基于卵石與subbase料組合換填的軟基回填施工工藝研究

曹 林，譚 龍，陳建春，王成志

(中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 710024)

0 引言

從建筑自身穩(wěn)定性的角度出發(fā)，地基的狀態(tài)起到決定性的作用，一般情況下，地基施工也是最為基礎和最為重要的施工環(huán)節(jié)之一[1]。在實際的建筑施工過程中，地基的地質狀態(tài)具有多元化的屬性特征，當其表現(xiàn)出明顯的軟基特質時，就需要采取針對性的施工措施對其進行處理，以加強其硬度和穩(wěn)定性[2]。其中，沼澤、淤泥、軟質粘土是較為常見的軟土地質類型。對該類地質的特點進行分析可以發(fā)現(xiàn)，其土質相對較為軟弱，并且含有大量水分，土質內部的空隙也相對多。受上述因素的影響，其在固結性方面的表現(xiàn)明顯相對較差，整體的穩(wěn)定性也相對較低。這對于建筑而言是十分不利的。因此，一旦在施工中遇到該類地基時，無論是對施工進度，還是對施工質量都會產生極大的影響。不僅如此，一般地基承受負荷超過其極限值時，局部地面也會在其破壞力的作用下出現(xiàn)不同程度的沉降問題。因此，從建筑地基承載力要求的角度出發(fā)，在建筑施工前需對軟土地基采取相應處理措施。

本文提出基于卵石和subbase料組合換填的軟基回填施工工藝研究，結合軟土地基的屬性特征以及卵石和subbase料的特點，設計了針對性的回填施工工藝。并以實際的施工案例為基礎，分析驗證了設計施工工藝的應用效果。

1 軟基回填施工工藝設計

1.1 回填料選擇

本文設計的軟基回填施工工藝主要以卵石和subbase料為回填材料，為了最大限度保障回填效果，需對二者進行科學選擇[3-4]。①對于卵石材料的選擇，本文設置卵石尺寸范圍分為2種，分別為6～25cm的卵石，以及5～10cm的卵石。除此之外，還對卵石的質量加以約束，要求表面無風化現(xiàn)象，對應的含泥量應控制在3.0%以內。對于到場后的卵石，經監(jiān)理工程師驗收后合格后方可使用。②對subbase料的選擇。由于subbase料中含有一定量的有害物質，因此，本文從建筑和環(huán)境安全的角度考慮，首先對其有害物質含量進行管理，具體的選擇標準見表1。

表1 subbase有害物質含量選擇標準

按照表1的方式，對subbase料中有機質、硫酸鈣水合物、可溶鹽和硫酸鹽的含量進行控制。除此之外，對subbase料的級配情況加以管控也是十分必要的。本文設置的subbase料級配標準見表2。

表2 subbase料級配標準

按照表2的方式，實現(xiàn)對subbase料級配的選擇，以此避免出現(xiàn)由于subbase料粒度過小導致的回填效果難以達到理想狀態(tài)的情況；同時也避免由于subbase料粒度過大導致的回填空間空隙過大，出現(xiàn)影響回填質量的問題。

1.2 軟基預處理

在實施軟基回填施工前，需要結合地基的實際情況，對其進行預處理，以此最大限度降低其對后續(xù)施工效果的影響。針對此，本文主要從2個方面入手。

首先是對于地下水水位較高的基礎，需要對其進行排水處理，具體采用的方法為輕型井點降水法。在具體的施工階段，在建筑開挖邊線周圍布設4～5個“井點”，將其作為排水井，對應每個排水井的深度不宜低于7.0m。之后在排水井內安裝護壁濾水花管，進行為期1周的排水處理，觀察其地基土質是否完全達到了干地施工的設計要求[5]。若未達到，則繼續(xù)進行排水處理，并定期對排水狀態(tài)進行巡查，直至其達到干地施工的設計要求。通過這樣的處理方式，避免出現(xiàn)因基礎返水，造成的集水坑重新開挖問題。

其次就是要適當抬高建基面高程，利用這樣的方式避開地基承載力較差的地層結構，從根本上提高地基的穩(wěn)定性。一般情況下，自然地面以下0～2m范圍內的地基承載力有明顯提升，而2m以下地基承載力會出現(xiàn)不同程度的降低，這也是導致地基不能滿足設計承載力要求的主要原因之一。以此為基礎，在具體的處理過程中，需要根據現(xiàn)場周邊道路或已有建筑的實際情況，由專門的技術人員與監(jiān)理工程師確定施工現(xiàn)場±0.00高程的位置，并在此基礎上盡量抬高建基面，最大限度減少開挖的深度，并實現(xiàn)對不良地質層的有效規(guī)避。通過這樣的方式，保證地基承載力能夠進一步滿足設計的要求。

