洪泛区软基处理施工技术

张龙

（中铁十四局集团第一工程发展有限公司，山东日照 276826）

1 引言

路基施工过程中，软土地基会造成诸多工程问题。

1）地基承载力和稳定性问题，在道路荷载（静力和动力荷载）作用下，地基承载力不能满足要求时，地基会产生局部或整体剪切破坏[1]，影响道路的正常使用，引起道路破坏或边坡失稳。

2）沉降、水平位移及不均匀沉降问题，在荷载作用下（静力和动力荷载），地基产生变形。 当道路沉降、水平位移、或不均匀沉降超过允许值时，会影响道路的正常使用，甚至可能引起破坏。 道路沉降量较大时，不均匀沉降往往也比较大，不均匀沉降对道路的危害更大。

因此，软土地基的处理在路基施工过程中尤为重要。

2 工程背景

本文以阿尔及利亚东西高速公路东标段项目为工程背景。 本项目位于阿尔及利亚东部安纳巴省至突尼斯边境，共84 km（起止里程PK339+416～PK424+200）。 沿线地形以山地和丘陵为主，大部分地段地形起伏较大。 本文以PK360+790～PK363+290 为例， 对东标段84 km 项目洪泛区软基处理技术及实施方案进行介绍。

PK360+790～PK363+290 位于2 号洪泛区，根据理论计算，作为填方基础的黏土和软土层的沉降在20～63 cm。 为了解洪泛区的沉降性能，在PK362+640～PK362+720 处布置试验段进行观测。 观测目的是根据观测结果确定超载高度，使填方堆载3 个月后地基的剩余沉降量小于工后沉降的容许值。

鉴于项目工期紧张的实际情况， 为了加快洪泛区的路堤施工进度，项目决定在试验段施工期间，同步实施试验段相邻路基的填方施工。 这样既能保证施工进度，也能争取更多的预压时间，使软弱土充分固结，保证填方路基质量。

3 试验段布设

3.1 试验段位置及尺寸

为保证试验段的压实度，试验段的长度应满足碾压机械工作面的需求， 将试验段长度定为100 m, 位于PK362+620～PK362+720 段，包含洪泛区最不利的路段PK362+654～PK362+673。

在本次设计中，由于试验段与其相邻路基同时期填筑，试验段填方也是最终的路基而不是临时工程，因此，试验段采用与最终填方相同的路基填料， 试验段的填筑宽度也与最终填方保持一致。

3.2 观测设备

3.2.1 沉降板

在路基填方施工之前安装沉降板， 沉降板安装在路基的中心位置，沉降观测桩设计如图1 所示。

图1 沉降观测桩设计

3.2.2 水压计

水压计安装在与沉降板相同的点，PVC 过滤作为集水管，然后用透水土工布包裹。 基础土壤中的地下水流向此处，形成一个水位，通过观察来测量。 在地下水位下方的黏土层安装水压计的集水段， 通过钻探核查了地质性质之后确定具体深度。 水压计设计如图2 所示。

图2 水压计设计图

3.2.3 位移桩

对于位移桩，插入1 根钢管，在桩顶设置带十字槽的光圆钢筋观测点。 观测该探头的高程和水平距离。

位移桩安装在距离坡脚5 m、10 m、15 m 和20 m 处，在30 m 处为固定不动点，作为测量这些桩的基准点。 但是，这些安装点可以根据施工时工地的实际情况而调整。

3.3 观测频率

在填方施工期间，每填筑1 层应观测1 次；如果2 次填筑间隔时间较长时，每周至少观测2 次，直到完工后一周。

路堤填筑完成一周后， 堆载预压期间观测频率应视地基稳定情况而定，一般每周观测1 次，直至沉降结束。

沉降稳定是指由预测的沉降量与测量的沉降量之差而得到的剩余沉降量（Sr）小于容许值。

3.4 沉降及稳定性控制

3.4.1 稳定控制

安全控制主要在施工过程中进行，以便监控填方的稳定性。

同时应用这两种控制方法：

1）填方坡脚的每日位移量（δ）超过2 cm 时是危险的（稳定：δ＜2 cm/d；危险：δ≥2 cm/d）；

2）基于填方沉降s 和坡脚位移δ 的关联系数（δ/s-s）预估填方基础的安全性（危险：关联系数显示为危险；到危险状态的过度：关联系数靠近危险状态；安全：关联系数位于安全状态，未观察到有靠近危险状态的趋势）。 路堤的沉降量通过布置在路中心的沉降板来测量。

需要根据观测的结果调整现场施工。 如果认为填方基础正演变为危险状态或者已经处于危险状态，那么暂停施工，并监控情况的发展。 如果情况继续恶化，采取处理措施比如设置反压护道。 如果发现填方基础朝着稳定方向发展，那么谨慎地重新开始填方施工。

