復(fù)雜環(huán)境下路基拓寬新技術(shù)應(yīng)用

趙維杰

（山西路橋第三工程有限公司,山西 忻州 034000）

0 引言

在我國，有些農(nóng)村不少區(qū)域都有水網(wǎng)密集分布，路基加寬經(jīng)常會遇到毗鄰水塘、魚塘等情況，而在通過對此類區(qū)域進(jìn)行路基加寬施工實(shí)例的調(diào)查分析中，發(fā)現(xiàn)大部分施工后期都產(chǎn)生了各類質(zhì)量問題，從而嚴(yán)重影響了農(nóng)村公路的建設(shè)。在這樣的條件下，農(nóng)村公路的拓寬改造就顯得特別重要，研究毗鄰水塘地段低等級公路路基加寬施工技術(shù)十分必要。

1 研究內(nèi)容分析

1.1 木樁+擴(kuò)大基礎(chǔ)+擋土墻組合施工

在充分查閱資料后，項(xiàng)目技術(shù)團(tuán)隊(duì)研究出一種毗鄰水塘地段低等級公路路基加寬結(jié)構(gòu)及其施工技術(shù)，先通過杉木樁加固地基，再施工擴(kuò)大基礎(chǔ)和擋土墻，最后完成路基加寬施工，以此來提高臨水區(qū)域路基加寬的施工質(zhì)量和工作效率。

（1）木樁。毗鄰水塘地段地基加固采用木樁，木樁下端削尖，直徑的2 倍為錐體的長度，利于打入持力層；錐體各斜面與樁軸基本對稱，樁尖的頂點(diǎn)在樁的軸線上，以保證打入時(shí)位置正確。樁徑15 cm，按設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制，且外形直順光圓。木樁加固區(qū)的各樁位呈梅花形設(shè)置，相鄰排的各木樁按間距0.4 m 布置，打入深度5 m，同時(shí)樁身頂部外露不少于10 cm，便于后續(xù)與擴(kuò)大基礎(chǔ)連接。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79—2012），木樁加固后地基承載力可達(dá)125 kPa，滿足后續(xù)施工120 kPa的要求，能有效地起到地基加固的作用[1]。

（2）擴(kuò)大基礎(chǔ)。杉木樁加固處理后，其上方設(shè)置C30 混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，擴(kuò)大基礎(chǔ)厚度不小于50 cm，寬度為杉木樁加固區(qū)域邊緣向外側(cè)延伸不少于50 cm?；炷翑U(kuò)大基礎(chǔ)包裹杉木樁上端外露部分，加強(qiáng)了各杉木樁之間的聯(lián)系，使杉木樁加固區(qū)形成一個(gè)整體，進(jìn)一步保證了區(qū)域的整體穩(wěn)定性，同時(shí)擴(kuò)大基礎(chǔ)也為后續(xù)擋土墻施工提供了一個(gè)良好的作業(yè)面[2]。

（3）擋土墻。考慮加寬地段土方填筑量及占地面積較大，在加寬路基坡腳設(shè)置漿砌片石擋土墻，擋土墻采用M7.5 漿砌片石砌筑，底面寬度1.6~1.8 m、頂面寬度0.8~1 m，擋土墻的施工收縮了坡腳，有效減少了征地面積和土方量，在節(jié)省資金的同時(shí)提高了施工效率。

（4）路基加寬施工。路基填筑前，在擋土墻內(nèi)側(cè)面的原有地基斜坡進(jìn)行處理，夯實(shí)地基斜坡面并使其呈三級階梯狀分布。這樣的設(shè)計(jì)使得路基填筑的穩(wěn)定性進(jìn)一步加強(qiáng)，有效減少了路基沉降。

1.2 技術(shù)原理與工藝流程分析

（1）技術(shù)原理分析。通過采用土圍堰分割水域，機(jī)械抽排施工區(qū)域內(nèi)積水，清除淤泥后形成陸上工作面，然后壓打杉木樁加固地基，提高承載力。杉木樁施工完畢后，在其上方鋪設(shè)混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，并在混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)上施工漿砌片石擋土墻對后續(xù)路基填土進(jìn)行支撐，防止填土變形失穩(wěn)，同時(shí)起到收縮坡腳的作用。然后在原有路基側(cè)面設(shè)置三級臺階，并采用透水性材料分層進(jìn)行填筑壓實(shí)，加強(qiáng)路基穩(wěn)定性，避免沉降。最后進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層和交安工程的施工[3]。

（2）工藝流程分析。標(biāo)出需加寬位置→Sketch UP可視化圖紙?bào)w現(xiàn)→填筑土圍堰→抽、排水→測設(shè)淤泥表面標(biāo)高→清淤至少1 m 厚→測設(shè)清淤后底面標(biāo)高→晾曬→棄淤泥→杉木樁加固→鋪設(shè)擴(kuò)大基礎(chǔ)→砌筑漿砌片石擋墻→夯實(shí)地基斜坡面→填筑透水填料并夯實(shí)。見圖1。

圖1 施工流程圖

2 效益分析

2.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）通過設(shè)置擋土墻，收縮坡腳，減少了征地費(fèi)用1 566.67 m2×45 000 元/667 m2=105 750 元，減少路基石渣填筑費(fèi)用1 956 m3×117.41 元/m3=229 654 元。

（2）傳統(tǒng)清淤換填處理造價(jià)3 131 m3×139.55 元/m3=436 931 元，杉木樁加固地基施工造價(jià)522 m3×135 元/m3=70 470元，杉木樁加固相比清淤換填可節(jié)約造價(jià)366 461元。

