賀蘭山東麓軟弱土地基處置措施研究

王 津

（寧夏公路質(zhì)量監(jiān)督站，寧夏 銀川 750001）

1 引言

銀川繞城高速公路西北段第六合同段主線施工里程在K38+600～K44+520段，全長(zhǎng)6.92 km。地勢(shì)低洼，地下水位高。豐水季節(jié)幾近地表，枯水期埋深0.6～1.0 m，表層土常年積水，路線通過(guò)地區(qū)，葦塘、魚(yú)池達(dá)4 km有余。淤泥近代淤積厚達(dá)0.6～1.2 m不等，其下部尚在淤泥質(zhì)化發(fā)育。原設(shè)計(jì)大部分采用袋裝砂井方案設(shè)計(jì)，預(yù)期達(dá)到排水，固體提高地基強(qiáng)度的目的。開(kāi)工前期，為進(jìn)一步了解區(qū)域地質(zhì)條件，提出更加合理的處理方案，建設(shè)單位組織設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理單位并邀請(qǐng)專家組，對(duì)全線軟基處理地段先后3次進(jìn)行了全面調(diào)查和評(píng)估。作為監(jiān)理人員，配合施工單位也參加了N-6標(biāo)軟基處理范圍的現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察，共挖探坑38處，N10輕型觸探258點(diǎn)。對(duì)區(qū)域內(nèi)0～4 m淺層地質(zhì)條件、地層結(jié)構(gòu)、地層巖性及其物理力學(xué)性質(zhì)、水文地質(zhì)條件有了初步的認(rèn)識(shí)。

2 區(qū)域地質(zhì)概況和水文地質(zhì)條件

通過(guò)對(duì)0～4 m地質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)勘探，施工區(qū)段穿行在第四系全新統(tǒng)沖積、湖積平原，地下水位深0.5～1.2 m，屬上層滯水，主要受黃河水補(bǔ)給。

關(guān)于地層巖性及物理力學(xué)特征，通過(guò)對(duì)沿線挖探及N10輕型觸探，0～4.0 m地層巖性由上至下分述如下：

（1）0.0～1.2 m：淤泥，灰黑色，夾葦根，流塑。N10=0～3擊，原變0.6～1.5 m。

（2）1.2～2.5 m：黏土，紅褐～棕黃色，可塑，網(wǎng)狀裂隙發(fā)育，水漬明顯，干縮濕脹，有輕微的臌脹性，N10=15～25擊，原變0～＞1.5 m，呈透鏡體狀，自38+600～+800夾滅向西增厚。為瀉湖相沉積的標(biāo)層。

（3）1.2～2.5 m：低液限粉土，灰黃～褐黃色，軟塑～流塑，夾餅狀粉細(xì)砂薄層，頂部0.5～0.8 m，有淤泥質(zhì)化發(fā)育，受孔隙水壓力影響，坑壁臨空面垂直塌落嚴(yán)重，N10=15～25擊，排水固結(jié)后強(qiáng)度提高，地基承載力可達(dá)2.5 kg/cm2以上 。

（4）2.5～4.0 m：高液性亞黏土，灰黃色，可塑～硬塑。間夾薄層粉細(xì)砂透鏡體，厚度0～0.3 m，N10＞30擊，為理想的地基持力層。排水固結(jié)后，強(qiáng)度增大，地基承載力可達(dá)3.0 kg/cm2。

（5）2.5～4.0 m：細(xì)砂，灰黃色，中密，飽和，呈透鏡體分布于農(nóng)場(chǎng)渠以東至唐徠渠，大至里程在K42+900～K44+520，厚度0～＞2.0 m，偶見(jiàn)泉涌及涌砂，N10＞50擊。

3 水文地質(zhì)和物理力學(xué)條件評(píng)價(jià)

