某涵洞軟基的處理

武 晉 鋒

(山西晉通公路工程監(jiān)理有限公司，山西 晉城 048000)

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某涵洞軟基的處理

武 晉 鋒

(山西晉通公路工程監(jiān)理有限公司，山西 晉城 048000)

介紹了某涵洞基礎(chǔ)的特點(diǎn)，結(jié)合該涵洞現(xiàn)場(chǎng)施工的情況，闡述了涵洞軟基處理的方案與過(guò)程，并探討了后續(xù)施工措施，經(jīng)觀測(cè)表明，涵洞運(yùn)行平穩(wěn)，達(dá)到了預(yù)期的處理效果。

涵洞，軟基，強(qiáng)夯，工程質(zhì)量

1 地基與基礎(chǔ)

地基與基礎(chǔ)是兩個(gè)部分，是兩個(gè)完全不同的概念?；A(chǔ)是結(jié)構(gòu)物的組成部分，是結(jié)構(gòu)物最下面的一部分，是承受結(jié)構(gòu)物及結(jié)構(gòu)物上面?zhèn)飨聛?lái)的荷載，并把荷載傳給地基。地基是指承受基礎(chǔ)荷載的那部分土體，它必須符合強(qiáng)度、穩(wěn)定性及變形的要求。

所謂軟基，是結(jié)構(gòu)物的地基不能達(dá)到承受基礎(chǔ)荷載的那部分軟質(zhì)土體，也叫軟土。軟土一般指在靜水或緩慢流水中以細(xì)顆粒為主的近代沉積物。其含水量較大，壓縮性高，承載力低，滲透性小，是一種呈軟塑～流塑狀態(tài)的飽和粘性土。在工程中將淤泥和淤泥質(zhì)土統(tǒng)稱為軟土。

2 涵洞基礎(chǔ)的背景

在某一級(jí)公路的K14+007處設(shè)計(jì)的有一孔直徑5 m的鋼波紋管涵，在該涵洞處是一河谷，每當(dāng)下雨的時(shí)候，山坡兩邊的雨水就匯集成河流，經(jīng)過(guò)該谷流入下游的一條小河。因?yàn)樵摵粗苓叺膮R水面積較大，所以才設(shè)置成直徑5 m的管涵。且該處又處于高填方路段，涵頂?shù)淖罡咛罘綖?0.35 m，涵中的填方高度為19.42 m。該涵洞基礎(chǔ)的質(zhì)量好壞直接影響到將來(lái)路基路面的運(yùn)行安全。故，我們?cè)诤椿A(chǔ)施工的過(guò)程中格外重視。

3 涵洞的設(shè)計(jì)

K14+007為1-5 m鋼波紋管涵，涵長(zhǎng)90.75 m，基礎(chǔ)為碎石土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)下做碎石土墊層。其中碎石土基礎(chǔ)寬為10 m，厚為1 m；碎石土墊層寬13 m，厚度1 m。地基承載力不低于250 kPa，天然土地基承載力不低于500 kPa，基坑開挖鋪碎石土墊層后，對(duì)基底進(jìn)行承載力檢驗(yàn)，滿足設(shè)計(jì)要求后方可施工。

4 現(xiàn)場(chǎng)施工情況

由于該涵洞所處位置原本就是河谷，每到夏天下雨的時(shí)候，山上的地表水就由此流入下方河流。在基礎(chǔ)清表的過(guò)程中就發(fā)現(xiàn)該地基承載力不足且含水量偏大。于是決定開挖三處(上、中、下游)至墊層底標(biāo)高后進(jìn)行承載力檢測(cè)，經(jīng)過(guò)輕型觸探查試驗(yàn)，地基承載力僅能達(dá)到160 kPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求的天然土地基承載力不低于500 kPa。

