东非地区沼泽土路基施工处理方法研究——以乌干达波特尔堡-希马公路项目为例

杨 祥

(中国武夷实业股份有限公司 福建福州 350003)

0 引言

沼泽土是软土的一种，其主要分布在地势低洼地区。沼泽土具有含水量大、孔隙发达、压缩性高、土层复杂、强度低等特性，常表现为流塑、软塑状态。

乌干达共和国地处东非高原，境内湖泊众多、水系发达，号称“高原水库”。乌干达境内沼泽多分布于丘陵、湖泊、河谷地带，广泛分布的沼泽对乌干达境内公路路基稳定产生不良影响。基此，本文以乌干达波尔堡-希马公路项目为工程案例，研究东非地区沼泽土路基施工处理方法，以期为非洲地区类似项目工程提供借鉴。

1 项目沼泽土分类和危害

波特尔堡-希马公路项目起于波特尔堡终于卡塞塞希马，全长55 km根据图1所示，位于乌干达共和国西部省，鲁文佐里山东麓，南近乔治湖。由于公路沿线有开阔且纵坡小的地势低洼区，流水搬运的物质易沉积且排水不畅；再者，乌干达气候温暖湿润利于植物生长，植物凋败形成的腐殖质在沼泽处形成大量淤泥。该项目沼泽土的分类和危害如表1所示。

图1 乌干达共和国境内水域分布图

表1 项目沼泽土分类和危害

(1)路基沉降

通过在项目沼泽土上修筑的公路路基横断面观测发现，原水平路基表面渐渐呈“凹”形：即两侧沉降值较小，中部沉降值较大情况，导致通车后的路基宽度变窄。会降低行车舒适度，甚至导致交通事故发生。

(2)路堤滑坡

(3)路面裂缝和翻浆

在排水不畅的沼泽土地段，极易出现“橡皮路”，即水分含量高的路基土在天气变化和上部车辆荷载的作用下导致路面不规则沉降，进而引起路面开裂。水分沿着裂缝往路面上渗透引起路面翻浆、积水，致使行车不适。

(4)涵洞拉裂和失效

涵洞是修筑在路堤上用于泄水或通行的，需和路堤一起承受荷载。由于沼泽路基的“凹”形沉降作用在涵洞顶部产生压力，在涵洞底板处产生拉力常导致涵洞底板拉裂[2]。当公路投入使用后，若沼泽路基的沉降值过大，则易导致涵洞沉入地面被填塞，致使涵洞失去过人或过水作用。

(5)挡土墙倾覆

沼泽路基的“凹”形沉降现象，易使路基两侧挡土墙内外两侧沉降不同步：一般是挡土墙内侧沉降值大于外侧沉降值，易导致挡土墙往内侧倾覆；且由于公路沿线沼泽土的沉降程度不同，易导致不同路段挡土墙出现错落现象。

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2 沼泽土常见处理方法

根据沼泽土的结构特性和工程特点，常见的对沼泽土的处理方法如表2所示。

表2 沼泽土常见工程处理方法

3 乌干达波特尔堡-希马公路项目沼泽土处理方法

3.1 沼泽土处理方法选用

目前，国内已经形成了如表2所示的多种沼泽土处理方法，相关施工工艺也比较成熟。我国建筑企业在非洲承接了大量基础设施工程，本来可以向非洲推广，但由于国内公路标准地域性很强，而时常在非洲特有的地貌、气候、地质条件下难免出现“水土不服”。加之，乌干达当地地质勘查技术和公路建设水平相对落后，对沼泽土的处理也相对粗放，所以不可能照搬套用。

抛石挤淤法施工具有人工、材料、机械要求低，且造价低、改造沼泽土承载力效果良好等优点，在厚度4 m以内的软塑状、流塑状软土中使用时不需要强夯，但厚度超过4 m后需配合爆破或强夯措施。该工程项目的地勘结果表明，路线内沼泽土厚度在2 m左右，且以常年积水的常年性沼泽为主，如图2所示，考虑其沼泽软土以下有硬质土层且到当地经济水平和施工水平落后、施工机械和材料缺乏，但其石料供给充足。所以，该项目优先选择抛石挤淤法处理沼泽，施工过程遵循《公路路基施工技术规范》(JTG F10-2006)和乌干达当地相关规程。

图2 项目地质剖面图

3.2 沼泽土处理施工方案

(1)选用抛石挤淤石块

该工程项目位于鲁文佐里山东麓，沿线石料资源丰富且运途短。石块选用未经风化、抗剪强度高、级配良好、粒径均匀、含泥量少于8%的块石和粒径为5 mm～45 mm天然级配、含泥量在5%以内的碎石。砂选用洁净、坚硬、级配良好且含泥量在5%以内的中砂和粗砂。

