1　概況

京哈高速沈陽至四平段改擴建工程中蒲河立交因方案調(diào)整而進行移位,在進行詳勘的地勘工作中,由于當(dāng)?shù)匕傩兆钃?大型鉆機無法進場,而改擴建工程即將開工,故選用手搖麻花鉆進行鉆探,但由于麻花鉆的局限性,鉆深到5m,未見軟基而未進行地基處理。待改擴建征地完成及后期施工過程中,發(fā)現(xiàn)立交區(qū)主線段內(nèi)存在軟基,并立即對蒲河立交區(qū)進行補勘工作,通過補勘地質(zhì)勘察資料,立交區(qū)內(nèi)K702+280～K702+545段存在厚0.4～7.9m草炭土軟弱地層,該層物理力學(xué)性質(zhì)差,具有高壓縮性、大孔隙比等特點,工程地質(zhì)條件比較差,存在路基填筑后,路基穩(wěn)定及新老路基工后差異沉降較大等隱患,需對地基處理方案進行重新論證與設(shè)計。

2　地質(zhì)情況

立交區(qū)地貌為沖洪積平原地貌,地勢較平坦,地下水類型為第四系孔隙潛水,河流補給為主要補給方式,其次為大氣降水入滲補給,排泄方式以地下水徑流、河水排泄以及人工開采排泄為主,受季節(jié)和氣候的影響,水位隨季節(jié)變化,鉆探深度范圍內(nèi)陸下水水位埋深0.4～5.0m。

通過對立交區(qū)地質(zhì)勘察,該橋揭露的地層主要為第四系粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、草炭土(Q4),從上往下主要地層分述如下：粉質(zhì)粘土，黃褐色,稍濕,可塑,土層厚度為1.8～4.4m；草炭土，青灰色,飽和,可塑,質(zhì)輕,含有機質(zhì),土層厚度為0.4～7.9m；淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，灰黑色,飽和,流塑,含有機質(zhì),土層厚度為1.4m；下為硬塑粉質(zhì)粘土層。

本場地軟弱土路段地層主要以第四系(Q4)沉積地層為主,主要為草炭土,該層物理力學(xué)性質(zhì)差,具有高壓縮性、大孔隙比等特點,工程地質(zhì)條件比較差,其物理力學(xué)指標(biāo)詳見表1。

3　路基填筑控制標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)計算

3.1　控制標(biāo)準(zhǔn)

目前老路已運營了近15年,經(jīng)核查原老路設(shè)計圖紙,未做深層地基處理?，F(xiàn)改擴建項目中,為主線兩側(cè)拼寬路基,與完全新建路基控制標(biāo)準(zhǔn)不同。按照改擴建規(guī)范要求,采用如下標(biāo)準(zhǔn)進行控制：

(1)主線加寬段,根據(jù)《高速公路改擴建細則》要求,在使用年限內(nèi),應(yīng)滿足工后沉降橋頭處不大于5cm、通道及涵洞處不大于10cm、其他一般路段不大于15cm的要求；對新老路基間差異沉降,應(yīng)滿足原有路基與拓寬路基的路拱橫坡度的工后增大值不應(yīng)大于0.5%。

(2)對拼寬軟基路段,應(yīng)滿足穩(wěn)定性要求,按規(guī)范要求采用有效固結(jié)應(yīng)力法進行穩(wěn)定性計算,不論在施工期還是運營期,其穩(wěn)定系數(shù)滿足K≥1.2。

3.2　控制指標(biāo)計算

3.2.1　穩(wěn)定性計算

立交區(qū)加寬段落內(nèi)填土高度3～5.5m,根據(jù)地勘資料,采用簡化Bishop法進行穩(wěn)定性計算,計算結(jié)果如表2。

從計算結(jié)果知,由于填土高度相對較小,邊坡穩(wěn)定性滿足要求。

3.2.2　沉降計算

軟基段落主要樁號為K702+280～K702+545,根據(jù)填土厚及下部地層厚度變化情況,分段對不處理的工后沉降進行計算。

沉降計算中,通過地勘鉆孔取不同土層土樣進行壓縮實驗,獲得不同土層的e-p曲線數(shù)據(jù),各土層在不同壓力下孔隙比參數(shù)如表3。

計算基準(zhǔn)期按15年考慮,按不同段落填土高度及下部土層的不同厚度,采用分層綜合法進行沉降計算,結(jié)果如表4。

由計算結(jié)果知,由于老路基已建成運營約15年,已基本固結(jié)沉降完成,工后沉降較??；但加寬段路基沉降量較大,致使新老立交工后差異沉降量11.5～15cm。