3.4.2 沉降控制

沉降控制的目的是了解填方基础的沉降状态， 沉降控制方式如下：

1）按照沉降-时间的相关性对观测数据进行排序，然后采用双曲线方法推算最终沉降量Sf。

2）一旦推算出Sf，就可以用式（1）和式（2）评估当前的沉降状态。 此外，在每次累计数据时进行最终沉降量的预测。

式中，U 为固结度，%；Sr为剩余沉降，mm；S′为特定时刻的沉降，mm；Sf为最终沉降量，mm。

在考虑沉降数据的情况下， 根据填方基础孔隙水压力的变化趋势来了解稳定状况。 当剩余沉降Sr（由测量沉降和预测沉降之间的差异来确定）低于容许值时，认为沉降已经稳定，可以结束观测。如果最终沉降量Sf很大，且预测完工后的填方高度低于设计高度，应对方案进行核查并增加填方高度。

4 现场把控

4.1 现场清理

开始施工时，选择在雨季结束后，此时地表积水严重，开始对场地进行清理。

4.2 布置观测设施

在选定的位置布置沉降板、水位计、位移桩等观测设施；依照地质勘探，在理论沉降量最大处布置沉降板等观测设置；水位观测管埋设深度依照地质勘探确定水位并埋设， 采用潜孔钻钻眼。 观测管下部20 cm 四周打孔，并用土工布包裹。

4.3 填筑第一层

1）填筑试验段第一层（上料）：下面铺设50～500 mm 片石，上面铺设0～200 mm 片石，保证可以上碾压设备。 片石摊平过程中采用推土机进行施工，保证层面平整，石块紧密。

第1 步：自卸车在填料区卸料，后将50～500 mm 片石用推土机进行摊平。

第2 步：将0～200 mm 片石用推土机进行摊平。 运料车可直接在摊平后的路基上直接卸料。

2）填筑试验段第一层（碾压）：按照相关规范的规定，使用V5 级的振动式单缸轮压路机对把铺好的材料进行碾压（碾压8 遍）。

3）填筑试验段第一层（检测）：由于填石工程施工无法进行γ 检测，现场采用验算Q/S 法[2]（Q 为填筑层体积；S 为累计碾压面积，S=顶面面积×碾压次数），其中，Q 的统计见表1。

表1 PK362+620～PK362+720 段Q/S 验算表

根据GTR（法国标准规范《公路工程指南（Guide des travaux routiers）》）规定、Q/S 法查询表。 断面体积Q 按照断面收方的方式进行计算，得出Q=4 456.67 m3。 顶面面积为4 524.9 m2，压路机碾压8 遍，S=4 524.9×8=36 199.2 m2。 按照Q/S 验算表中的结果与实际结果的比值≥1 的要求进行验算， 得0.145/（4 456.67/36 199.2）=1.18≥1， 因此，V5 级压路机， 碾压8 遍后，满足要求。

4.4 沉降观测

依照规定要求：沉降观测在填筑期间，保持2 次/周；填筑完成后一个星期内2 次/周；填筑完成一个星期后1 次/周。 位移观测，预估填方坡脚的每日位移量超过2 cm 时是危险的。

4.5 循环填筑施工

实施第二层如此循环， 直至洪泛区百年洪水位（NPHE 100）+50 cm 高度+理论沉降量。

4.6 铺设土工布

填筑到片石标高填筑高度后，铺设土工布。

4.7 普通土填筑

填石施工完毕后， 可进行普通土填筑， 普通土填筑过程中，仍然保持沉降观测和水平观测，填筑直至设计标高+理论沉降量；填筑完成后，由观测数据确定路基稳定，去除残余土方直至路基顶面层标高后，方可进行后续路面层的施工。

5 结语

洪泛区软基处理技术在阿尔及利亚东西高速东标段项目PK360+790～PK363+290 段洪泛区取得了良好的效果。 施工过程中沉降可控，并最大限度地避免了工后沉降。 该段软土路基处理满足阿尔及利亚相关规范要求。 相关类似软土地基处理建议总结如下。

1）软土地基处理后，施工期间和使用期间应是稳定的，不因填筑荷载、施工机械和交通荷载的作用而引起破坏，也不应给桥台、涵洞、挡土墙等构筑物及沿线设施带来过大的变形。

2）为避免路基沉降给涵洞、挡土墙等构筑物造成变形破坏，应首先考虑提前填筑路堤、在其充分沉降后再修建构筑物的方案。 如同时施工，则需设置达到持力层的基础，以防止过大的位移和沉降。

3）为避免路面的变形破坏，以及连接桥梁、涵洞等构筑物的引路路堤产生不均匀沉降，应严格控制工后沉降。