软基础浸水条件下道路基础快速处理技术

赵振夫

（中国水利水电第十一工程局有限公司 河南郑州 450000）

1 工程概况

巴基斯坦PKM 项目全长1152km，北起重镇白沙瓦，途经“花园城市”伊斯兰堡，南接巴基斯坦最大港口城市卡拉奇，是中巴经济走廊最大的交通基础设施项目，也是“一带一路”的重点项目之一。

M5 高速公路为PKM 高速公路中段，为苏库尔至木尔坦段，全长392km，M5 项目（苏库尔—木尔坦段）采用EPC合同模式，中国建筑股份有限公司为总包方。中国水电第十一局负责M5 段的第6-1 标段（K659+000～K686+300）和第5-1 标段（K604+000～K610+800）施工，全长共34.1km。该路段有2.2km 为软基础浸水路基施工段，正常填筑方量约30万方。

2 工程地质条件

软基础浸水路基段落为印度河冲洪积平原地貌，路线沿印度河右岸一级阶地展布，地形平坦开阔。路线距印度河约5～9km，地面高程91～101.1m。地层为第四系全新统冲洪积层粉土、粉砂（Qal+pl），地表广泛分部粉土，厚度0～3m，最厚达4.0m，下部为粉砂，松散粉砂层厚1～4m，下部稍密—密实状，厚度大于50m。该路段水文地质条件较简单，地下水主要类型为松散岩类孔隙水，受大气降水补给及地表水补给，富水性较好。印度河为最低侵蚀基准面。该段沿Panjnad 干渠平行展布，距线路主干线120～1200m，最远2000m，地下水受干渠水补给，地下水与干渠水水力联系密切，地下水埋深较浅，一般在0～1.0m左右。

3 路基填筑面临的问题

（1）地下水位常年处于较高高程，汛期普遍高于原始地面，导致轮式运输设备及摊铺碾压设备无法进行路基填筑。

（2）由于地下水位高，且施工区域为大平原地形地貌，无法采用常规的抽排水技术降低地下水位。

（3）若采用常规填筑及碾压工艺时，均会出现地基层的反弹，无较大效果且不利于路基快速成型。

4 具体施工工艺说明

4.1 施工流程

为快速保证路基成型且降低施工成本，选取当地储量极为丰富的河滩细砂进行路基的基础填筑，路基两侧采用粘土填筑形成阻隔墙体，保证内部填砂部分路基的整体性，快速进行浸水路基的处理，形成轮式设备行走的施工平台［1］，再正常进行上部路基填筑。施工工序：修筑施工便道；进行填筑范围内的原始地面清理；进行路基边线等基准线的测量放样；基础面二次清理；第一层细砂平台填筑；两侧阻隔墙体粘土填筑；第二层砂平台填筑；第二层两侧阻隔墙体粘土填筑等。依此流程填筑。

4.2 施工过程描述

4.2.1 修筑施工便道

在道路填筑范围两侧合适位置修筑临时施工便道，作为场内交通，施工便道的宽度以9m为宜，便道应高出两侧地面50cm以上，以便道路不会过多地积水。

4.2.2 填筑范围内的原始地面清理

清除道路填筑范围内的一切杂物，包括房屋、树木、植被、垃圾等。由于路基大部分处于浸水状态，主要采用湿式推土机进行原始地面的清理工作，清理过程中应由专人进行施工监督，以免出现安全事故。

4.2.3 路基边线等基准线的测量放样

根据原始地形测量和设计路面高程，确定路基填筑高度，并根据设计边坡坡比和外扩超填1.5m，放出道路中线、边线、粘土阻隔墙与内部砂土分界线位置，然后每20m 做一个标记，以确定填筑边线［2］，同时，为控制每层填筑高度，通过采用架立标尺并结合仪器方式控制高程。

4.2.4 基础面二次清理

对填筑边线范围内的基层进行再次清表，主要是清除树根、草皮等，清理深度不小于20cm。

4.2.5 第一层细砂平台填筑

（1）在道路纵向方向以100～150m 为一段，作为一个施工段落，每清理完成一段路基面，就立即开始砂层的填筑。

（2）砂层平台采用推土机进行推平，共分为3层回填，3 层的厚度依次为50cm、50cm、25cm，最后形成1.25m厚的细砂平台，以作为路基填筑平台［3］。

（3）清表完成后，进行第一层铺填。在河滩采用装载机或者反铲进行装车，25t自卸车受料运输至填筑现场，从一端往另一端边卸料、边采用推土机推铺填筑，虚铺厚度控制在约60cm，并保证砂层填筑表面高程基本一致。由于砂料松散，车辆在上面行走时会导致陷车，因此，对于车辆无法直接到达理想卸料面的位置，在自卸车卸料完成后，通过SD22型推土机或者3m3装载机送料到达填筑面。

（4）推土机或者装载机粗平后，采用20t 洒水车洒水，使所填筑砂料通过自身水密性能具备一定承载力，然后采用平地机对填筑砂料进行精准平整，并清除多余砂料至虚铺厚度约57cm。

（5）精准平整完成后，洒水车继续均匀洒水至所填筑细砂比最优含水率多1%～2%，然后采用20t 光轮压路机碾压，碾压流程依次为：静压2 遍、弱振2 遍、强振1～3 遍、静压2 遍（1 来回为1 遍），直到砂层压实度达到91%以上。

（6）按照上续方法，继续填筑第2层和第3层，直到细砂层填筑完成，为后续上部路基填筑提供一个可供走行的、稳固的施工作业平台。此两层粗平前虚铺厚度分别为60cm 和31cm，精平前的厚度分别为57cm 和28.5cm。填筑砂层前，优先填筑砂层两侧的粘土隔墙，在最底部的砂层填筑时，同时埋设塑料排水管。

