垃圾填埋场上的公路路基处治方案研究

文/王昭

本文针对公路路线经过垃圾填埋场上路基的处治方案进行研究，结合拟建项目的工程特点，在进行多方案定性和定量比选的基础上，提出了采用CFG桩+桩帽+褥垫层进行垃圾填埋场路基处治方案。通过试桩确定相关施工参数，从施工完成后的处治效果和工后沉降观测结果来看，各项指标均能满足二级公路的要求，采用CFG桩处治方案具有可实施性和经济性，对此类公路路基穿越垃圾填埋场的路基处治方案具有参考意义。

一、项目概况

某山岭重丘区二级公路路线长19.75km，路基宽15.0m，设计速度为60km/h，汽车荷载等级为公路-Ⅰ级。其中K10+485～K10+565段路基以挖方形式通过，挖方高度为2.79～4.49m。公路左侧为山体。右侧为移民搬迁安置区，最近一栋建筑物距离道路边线仅17.5m。根据工程地质勘察报告揭示，K10+485～K10+565段经过一处垃圾填埋场，路基底部有5.5m～22.5m厚度不均匀的填埋垃圾，从地质钻孔来看，填埋垃圾以生活垃圾为主。在道路荷载作用下，地基承载力不能满足二级公路使用要求，且后期路基工后沉降较大，会影响公路的正常使用，威胁公路的运营安全。

二、垃圾填埋场资料

（1）垃圾填埋场工程资料。结合垃圾填埋场相关工程资料，该垃圾填埋场位于某地城南一冲沟内，垃圾填埋场占地约44.5亩，垃圾填埋场于1998年投入运行，2001年堆满，为防止填埋垃圾造成二次污染和爆炸，须进行封场处理。封场处理工作于2002年6月完成，至今已有20年。（2）垃圾填埋场分布范围。地质勘察阶段，对K10+485～K10+565段路基布设了24个钻孔，完成勘探进尺约360m，根据钻孔结果，整个垃圾填埋场底部地形起伏较大，导致揭露出来的垃圾土厚度不一，整体厚度变化较大。垃圾填埋场垂直路线方向穿过，路线方向约80m 范围内均揭露有填埋垃圾存在，整个路基宽度范围内均有分布，钻孔揭示最大垃圾土厚度为22.5m，最小垃圾土厚度为5.5m，厚度不均匀且起伏较大。（3）地质勘察资料。从钻孔图来看，垃圾填埋场在该段路基下以生活垃圾为主，建筑垃圾较少，仅少量孔夹杂有建筑垃圾，组成杂乱，有塑料袋、生活废弃物、腐殖物、局部夹杂有砖块等建筑垃圾。勘察期间地表水系不发育，地下水埋藏较深，可不考虑地表水和地下水对本项目的影响。根据钻探结果显示，该段落为垃圾填埋场填埋垃圾厚度在5.5m～22.5m之间，垃圾土上部为人工填土层，推测为垃圾填埋场封场时设置的黏土防渗层。结合地质勘察报告及现场调查，该段垃圾填埋区主要以生活垃圾为主，平均厚度14米，最大厚度22.5米，根据动探原位测试，动探击数在10击以下。填埋垃圾呈黑色、黑灰色，结构松散，均匀性差，力学性能差，压缩性高，抗剪强度和承载力低，极易发生工后沉降和不均匀沉降，在垃圾填埋场修建道路应严格控制沉降变形。

三、路基处治方案对比分析

为了确保公路建成后行车安全与舒适，针对拟建项目特点、现场地形、施工进度情况，查阅相关标准规范及类似垃圾填埋场的处治经验，公路路基下垃圾填埋场的处治主要有以下三种处治思路：①改线方案；②清除换填方案；③处治方案。①改线方案。本项目左侧为山体，右侧为居民区，若采用改线方案，路线往左侧偏移，会对左侧山体进行开挖，最大开挖高度达34.5m，路基挖方大量增加且需增加大量新增用地；路线往右侧偏移，会不可避免对现状移民搬迁安置房进行拆迁，拆迁面积约5500m2，拆迁面积大且社会影响较大。不管是改线往左侧对山体大规模的开挖还是改线往右侧对移民搬迁安置区的拆迁，都会使工程造价大幅增加，改线条件可实施性较小。②清除换填方案。若采取对公路路基下垃圾填埋场填埋垃圾全部清除，重新回填路基填料的处治方案可以从根本上解决后期工后沉降的问题，但由于填埋垃圾厚度较深，采取清除换填方案容易带来二次污染，清除的填埋垃圾还需进行二次转运和处理、施工周期长、施工风险高等一系列问题，故本项目不适合采用清除换填方案。③处治方案。既有垃圾填埋场上的公路路基处治方案主要有两种，一是采用路基处治方案，二是采用桥梁跨越方案。路基处治方案又有换填、强夯、桩基础等处治方案，结合本项目的工程特点、现场地形地貌、周边环境条件、施工难易程度、工程造价等因素综合拟定了三个比选方案，分别是方案一：CFG桩+桩帽+褥垫层处治；方案二：PC管桩+桩帽处治；方案三：桥梁（4×20m T梁）跨越方案。综上，这三个方案均能满足垃圾填埋场下地基处治的要求，采用桥梁跨越方案可以从根本上解决垃圾土地基工后沉降的问题，但桥梁跨越方案工程造价远高于CFG桩处治方案和PC管桩处治，对资金受限的本项目无疑不具有经济性；采用PC管桩处治方案能保证沉桩质量，PC管桩也能在工厂预制好运至施工现场，施工效率大大提高，但采用PC管桩可能会挤压周围土体进而挤压道路右侧移民搬迁安置区边坡，对移民搬迁安置区建筑物有一定的安全隐患，且工程造价较CFG桩高[1]。结合公路等级、经济性、垃圾填埋场填埋垃圾厚度、施工条件等因素，本项目设计方案推荐采用CFG桩+桩帽+褥垫层进行处治。选择该方法处治垃圾填埋场地基可以达到技术上合理可行、造价上投资最省的目的。