經(jīng)過(guò)建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位四方現(xiàn)場(chǎng)察看后決定，地基下2 m內(nèi)進(jìn)行鏟探，一是看地質(zhì)情況，二是取土做含水量試驗(yàn)。沿涵洞的中心線每10 m布一孔，每孔在第0.5 m和第1.5 m處取土做含水量試驗(yàn)。最終結(jié)果是該涵洞基地全部為紅粘土；土的最小含水量為18%，最大含水量為25%，平均含水量為21%；土質(zhì)處于可塑狀態(tài)。結(jié)論，該土質(zhì)和地質(zhì)報(bào)告不符，地基承載力不滿足要求，須對(duì)該地基進(jìn)行處理。基坑開挖完成后現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。

5 處理方案

經(jīng)過(guò)建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位和施工單位四方現(xiàn)場(chǎng)查看后，形成了《工程建設(shè)管理處紀(jì)要》對(duì)該涵洞基礎(chǔ)變更，設(shè)計(jì)單位出變更圖。設(shè)計(jì)方案是基坑開挖后拋填130 cm片石后進(jìn)行2 000 kN·m強(qiáng)夯，強(qiáng)夯整平碾壓后再逐層填筑80 cm厚碎石土。在壓路機(jī)壓實(shí)的過(guò)程中須用重型壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，其壓實(shí)度須符合要求。碎石土施工完成后再進(jìn)行地基承載力復(fù)核，滿足設(shè)計(jì)承載力要求后方可進(jìn)行下一道工序的施工。

強(qiáng)夯，單擊夯能達(dá)到2 000 kN·m，消除5 m內(nèi)濕陷性黃土。每遍每點(diǎn)夯擊6擊～9擊，原則上最后2擊夯沉量不大于5 cm，但最后2擊夯沉量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際夯擊情況再予以修正。夯實(shí)三遍，前兩遍按3 m～4 m間距跳夯，兩遍夯擊之間須有一定的時(shí)間間隔，間隔時(shí)間應(yīng)根據(jù)地基土的滲透性決定，滲透性好的地基可連續(xù)夯擊。最后一遍排夯，互相搭接不大于1/2夯痕。夯完后，對(duì)表層松動(dòng)的土層整平碾壓至壓實(shí)的要求。強(qiáng)夯范圍大于基礎(chǔ)范圍，每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度為2 m。

6 處理過(guò)程

為了保證基礎(chǔ)標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高吻合，換填厚度符合要求。必須對(duì)強(qiáng)夯的夯沉量進(jìn)行試夯，結(jié)合地質(zhì)條件要據(jù)試夯結(jié)果確定拋填片石的虛填厚度。起初點(diǎn)夯最深坑能達(dá)到1.5 m～1.8 m，仍然不能達(dá)到最后兩擊相差5 cm的要求。究其原因，是由于土質(zhì)處于可塑狀態(tài)且夯坑周邊的土已向上隆起。根據(jù)夯點(diǎn)的夯沉量情況經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)討論決定，把最后兩擊的夯沉量擴(kuò)大到10 cm為控制標(biāo)準(zhǔn)。

由于該涵洞地基的土質(zhì)屬于粉質(zhì)性粘土，平均含水量較高，土質(zhì)處于可塑狀態(tài)且土質(zhì)的滲透很小。原本以為夯完第一遍后需要待水分滲透和蒸發(fā)部分后再進(jìn)行第二遍的夯擊。但實(shí)際情況是第一遍夯完后土體中的水分消散的較快，究其原因，一是天氣較熱氣溫較高有利于水分的蒸發(fā)；二是未夯的土體周邊裸露在空氣中便于水分的散發(fā)；三是夯后的片石中存有大量的孔隙能夠吸收部分水分。于是第一遍夯擊和第二遍夯擊的時(shí)間間隔大大縮小，有利于工程的進(jìn)度。經(jīng)過(guò)對(duì)試夯段的兩遍點(diǎn)夯一遍滿夯，再整平碾壓后，達(dá)到的結(jié)果是總的平均沉降量是75 cm。根據(jù)試夯段的結(jié)果確定了該基礎(chǔ)拋填片石的虛填厚度，從而保證了基礎(chǔ)標(biāo)高和換填厚度均符合設(shè)計(jì)要求。

