临近人工湖富水区特殊路基综合施工技术

2021-03-31霍旭强郑水泉冯立雷石飞飞

建筑机械化 2021年7期

陈宇，霍旭强，郑水泉，冯立雷，石飞飞

(中建二局第二建筑工程有限公司，广东深圳 518000)

近年来，随着环境保护、城市人工景观和环境调节的需求，越来越多的大型人工湖相继出现。现代理念的人工湖设计为防止水质恶化多采用与自然水体交换和上部自然渗漏的方式。这就导致了临湖区周围土体的含水率随着人工湖水位的变化产生较大变化。而土体含水率季节性偏高导致路堤和下路床压实困难，土体含水率随季节变化较大易导致路基弯折和横移等病害，难以确保路基的稳定性和耐久性。

本文依托驻马店市境内S241、S330、S331线升级改建加宽工程PPP 项目，介绍了临近人工湖富水区特殊路基综合处理施工技术，采用一种结合片石回填和设置土工布反滤层的表层处理法解决路基含水率高导致基底承载力不足的问题。

1 工程概况

本道路工程地处驻马店市境内，路线全长74.907km，途经两县（遂平县和汝南县）一区（驿城区）共计9 个主要乡镇，包含新建过水涵洞27道和5 座桥梁。本工程临近亚洲最大人工湖水库宿鸭湖，路基含水率偏高甚至局部出现明水，导致路基承载力不足。

2 原理分析及技术方案的选取

常规定义中的软弱土是指天然含水率高、抗剪强度低、压缩性高且孔隙比大的细粒土。软土地基具有高压缩性、抗剪强度低、透水性小、触变性、流变性和不均匀性。而临近人工湖区土体作为路基虽然承载力不足，但大多数只随季节变化具有天然含水率高这一个特点，不是一般意义上的软土地基。

针对这种特殊路基，传统工艺中的水泥石灰土垫层法以垫层本身板结后强度作为持力层，以封堵为主在超载和水位常年变化大等情况下耐久性难以保证，易出现病害。抛石挤淤法因地下水随着季节性变化较大的因素，路基的稳定性和耐久性难以保证。粉喷桩法造价高昂，施工周期长。

综合考虑传统工艺的优缺点后利用支撑渗沟的设计原理，结合软土地基表层处理法中的砂（砾）垫层法、抛石挤淤法的工艺，联系海绵城市设计中用到的土工合成材料综合处理方法，采取以疏代堵的方式，解决了临近人工湖富水区路基承载力不足的施工难题。在路基滑动面以下开挖一定深度回填片石，利用片石回填保证基底承载力，两侧和上部继续包裹土工合成材料设置反滤层形成类支撑渗沟体系，上部继续铺设路床的工艺，以保证路基强度、稳定性和耐久性。

3 施工工艺技术要点

3.1 土样检验

对基底土进行取样检测，试验项目包括土的天然含水率、液塑限、标准击实、CBR 等，必要时还需要检测土的相对密度、颗粒分析、易溶盐含量、有机质含量、冻胀及膨胀量等。当检测结果界定土体不是淤泥、强膨胀土、有机质土等不适宜用于填筑路基的土体，基底承载力不足主要原因是由于土天然含水率较大引起的。

3.2 测量放样

测量放样在直线段每50m 设一控制桩，平曲线段每10m 设一控制桩，根据设计宽度放出路基中心线、两侧坡脚线，为保证路基边缘的压实度，边线比设计线每边宽出50cm，钉出路基的地界桩、坡脚线桩。

3.3 清表及回填片石坑槽开挖

利用推土机、挖掘机配合人工进行清表，自卸汽车运输的施工方法，将划线范围内的杂草、树根、建筑垃圾和有机土等进行清理，清理完毕后进行检测，检测合格后进行回填坑槽开挖，挖除50cm 深的土放置晾晒留作路基回填，检测回填坑槽深度和侧壁垂直，以保证回填片石埋入滑动面以下至少50cm。

3.4 侧壁反滤层铺设

坑槽侧壁延伸至底部铺设50cm 宽反滤层土工布用木楔固定，土工布应紧贴坑槽防止回填碾压时反滤层产生滑移。土工合成材料的存放以及铺设过程应避免长时间暴露在空气或是阳光下。严禁将含强酸或强碱性物质的填料与土工合成材料直接进行接触。

3.5 片石摊铺、碾压

3.5.1 原材

临湖富水区路堤，宜选用水稳性好、压缩性小、塑性指数≤6 且不易风化的透水性填料填筑。回填的片石应采用未风化的干净砾石或轧制片石组成，级配良好，含泥量不应大于10%，最大粒径不宜大于500mm，浸水饱和强度要求大于25MPa。

3.5.2 摊铺

用以换填的片石料径应保证下大上小，现场施工条件难以保证的情况下，尽可能使大块片石铺筑于塘底。换填片石通常采取推土机配合挖掘机施工，自卸汽车将片石运至现场后，使用挖掘机分层均匀铺筑大粒径片石，再通过推土机将小粒径片石推平嵌缝，石屑填塞表面局部空隙部位。逐层填筑时按水平分层填筑，先中央后两侧卸料。片石每层填筑后，检查是否有松动颤动现象。

3.5.3 碾压

采用大吨位推土机和挖掘机短距纵向碾压，保证片石稳定沉入。待作业面完全展开后选用26t振动式压路机碾压，先静压2 遍，再振动碾压不低于4 遍，碾压速度35m/min，碾压纵向搭接宽度不少于0.5m，用人工或蛙式打夯机对边缘及转角处进行补夯密实。过程中人工将片石空隙用小石或石屑填满整平，保证抛石层顶面平整且无明显空隙。

3.6 铺设顶部反滤层

反滤层土工布铺设前应保证下承层平整，摊铺时保证土工布拉直、平顺同时紧贴下承层，不应出现扭曲、褶皱现象。回折侧边反滤层土工布覆裹在已压实的填筑面上，用土覆盖住折回外露部分。采用黏结方式连接土工布，黏结宽度应不小于5cm，黏合强度不得低于土工布的抗拉强度。施工过程中应采取措施避免土工布破损，出现损坏时应及时修补更换。

3.7 路床施工

首先保证土工布直平顺，后进行黏结，测定基底坚实、平整后即可进行路床摊铺、碾压施工。

4 效果分析

根据临近人工湖区路基基底含水率大甚至存在明水难以压实的特点，综合考虑各方面因素，结合软土地基表层处理法中的砂（砾）垫层法、抛石挤淤法和土工合成材料法的工艺进行综合处理。因地下水位随季节变化较大，为防止上浮力产生路基横移或长时间浸泡产生翻浆冒泥等病害，将换填垫层埋入原地面，在路基滑动面以下开挖一定深度回填片石，利用片石回填保证基底承载力，两侧和上部继续包裹土工合成材料设置反滤层形成类支撑渗沟体系，上部继续铺设路床的工艺。该技术结合支撑渗沟的理念，以疏代堵，在保证路基承载力的同时，亦能经济、有效地提升路基稳定性及耐久性。良好的解决了临近人工湖富水区路基承载力不足的施工难题，同时该施工技术维修风险降低，进度得到保障，同时减少了废弃物的排放，有利于环境的保护。