4.2.6 粘土隔墙填筑施工

每层路基先填筑两侧粘土隔墙、后填筑内部细砂层，每层的粘土隔墙松铺厚度与填砂路基松铺厚度一致。通过自卸车将粘土运输至施工现场、按照网格化布料，由推土机、平地机摊铺整平，压路机进行碾压密实。隔墙采用粘土，宽度超过2.5m，外侧超填1～1.5m、内侧超填0.3m，以保证路基压实度要求。内侧超填部分在填筑细砂前挂线用平地机切除，确保隔墙粘土和填砂路基结合部分紧密相接。且在内部砂层填筑时，对土砂分界线进行重点碾压，确保道路基础的整体固结性能和整体强度［4］。

5 施工工艺特点

目前，国内外公路对于软基础浸水条件路基施工，比较常规且传统的施工方法主要有排水固结法和土方换填法。

排水固结法：其是对天然地基，或先在地基中设置砂井（袋装砂井或塑料排水带）等竖向排水体，然后根据建筑物本身重量进行加载；或在建筑物建造前在场地上先行加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。此法需布置大量降水设施抽排地下水，使地下水位降低，从而实现设备清基碾压后不反弹。此种方法工艺复杂、费用较高，且基面处理耗费时间较长。

土方换填法：对于软基础浸水条件下的路基，可以进行土方换填，换填一些空隙率大、低压缩性的材料，从而改善路基土承载力低的特点。常用的有换填建筑垃圾，如城市拆迁的建筑垃圾、工厂的粉煤灰及炉渣废料，或者用级配砂石、石渣、灰土、水泥土等材料进行置换和基础处理，然后再进行填筑。土方换填的方法需要工程就近有充足的岩石、白灰、水泥等材料，对于岩石需要一定的级配，对于白灰和水泥，需要与土方掺拌，另外，这些材料购买一般均需要花费大量费用，造价较高，对道路经济指标的影响较大。

本技术采用当地储量丰富的河滩细砂填筑形成1.25m 厚的基础细砂平台，两侧布置宽度不小于2.5m的粘土隔墙+底部间隔3～7m设置一层φ120mm的塑料排水管，完成软基础浸水条件下的路基基础快速处理［5］，为上部路基填筑创造便利的施工条件，相较前两种做法，优势明显，具体如下。

（1）由于该类河滩细砂当地人很少使用、且料源充足，无需购买，仅需花费机械设备运输费用，因此，成本投入低、施工准备周期短，且无需进行二次加工处理，直接投入使用即可。

（2）利用细砂自身密水性、低压缩性和不溶水性特点，在细砂平台施工过程中易于成型且不出现基础反弹，细砂平台压实度控制在91%以上，保证了施工质量，缩短了路基基面处理的时间、施工成果见效快。

（3）只进行简单明水抽排，不进行路基降水，减少了采用路基降水时所需的抽排设备，降低了施工成本，施工时间也相对较短；也不采用石渣、白灰、水泥等进行路基土掺拌处理，施工投入少、施工周期短。

（4）由于工程所在区域周围当地村落密集，采用细砂进行路基处理，不会产生环境污染，若采用白灰、水泥掺拌，势必会增加环境污染及当地村落空气污染。

6 设备与仪器

6.1 试验检测方面

6.1.1 检测项目及仪器

（1）室外压实度检测：采用电子秤、灌砂法密度仪、核磁密度仪。（2）室外高程检测：采用水准仪。（3）室内检测仪器包括标准筛、液塑限测定仪、击实仪、CBR 检测仪。

6.1.2 检测标准及规范

（1）压实度：设计值为91%，检测频率为50m 一个点位。（2）含水率：最优含水率为13%～14%，检测频率为50m一个点位。（3）标高：符合方案要求，检测频率为50m一个点位。

6.2 施工机械设备

施工所需的机械设备如表1所示。

表1 施工机械设备

7 质量控制措施

（1）首先应在砂场进行填料的筛选，含有树根、杂草、垃圾的填料不得用于基础处理，料场可采用人工辅助机械设备进行初步的填料筛选。

（2）若砂场位置不同，或者砂料质量不均等，施工过程中将不易对施工质量进行控制，对检测数据的收敛性将产生较大影响，因此，在施工中应该尽量避免砂土混填。

（3）砂的含泥量应控制在一定范围内，以不超过6%为宜，否则将影响路基基础的处理质量。在砂场出现的淤泥团，禁止运至现场。在施工前，应对不同料场或者不同区域的砂样送到实验室进行检测，测定含泥量，试验符合条件后才允许运砂进入现场。某些时候可采用手工试验法，即在施工中，将砂抓在手里，放开后手中没有沾有泥的为净砂。

（4）成型砂层应保持一定的含水量，不然因天气干燥会造成路基松散，会对车辆行驶造成影响，造成施工困难，不利于上部路基填筑［6］。特别是上表面在施工过程中可能失水过快，多呈干燥状，在施工车辆与施工机械设备的作用下，在顶层产生碾压与扰动而引起该层填料松散，因此，在铺筑下一层时，应对该层重新补水碾压。

8 结语

2017年4～6月，项目采用该技术快速完成了软基础浸水条件下的路基快速处理，2018年一季度该段路床施工完成，2019年二季度路面完成施工。整个施工过程中未发现路基变形、反弹等现象，表明该技术获得了成功的应用。

中国沿海地区、中东地区大量国家地势平坦，地下水位高，公路、高速公路等建设时，均遇到高地下水位路基处理问题。如果采用传统方式进行处理，则耗时耗费，极不划算，而采用该技术则显得既经济又可行。因此，此种方法将成为此类路段处理的一种非常好的值得推荐的方式。