0 m以下，随深度增加击数增高至30击。其顶板部分不满足稳定要求。但排水固结后，强度有明显增加，为松软地基。因此，对共采取排水固结措施，也是稳定地基的良好方案。

（3）2.5～4.0 m以下：高液限亚黏土，N10＞30击，为稳定持力层。

4 方案比较

根据以上地层结构，岩性和水文地质条件分析：（1）地层的不良地质条件分布在0～2.0 m范围内。

（2）原设计以袋装砂井方案，井深设计4.0～6.0 m。需处理的软土分布在表层，上覆荷载压力不足，下部且有砂层透镜体，排水通道不畅，固结排水稳定，条件欠妥。

（3）选用挖淤换填砂砾方案，从地层结构、地质条件、处理深度、施工周期和确保施工质量上，都会优于袋装砂井方案。

5 清淤回填砂砾软基处理机理分析

在现场调查和勘察的基础上，通过专家论比、方案比选，将本区段软基处理方案，优化为“清淤后换填砂砾至高出原地面50 cm”。本优化方案通过施工实施分3个阶段进行。

（1）清除淤泥及淤泥质土下限的高程确定在淤泥底线下30～50 cm处，即低液限粉土有机质化的部位。

（2）清除淤泥质土后，首层回填50～60 cm的大粒径砂砾。

（3）分层回填砂砾至原地面以上50 cm。

以上清淤回填的三阶段实施，反映出本段软基处理的处治原则和机理：

（1）首辅层为大粒径砂砾，起到了对基底松软地基土的挤压作用，地基土初始固结、排水和土中孔隙水的消散，使土体在递增回填荷载作用下，不断固结直至达到强度要求。

（2）由地基土固结排水产生的沉降过程，消弱了大粒径回填材料可能出现的回弹变形，从而使填料的压实效果得到保证。

（3）本段优化设计是地基置换和固结排水综合处理软土地基的实例，在方案施工阶段中，采用方格清淤，侧沟排水的方法，首层大粒径砂砾，震动碾压4遍后，压沉值控制在5 mm以内，分层填筑砂砾压实度在93%以上。通过工后沉降观测的累积总沉降量30 cm，地基稳定，达到了预期的质量目标。

6 结论

（1）清淤换填砂砾方案，优于袋装砂井处理方案。

（2）优化后的设计方案，缩短了施工周期，减少了施工设备和材料的投入，起到了“节能生效”的作用。

（3）在Ⅶ度地震裂度区，消弱了可液化层地震液化的可能性。