（3）累計(jì)節(jié)約工期15 d，減少人工費(fèi)用：15×200×6=18 000 元。

減少機(jī)械費(fèi)用：挖掘機(jī)1 臺×2 400 元/臺班×15 d=36 000 元，壓路機(jī)1 臺×3 000 元/臺班×15 d=45 000 元，自卸車5 臺×600 元/臺班×15 d=45 000 元。

（4）擴(kuò)大基礎(chǔ)、擋土墻砌筑增加費(fèi)用：0.5×2×261×300 元/m3+833 m3×522 元/m3=513 126 元

合計(jì)可節(jié)省費(fèi)用：

105 750+229 654+366 461+18 000+36 000+45 000+45 000-513 126=331 889 元。

2.2 社會效益分析

此技術(shù)在很大程度上解決了毗鄰水塘地段的路基加寬施工質(zhì)量無法得到有效保證的問題，提高了路基拓寬的施工質(zhì)量及施工效率，減少了外擴(kuò)占地面積、降低了施工成本、保證了加寬結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。施工速度快，較傳統(tǒng)工藝極大地縮短了建設(shè)工期，受到業(yè)主的高度評價(jià)，具有一定的推廣價(jià)值，可在類似項(xiàng)目推廣。

3 不良土質(zhì)改良

毗鄰水塘地段路基土質(zhì)常常需要改良，與傳統(tǒng)的水泥改良土、石灰改良土不同，可以利用工業(yè)固體廢渣來實(shí)施土質(zhì)改良。見圖2。

圖2 CFB 灰渣改良土

3.1 CFB 灰渣改良土

3.1.1 礦物組成與化學(xué)成分

CFB 爐渣和飛灰的主要化學(xué)成分均為SiO2、Al2O3、Fe2O3，與傳統(tǒng)煤粉爐粉煤灰的成分基本一致。見表1。

表1 CFB 灰渣的化學(xué)組成表

3.1.2 重金屬浸出濃度及放射性

（1）CFB 灰渣浸出濃度及放射性滿足要求。見表2~3。

表2 CFB 飛灰浸出毒性檢測結(jié)果表

表3 CFB 飛灰放射性檢測結(jié)果表

（2）CFB 灰渣具有自硬性，含有CaO、CaSO4，對土具有改性作用。研究表明，摻入飛灰與爐渣均能顯著提高土體CBR，其中CFB 爐渣效果更明顯。當(dāng)爐渣、飛灰摻量為10%時(shí)，完全滿足各等級公路路基路床填筑材料的CBR 要求[4]。

（3）水塘濕地環(huán)境下路基如有孔洞，可用CFB 灰漿液注漿處理結(jié)合，CFB 灰渣高活性及高硫、高鈣膨脹性，水泥CFB 飛灰雖需水量大，水固比高，但是強(qiáng)度高且有微膨脹性，CFB 灰渣注漿充填材料是可行的[5]。見表4。

表4 注漿充填材料性能對比表

3.2 鋼渣改良土

（1）礦物組成與化學(xué)成分。鋼渣主要成分是CaO、Fe2O3、SiO2、MgO；其主要礦物成分包括碳酸鈣、亞鐵相、鈣鐵礦、硅酸二鈣等。見表5。

表5 鋼渣的化學(xué)組成表

（2）重金屬浸出濃度。經(jīng)重金屬溶出實(shí)驗(yàn)，鋼渣的重金屬浸出濃度較小，滿足工業(yè)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)，即使用鋼渣用作公路集料不會造成二次污染。見表6。

表6 鋼渣的重金屬元素浸出濃度表

（3）鋼渣中含有大量死燒的游離氧化鈣，會緩慢吸水產(chǎn)生破壞性膨脹。優(yōu)先選擇陳化時(shí)間長的舊渣，通過水洗破碎降低暴露膨脹位點(diǎn)；可采用添加粉煤灰等材料，充分利用鋼渣高活性和高堿度，形成復(fù)合激發(fā)提高強(qiáng)度[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，該文通過對該技術(shù)的研究，詳細(xì)了解其技術(shù)特點(diǎn)和工藝原理，明確該方法的適用范圍。現(xiàn)總結(jié)如下：

（1）現(xiàn)場進(jìn)行施工并收集過程相關(guān)參數(shù)，對施工工效、質(zhì)量分析總結(jié)進(jìn)一步優(yōu)化方案，并對施工方法的實(shí)施進(jìn)行必要的施工改進(jìn)，對每道施工步驟形成詳細(xì)、可行、易操作、安全的具體施工工藝方法，進(jìn)一步形成一套完整的施工組織方案和管理辦法并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果總結(jié)，為將來同類型地質(zhì)情況下施工提供包括施工工藝、質(zhì)量控制以及風(fēng)險(xiǎn)控制措施等方面的重要信息，能夠有效地節(jié)約工程成本。

（2）在獲取加寬路基處的地質(zhì)水文資料的基礎(chǔ)上，分析不同形式路基加寬工藝的特點(diǎn)，合理判斷在毗鄰水塘地段路基加寬中采用“木樁+擴(kuò)大基礎(chǔ)+漿砌擋墻”工藝的可行性，通過技術(shù)創(chuàng)新解決了目前在類似地質(zhì)水文條件下常規(guī)施工存在的困難。通過對以上內(nèi)容的研究，形成了成套的技術(shù)成果，為在類似地質(zhì)水文環(huán)境中進(jìn)行路基加寬施工積累經(jīng)驗(yàn)，可為其他類似項(xiàng)目提供借鑒。