根據(jù)改擴建規(guī)范要求,對新老路基間差異沉降,應(yīng)滿足原有路基與拓寬路基的路拱橫坡度的工后增大值不應(yīng)大于0.5%,目前段落內(nèi)兩側(cè)加寬寬度均為10m,則新老路基沉降差應(yīng)該不大于5cm。通過沉降計算,不進行地基處理工后沉降差均遠大于5cm。為保證后期運營期內(nèi)路面不開裂,減少后期維修費用,需進行深層地基處理。

4　處理方案比選

根據(jù)該路段的地質(zhì)條件及控制標(biāo)準(zhǔn),K702+280～K702+545段需進行深層地基處理。工程上可采取的處理方案有：塑料排水板、超載預(yù)壓、強夯、復(fù)合地基處理等。

(1)塑料排水板和超載預(yù)壓,經(jīng)計算,單獨使用效果不明顯,超載預(yù)壓40～60kPa僅減少沉降約2cm；單獨使用排水板,排水困難。單獨使用效果不明顯,兩者需結(jié)合使用,但需半年左右的路基沉降期,由于草炭土是在施工過程中發(fā)現(xiàn),受項目的施工進度安排情況控制,工期不可行。

(2)強夯處理,采用3000kN·m夯擊能,適宜處理層底深度6m以內(nèi)的情況,且200m的安全距離內(nèi)多村民房屋,易造成房屋損壞；結(jié)合軟土土層厚度,僅K702+280～K702+360之間可以采用,路段長度80m,剩下段落泥炭土埋深較大(軟弱土層底距地面最大埋深約13m),得采用復(fù)合地基處理方法,考慮方案的連續(xù)性,故不推薦采用強夯處理方案。

(3)復(fù)合地基處理：主線填土高度小,路基穩(wěn)定性滿足要求,可采用剛度較小的柔性樁解決地基沉降問題,結(jié)合本項目特點,深層地基處理只用到沉管碎石樁,兼有復(fù)合地基和排水固結(jié)雙重功效,故經(jīng)比選采用沉管碎石樁。

5　沉管碎石樁施工注意事項

(1)擠密碎石樁處理采用沉管法施工,施工注意事項及要求、碎石樁質(zhì)量檢驗等應(yīng)滿足規(guī)范要求。

(2)為增加路基穩(wěn)定性,碎石樁施工完畢后,在碎石樁頂面鋪設(shè)土工格柵,主受力方向沿路基橫向鋪設(shè)。

(3)沉降觀測：施工期每填筑一層觀測一次；路堤填高達到極限高度之后應(yīng)每天觀測一次；臨時中斷施工或加載間歇期,可3d觀測一次。路基填筑完成后,可7d觀測一次。

(4)填筑速率：軟土地基處理工序完成后30d,待地基處理措施檢驗合格后,方可填筑路堤。填筑過程中應(yīng)控制路堤地面沉降速率每晝夜不大于10mm,坡腳水平位移速率每晝夜不大于5mm。如沉降、水平位移觀測值超出要求,應(yīng)立即停止填筑,待路堤恢復(fù)穩(wěn)定后,方可繼續(xù)填筑。

(5)路面鋪筑時間：連續(xù)2個月觀測的沉降量每月不超過5mm,方可進行路面鋪筑。

6　結(jié)論及建議

(1)改擴建工程由于新老路基沉降差異,在后期運營階段易引起較多路面病害等問題,從而增加維護費用,在設(shè)計階段應(yīng)根據(jù)不同段落的地質(zhì)條件進行分析,對不滿足要求的段落應(yīng)進行處理。

(2)對軟基段落應(yīng)分別進行穩(wěn)定性和沉降計算,根據(jù)不同重點采取不同處治方法,如穩(wěn)定性不滿足,可采用強度較高的剛性樁；如穩(wěn)定性滿足而沉降不滿足,可采用造價相對低的柔性樁。

(3)設(shè)計階段應(yīng)進行較詳細的地勘工作,特別是軟基段,如地勘不滿足設(shè)計深度要求,會導(dǎo)致施工階段工程變更費用較高。

參考文獻

[1]　中華人民共和國交通運輸部. JTG D30-2015公路路基設(shè)計規(guī)范[S]. 北京：人民交通出版社，2015.

[2]　中華人民共和國交通運輸部. JTG/TL11-2014高速公路改擴建設(shè)計細則[S]. 北京：人民交通出版社，2014.

[3]　中華人民共和國建設(shè)部. JGJ 79-2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.