強(qiáng)夯注意事項(xiàng)，在夯前必須對(duì)重錘進(jìn)行稱重，然后再換算出錘的提升高度，要適當(dāng)考慮重錘在下落過(guò)程中的空氣阻力。也就是在換算出標(biāo)準(zhǔn)高度后要適當(dāng)?shù)脑偬岣咭稽c(diǎn)，以保證能夠達(dá)到有效的夯擊能。由于重錘落地后要濺起土石，所以在重錘下落前，周圍的人員必須撤離到安全地帶。點(diǎn)夯現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示。

7 結(jié)果

按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行處理完成后，用重型觸探儀對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行了承載力檢測(cè)，結(jié)果合格。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，用片石處理后再用碎石土處理事后的基礎(chǔ)，用觸探儀做承載力試驗(yàn)意義其實(shí)并不大，觸探儀得出的結(jié)果并不能真實(shí)反映出該基礎(chǔ)的承載力。為了保證地基能夠達(dá)到要求，且對(duì)后續(xù)施工的管涵和路基路面不留質(zhì)量隱患，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)討論研究決定對(duì)該地基做彎沉試驗(yàn)，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)參照該項(xiàng)目碎石土路基的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)值為179?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)值為80，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于路基交工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)一個(gè)多月對(duì)該地基的處理，結(jié)果還是令人滿意的?；A(chǔ)處理完成現(xiàn)場(chǎng)如圖3所示。

8 后續(xù)施工

地基處理完后，涵洞就按正常程序施工，然后是臺(tái)背回填、路基填筑。當(dāng)路基填筑高度達(dá)到涵頂高度后開始對(duì)涵洞進(jìn)行沉降觀測(cè)，每填高3 m觀測(cè)一次。觀測(cè)點(diǎn)設(shè)在洞內(nèi)涵底，以涵洞中間向兩側(cè)均勻設(shè)置5個(gè)點(diǎn)。

經(jīng)過(guò)近一年的觀測(cè)(路基施工時(shí)間)，涵洞的中間總沉降為115 mm，進(jìn)水口和出水口沉降分別為18 mm和14 mm?，F(xiàn)在路基已施工完成，并且經(jīng)過(guò)了一個(gè)雨季和一個(gè)凍融期，經(jīng)過(guò)近期的觀測(cè)未發(fā)現(xiàn)涵洞有明顯的質(zhì)量變化。從水流的痕跡可以判定水位最高時(shí)有2 m左右。說(shuō)明涵洞運(yùn)行平穩(wěn)，基底的處理非常有效。

9 結(jié)語(yǔ)

工程質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響國(guó)家建設(shè)的速度，劣質(zhì)工程質(zhì)量本身就是最大的浪費(fèi)，低劣質(zhì)量的工程一方面需要大幅度增加返修、加固、補(bǔ)強(qiáng)等人工、器材、能源消耗，另一方面還將增加工程運(yùn)行中的維修、改造費(fèi)用。同時(shí)劣質(zhì)工程必然會(huì)縮短工程的使用壽命，遭受一定的經(jīng)濟(jì)損失。因此在施工的開始就必須提高質(zhì)量意識(shí)，運(yùn)用科學(xué)的施工方法，有效果處理手段就能把質(zhì)量隱患消滅，為后期的道路運(yùn)行提供安全的行車環(huán)境。

[1] JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JTG F10—2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] CECS 279—2010，強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程[S].

[4] 設(shè)計(jì)圖紙[Z].

Treatment of a culvert soft foundation

Wu Jinfeng

(ShanxiJintongHighwayEngineeringSupervisionLimitedCompany,Jincheng048000,China)

This paper introduced the characteristics of a culvert foundation, combining with the culvert site construction situation, elaborated the culvert soft foundation treatment scheme and process, and discussed the further construction measures, though the observation showed that the culvert running smoothly, achieved the desired treatment effect.

culvert, soft foundation, dynamic consolidation, engineering quality

1009-6825(2017)14-0182-03

2017-03-09

武晉鋒(1978- )，男，工程師

U449

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