表1 处治方案经济技术比选表

四、设计方案

CFG桩地基处理包括CFG桩桩身、桩帽（筏板）、褥垫层等几部分组成。CFG桩结构型式主要有CFG桩+筏板、CFG桩+桩帽+褥垫层两种。本工程拟采用CFG桩+桩帽+褥垫层进行路基底部填埋垃圾处治。CFG桩成桩直径500mm，按等边三角形布置，CFG桩应全部穿过填埋垃圾土层进入持力层，通过计算确定桩间距采用1.5米，并进行沉降和稳定性计算，在此基础上提出单桩和复合地基承载力及检测要求。为进一步增强路基加固效果，在CFG桩桩顶设置Φ100cm 的圆柱体桩帽形成扩大桩头，CFG桩桩帽采用C30钢筋混凝土。在CFG桩桩顶设置50cm厚级配碎石褥垫层并铺设一道土工格栅，在路床中部、顶部再设置两道土工格栅，以提高路基整体性减小后期路基的不均匀沉降。

五、试桩试验

本项目结合项目周边环境要求、施工工期等因素采用长螺旋钻管内泵压施工。CFG桩在大面积正式施工前应进行试桩工作，以校验各设计施工参数，考核施工设备的性能，为正式施工提供依据。针对确定的CFG桩处治方案随机选取了5棵桩进行了试桩试验，结合现行的标准、规范、规程对CFG桩基桩承载力、桩身完整性及沉桩质量进行检测，检测指标包括28d无侧限抗压强度、低应变动力检测桩身完整性、单桩承载力特征值、复合地基承载力等指标。

试桩检测结果如表2所示。根据试桩检测结果，采用CFG桩对垃圾填埋场地基进行处治，各项检测指标均能满足设计要求。

表2 试桩检测结果

六、CFG桩动态施工

从试桩检测结果来看，各项检测指标均能满足设计要求，可大面积施工。但由于垃圾填埋场填埋垃圾结构松散、均匀性差、垃圾厚度起伏较大，导致在施工中存在诸多不确定因素，因此针对垃圾填埋场CFG桩的施工采取动态施工的原则。施工时，应先选择补充勘察钻孔周边的区域进行地层参数复核；施工过程中，施工单位需逐孔做好土层记录，以便为动态调整CFG桩桩长和控制工程造价提供依据；CFG桩必须全部穿过垃圾土进入持力层以确保工程质量。CFG桩施工完成后，还应随机抽取一定数量的CFG桩进行检测，保证处治完成后的地基能满足本工程使用要求。待路床层施工完成后，还应在路床顶面按照公路路基设计及验收规范要求对路床顶面弯沉值进行检测。本工程于2020年3月开始施工CFG桩，4月初完成施工，6月底通车，通车至今已三年，从施工完成后的处治效果和工后沉降观测结果来看，各项指标均能满足二级公路的要求，通车至今工后沉降变形较小。

七、结论

由于垃圾填埋场填埋垃圾厚度起伏较大，均匀性较差，承载力较低，工程特性较差，在既有垃圾填埋场上新建公路路基会引起地基承载力不足、沉降变形，导致公路路基发生失稳破坏，最终会对公路后期运营造成不均匀沉降等安全隐患。选择合适的处治方案对公路后期运营安全具有重要意义，本文结合垃圾填埋场垃圾土特性以及拟建项目工程特点通过定性和定量比选了几种处治方案，选择的CFG桩+桩帽+褥垫层的处治方案从技术上解决了公路建成后沉降变形的问题、在投资上也达到了造价最省的目的，从施工至通车两年来，处治效果也达到了工程预期。C

引用出处

[1]张晓峰,赵双喜,赵俊茗等,高速公路基底垃圾填埋处治方案比选[J].山西建筑,2021,47(16):119-120；