(2)选用抛石挤淤工艺

该工程沼泽土淤泥厚度在2 m左右，不需要配合强夯或爆破处理抛入石块即可下沉至持力层。因此，在该工程线路上选用常年性沼泽为主，在抛石挤淤前需先清除沼泽表层的植物根系和动植物残骸。抛石顺序：使用塔吊、吊车等机械将石块从沼泽中间向两侧；当地基断面标高差异较大时，先从较高一侧抛石再往较低一侧扩展抛石，并注意较低一侧应比较高那侧多抛约3 m宽。抛石粒径从底层往表层逐渐变小，用重型机具碾压高出水面的石块，碾压后石块表面填入粒径较小的碎石整平，并碾压至设计承载力要求。

抛石达到设计要求后，在石块表面铺300 mm～500 mm厚的粗砂或中砂垫层，在砂垫层上包裹铺垫土工布后再进行路堤填筑，如图3所示。

图3 抛石挤淤法处理后公路剖面图

3.3 沼泽土处理施工要点

(1)测量放样和试验段修筑

该项目为公路改建工程，乌干达当地公路部门提供了已有公路和周边地勘图。基此，在对沼泽土处理前先进行导线复测和施工放样，主要包括抛石路段路基宽度、边桩、中桩定位。还需修筑抛石和碾压试验段以确定抛石位置、抛石机械、抛石顺序、碾压机械、碾压遍数等。

该工程的抛石位置选在沼泽边缘，以人工抛投为主，特别大的沼泽则搭设便道和挖掘机、推土机辅助。先用挖掘机均匀分层抛投粒径50 cm以上的石块，直至石块露出水面后，再用推土机将小粒径石块推平嵌缝。碾压机械选用推土机、挖掘机及压路机并辅以人工铺平，其中推土机和挖掘机负责抛投过程来回碾压石块，将淤泥挤开、石块沉入达到稳定；石块稳定后，选用18t级以上的振动式压路机碾压5遍左右，碾压过程辅以人工在石块空隙处铺入小石块，直至抛石层表面平整。

(2)抛石挤淤流程

该项目抛石挤淤按图4流程。堆载预压180d目的在于让抛石挤淤处理后路基充分沉降，达到稳定。

图4 抛石挤淤流程图

4 项目沼泽土处理效果

采用抛石挤淤法对项目沼泽进行处理后，需检验效果以总结经验。该工程根据《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60-2008)，采用现场静载试验检验处理后的地基承载力，并通过现场堆载试验检验地基变形情况。

现场静载试验配备油压千斤顶，按堆载力的1/10均匀分级加载，使用3套千分表对路基沉降量进行观测。检测点取1#、2#、3#共3个。结果显示，3个检测点的极限竖向承载力分别为250 kPa、250 kPa、280 kPa，承载力特征值分别为125 kPa、125 kPa、140 kPa均满足该公路改造工程的设计承载力特征值100 kPa的要求。

现场堆载试验[3]：袋装粗砂堆成高度6 m、平均荷载为120 kPa的堆载物并堆载180 d。通过现场观测，最大沉降量为200 mm且观测后期沉降基本趋于稳定，满足地基设计规范基本要求。

5 东非地区沼泽土的其他工程处理方法设想

除了该项目中的常年性沼泽使用抛石挤淤法处置，东非地区沼泽土也可视情况采用其他处置方法：(1)季节性沼泽可用换填法处置；(2)池塘、可以施工围堰的沼泽路段，可抽水清淤后换填；(3)厚度超过4 m的软塑状、流塑状软土，可采用抛石挤淤并配合强夯法；(4)高温高盐滨海地区可选用粉喷桩处置，但须特别注意施工参数确定；(5)项目选址时，尽可能避开深层沼泽，倘若避不开深层沼泽时，可采用排水固结、挤密桩、水泥搅拌桩等方法处置。

6 结语

综上，公路工程中，沼泽土危害性严重，常见的沼泽土处理方法适用情况各不相同。该公路改造项目路基选择抛石挤淤的处理方法：(1)抛石挤淤原料就地取材当地的块石、碎石、中粗砂；(2)抛石从沼泽中间向两侧，从高处往低处进行；(3)抛石粒径从底层往表层逐渐变小并辅以铺设土工布；(4)现场静载试验检测点极限竖向承载力达到承载力特征值2倍左右和现场堆载试验最大沉降量为200mm可验证处理后路基承载力和变形符合要求。该处理办法虽然取得成功，值得推荐，但绝不是东非地区沼泽地路基公路建设的唯一方法，东非地区其他沼泽土路基工程应视各自工程具体情况采用自身工程的处置方法。