從以上地層結(jié)構(gòu)和地層巖性分析：

（1）0～1.2 m：地下水位高，表層土長(zhǎng)期受地表水及地下浸泡的影響，加上近代人工活動(dòng)魚(yú)塘葦?shù)睾偷咎锏陌l(fā)展，加速了表層土紙有機(jī)質(zhì)發(fā)育，形成淤泥或淤泥質(zhì)土，物理力學(xué)條件差，呈典型的軟基地基，直接影響路基基底穩(wěn)定性。

（2）1.2～2.5 m：為低液限粉土，從坑探剖面揭示和目力觀察，粉細(xì)砂夾層間有明顯滲流，出現(xiàn)垂直層面塌孔現(xiàn)象，原位N10=15～25擊，且2.0 m以下，隨深度增加擊數(shù)增高至30擊。其頂板部分不滿足穩(wěn)定要求。但排水固結(jié)后，強(qiáng)度有明顯增加，為松軟地基。因此，對(duì)共采取排水固結(jié)措施，也是穩(wěn)定地基的良好方案。

（3）2.5～4.0 m以下：高液限亞黏土，N10＞30擊，為穩(wěn)定持力層。

4 方案比較

根據(jù)以上地層結(jié)構(gòu)，巖性和水文地質(zhì)條件分析：（1）地層的不良地質(zhì)條件分布在0～2.0 m范圍內(nèi)。

（2）原設(shè)計(jì)以袋裝砂井方案，井深設(shè)計(jì)4.0～6.0 m。需處理的軟土分布在表層，上覆荷載壓力不足，下部且有砂層透鏡體，排水通道不暢，固結(jié)排水穩(wěn)定，條件欠妥。

（3）選用挖淤換填砂礫方案，從地層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)條件、處理深度、施工周期和確保施工質(zhì)量上，都會(huì)優(yōu)于袋裝砂井方案。

5 清淤回填砂礫軟基處理機(jī)理分析

在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和勘察的基礎(chǔ)上，通過(guò)專家論比、方案比選，將本區(qū)段軟基處理方案，優(yōu)化為“清淤后換填砂礫至高出原地面50 cm”。本優(yōu)化方案通過(guò)施工實(shí)施分3個(gè)階段進(jìn)行。

（1）清除淤泥及淤泥質(zhì)土下限的高程確定在淤泥底線下30～50 cm處，即低液限粉土有機(jī)質(zhì)化的部位。

（2）清除淤泥質(zhì)土后，首層回填50～60 cm的大粒徑砂礫。

（3）分層回填砂礫至原地面以上50 cm。

以上清淤回填的三階段實(shí)施，反映出本段軟基處理的處治原則和機(jī)理：

（1）首輔層為大粒徑砂礫，起到了對(duì)基底松軟地基土的擠壓作用，地基土初始固結(jié)、排水和土中孔隙水的消散，使土體在遞增回填荷載作用下，不斷固結(jié)直至達(dá)到強(qiáng)度要求。

（2）由地基土固結(jié)排水產(chǎn)生的沉降過(guò)程，消弱了大粒徑回填材料可能出現(xiàn)的回彈變形，從而使填料的壓實(shí)效果得到保證。

（3）本段優(yōu)化設(shè)計(jì)是地基置換和固結(jié)排水綜合處理軟土地基的實(shí)例，在方案施工階段中，采用方格清淤，側(cè)溝排水的方法，首層大粒徑砂礫，震動(dòng)碾壓4遍后，壓沉值控制在5 mm以內(nèi)，分層填筑砂礫壓實(shí)度在93%以上。通過(guò)工后沉降觀測(cè)的累積總沉降量30 cm，地基穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)。

6 結(jié)論

（1）清淤換填砂礫方案，優(yōu)于袋裝砂井處理方案。

（2）優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案，縮短了施工周期，減少了施工設(shè)備和材料的投入，起到了“節(jié)能生效”的作用。

（3）在Ⅶ度地震裂度區(qū)，消弱了可液化層地震液化的可能性。