低填浅挖、水田液化砂土路基基底处治研究

李涛

江苏智科交通工程咨询监理有限公司，中国·江苏 徐州 221000

1 引言

路基施工过程中遇到低填浅挖、水田液化砂土，想达到预期的质量目标和效果，需要根据工程实际情况，制定合理可行的施工技术和方案，并在施工中加以严格执行，有效解决水田段基底处理及稳压问题，保证上部路基施工质量。

2 工程概况

206国道徐州改线段线路起点自原206国道贾汪大李庄北，终点止于三堡南206国道与北京路交叉处，全线共68.530 km，采用一级公路技术标准建设，路基宽26 m，桥涵荷载等级为公路-I级，项目整体施工环境较为复杂，施工难度较大。其中低填浅挖、水田液化砂土路基施工图设计概况为：人工清表20 cm→采用宕渣土进行换填40～60 cm→采用大功率振动压路机压实（其压实度由压实沉降控制补偿厚度按20 cm控制）→其上采用石灰土回填（路堤、路床分别用5%石灰土、6%石灰土，压实度为94、96）[1]。

3 问题发现

通过K19+600～K19+700段作为水田段基底处理试验段施工过程，发现路基基槽反挖后槽内渗水较为严重，基底出现粉砂土液化流砂情况，基底孔隙水压力较高，宕渣摊铺过程中挖掘机行驶履带部位沉降严重，压路机无法行驶[2]。

由于项目K13至K24段均为水田段，多个施工段面临上述问题无法顺利持续开展施工。基底处理质量直接决定了道路使用质量，容易发生不均匀沉降、塌陷等道路病害，若不能正确处理，路基填筑、压实将难以进行，将直接影响项目的整体进度控制[3]。

4 现场调查

①与现场机械台班人员以及现场责任工程师进行了问题探讨，并查看了施工日志，对路基基底地质情况问题进一步了解，已开挖段落的水田段基底清表后基本为软弱粉砂土地质，开挖后易液化，局部渗水现象严重；

②施工现场采用触探仪对已开挖段落路基基底承载力进行了检测，地基承载力在30～100 kPa，地质较差[4]；

③对K19+600～k19+700宕渣换填进行了过程跟踪检查，发现布料过程中推土机、挖掘机在已摊铺段落上行走车辙明显，行走过程中基底扰动，弹簧现象严重[5]。

5 方案确定

水田液化砂土路基是一种不良地基，稳定性较差，强度较低，压缩性高，易液化，沉降量大，此类型地质很少受到荷载等物理作用的影响，由于地基强度和变形较弱，建在软基上的工程往往达不到工程质量要求，因此，水田液化砂土路基基底处置尤为重要，应采取一定的措施对软基进行处理，以提高地基的稳定性，减少地基的沉降和不均匀沉降。本次低填浅挖、水田液化砂土路基基底处治研究充分考虑基底的变形、稳定性、施工工期长短，经济成本控制、施工难易度、可操作性等形成多种意见、观点和想法[6]。拟定采用两种物理固结方案，其中排水固结法处理效果好，但工期较长，成本较高，处理效果大于本工程需求，因此决定采用机械换填加压实的方案，此种方案处理效果良好，施工简易且迅速，可有效解决水田段基底处理及稳压问题，保证上部路基施工质量（见图1）。

图1 方案流程图

随机选取的三个地段施工图设计方案为60 cm宕渣换填，实际实施过程中出现问题，为进行充分论证，结合部分深路堑段石方量丰富的具体情况，初步拟定以下三种换填材料及碾压措施（见表1、表2）[7]：

表1 换填材料

表2 碾压措施

6 效果对比

首先对三段换填试验验段进行了地基承载力检测，三个换填试验段地基承载力均在50～60 kPa，地基承载能力相差不多[8]。

①方案一采用宕渣进行回填，摊铺过程中挖掘机等行驶有较深印记，基底出现扰动，出现弹簧现象，表面效果较差。此方案综合材料来源、质量控制，认定不可行[9]。

②方案二采用块石进行回填，摊铺过程中挖掘机等行驶无较深印记，压路机在上部可正常碾压，表面效果一般。用沉降差来进行质量评定后，沉降范围3～19 mm，且数据离散性大，沉降不均匀，此方案实施效果差[10]。

③方案三采用块石+碎石进行回填，摊铺过程中挖掘机等行驶无较深印记，压路机在上部可正常碾压，表面效果较好。用沉降差来进行质量评定后，沉降差1～6 mm，基本符合要求，数据集中，质量稳定[11]。此方案实施效果良好（见图2）。

综上分析，方案三的质量控制明显优于另外两个方案，但是在沉降差以及表面平整方面仍然有待提升。所以需要对其施工机械组合进行改进（表3）。

表3 施工机械组合改进措施

①方案一采用22 t型振动压路机进行碾压。沉降差位于2～5 mm，压实效果一般，但碾压均匀。

②方案二采用26 t型振动压路机进行碾压。沉降差1～4 mm，主要还是位于2～4 mm，与优化一方案差别不大。说明再增加压实功作用不明显。

③方案三采用26 t型振动压路机及羊足碾进行碾压。沉降差1～3 mm，主要位于1～2 mm，压实效果相较优化一、二显著提升（见图3）。

图3 优化三碾压效果、碎块石回填沉降差表及碎块石沉降差离散图

经过问题发现、三个试验段、三个优化段最终确定，针对206国道项目水田段地基压实先采用碎块石换填60 cm，后静压弱振1遍、26 t羊足碾强振2遍、26 t强振1遍，26 t静压1遍收面的施工方法。一次处理效果良好，加快了路基施工进度。此次工程实践可为今后低填浅挖、水田液化砂土路基基底处治设计施工提供借鉴[12]。