1.3 軟基回填施工

本文設計的軟土地基回填施工工序為機械拋石、整平處理、碾壓施工、回填subbase料5個階段。

首先，采用進占法按照從中部向前的順序對施工軟土地基進行挖掘施工，挖掘的方式結合施工環(huán)境的實際情況，可以選擇向2側展開，或單側拋置。但是需要注意的是，無論選擇哪種方式，其最核心的目標都是使淤泥向外側擠出。在完成上述的施工處理過后，在回填卵石前，需要先對地表干硬淤泥土進行清除，之后再按照分層回填的方式進行施工[6]。對應的回填順序為自起始端由內向外拋填，單次回填長度宜控制在20.0～50.0m范圍內。在實施第1層卵石拋填時，其厚度未進行具體的量化，而是以后續(xù)施工進程的順利推進為目標，將可承載大型施工機械作為判斷標準。

其次就是對回填地基的整平施工。在該階段，首先需要利用卵石的自重，對地基進行初步的擠淤處理，當回填的卵石體積大于地基的開挖體積時，也就是卵石堆積高度高于原地面水平線時，需要采用裝載機對其進行推平，同時采用自重較大的壓路機對其進行碾壓處理[7]。上述的卵石填筑采用的材料宜選擇粒徑相對較大的卵石。在完成上述施工后，需要在拋石頂面鋪設小粒徑卵石對其進行加固，具體的粒徑控制在5.0～10.0cm為宜，同樣對其進行整平。為了確保攤鋪平整施工的效果，本文采用挖掘機和裝載機相結合的方式進行，對于邊角等不規(guī)則位置，配合人工處理的方式進行找平。

在碾壓施工時，要結合不同階段的施工要求，對具體的碾壓方式進行差異化控制。對于拋投過程而言，首先需采用自重較大的振動壓路機對地基進行往復碾壓，通過這樣的方式使卵石完全沉入到軟土地基中，達到基本穩(wěn)定的狀態(tài)[8]。而對于作業(yè)面展開階段而言，壓路機自重應用控制在16T以內，配合4～6次振動處理進行碾壓施工，并在碾壓振動過程中用6～10cm的卵石對不平整的位置進行適當填充，以此確保卵石回填后的拋石層頂面平整，且無明顯孔隙[9-10]。

最后就是對回填subbase料施工，采用Z50型裝載機將已拌合均勻的subbase料運輸?shù)交觾?，根據已經測好的標高點控制鋪筑厚度，采用平行推進法進行鋪筑。每層subbase料的鋪設厚度以250mm為宜，考慮到subbase料的級配情況，設置虛鋪系數(shù)為1.12，對應的虛鋪厚度應以280mm為宜。鋪筑subbase料在壓實前，按照含水率5.8%的標準適當?shù)貫⑺?，以保持砂石的最佳含水量。壓實階段的振動壓路機噸位自重不宜小于18t，按照由邊到中的原則，碾壓“2+8+2”遍(靜壓2遍后開弱振2遍，然后強振6遍，再靜壓2遍)。直至最后2遍的平均沉降量不超過5mm，整體其平均沉降量為總沉降量的5%～10%時，結束施工。

2 應用測試

2.1 工程概況

本文以某實際建筑工程為例，對本文設計軟土地基回填施工工藝的應用效果進行分析。施工案例項目為隧道工程。對工程所在地層的構成情況進行分析得知，按照從上到下的順序，具體的土層結構分別為砂質黏土(厚度為1.6m)、粉質黏土(厚度為0.6m)、砂巖(厚度為1.0m)以及砂土(厚度為1.9)。在0.1～6.5m的深度范圍內，地基的應力強度均值為56.56kPa，對應的變異系數(shù)為11.233m。在此基礎上，采用本文設計方法對其進行回填處理，并檢驗其其回填效果。

2.2 測試結果與分析

在上述基礎上，本文隨機選擇10個測試點作為回填前后的驗收點，在回填處理前對其應力參數(shù)進行采集后，標記具體的位置信息，在回填處理后，再次對其應力情況進行檢測，得到的數(shù)據結果如圖1所示。

圖1 施工前后地基應力情況對比圖

結合圖1可以看出，采用本文設計施工工藝對地基進行回填處理后，地基的應力強度得到了明顯提升。在施工前，10個檢測點的應力強度基本在60.0kPa以下，經過處理后整體穩(wěn)定在115.0kPa以上。結合建筑項目施工管理的相關標準對其進行分析，能夠滿足建筑施工要求。結合上述的實際應用結果可以得出結論，本文設計的基于卵石和subbase料組合換填的軟基回填施工工藝可以起到切實提高地基穩(wěn)定性的作用，對于軟基處理工作而言，具有良好的實際應用價值。

3 結語

對于軟土地基而言，受地基土層中含水量較高，土質構成較為疏松等特性的影響，難以滿足地基施工穩(wěn)定性要求。本文提出基于卵石和subbase料組合換填的軟基回填施工工藝，從回填材料的選擇、原始地基預處理及回填施工方面實現(xiàn)對施工工藝的設計。測試結果表明設計工藝在極大程度上保障了地基施工質量。本研究中的軟基回填施工工藝還可以進一步優(yōu)化，在資金充足的情況下研發(fā)自動化控制系統(tǒng)，對施工參數(shù)進行實時調整和控制，以此提高施工效率和準確性。希望能夠為實際的軟土地基處理提供參考，保障建筑的安全性和穩(wěn)定性。