臨湖道路路基深厚填土處理方法探討

熊 輝，馬玉飛，付艷青

(濟南市勘察測繪研究院，山東 濟南 250101)

隨著城市化進程的不斷發(fā)展，工程建設中經(jīng)常遇到人工填土地基。人工填土是在城市發(fā)展建設及人類生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的表層填土，主要由生活垃圾、建筑垃圾、工業(yè)垃圾等組成。填土具有厚度不均、堆填方式隨意、成分復雜、顆粒大小懸殊、密實狀態(tài)差、均勻性差等特點，導致處理難度較大、處理費用較高[1]。工程建設過程針對填土需采取適宜、經(jīng)濟、可行的加固處理措施，控制場地沉降以滿足建構(gòu)筑物的正常使用要求。深厚填土的地基處理恰當與否，關系到整個工程的質(zhì)量、投資和進度，因此其重要性已越來越多的被人們所重視。

1 工程概況

1.1 項目概況

濟南市規(guī)劃三號路位于北臥牛山西南側(cè)，道路紅線45m，為城市主干道，路面設計標高27.30～34.42m。據(jù)調(diào)查，道路樁號K0+300～K0+800之間存在多個采石坑，自30年前停止采石后逐漸被回填至今。

本段道路開工前地勢南高北低，現(xiàn)狀地面標高25.88～37.18m，道路表層堆積有較多渣土及建筑垃圾。

1.2 工程地質(zhì)條件

填土成分以建筑垃圾、建材廢料、塊石、碎石以及切割石材殘留的巖粉等為主，堆填過程中未經(jīng)碾壓夯實，均勻性差，密實度差?？辈鞎r，修正后的動探擊數(shù)為1.9～15.4擊，平均值5.6擊，呈松散～稍密狀態(tài)，最大層底深度為34.0m，層底標高1.87～30.04m，典型工程地質(zhì)剖面圖如圖1所示。利用理正勘察軟件生成填土層底標高等值線圖(如圖3所示)，可見本段道路整體上跨越了3個深度約20～30m的不規(guī)則深坑，與調(diào)查的廢棄采石坑分布情況相符。

圖1 代表性剖面圖

圖2 填土底面等值線圖

勘察時，場地未見地下水，后期將在道路西側(cè)開挖一人工湖：華山湖，華山湖水面設計標高21.5m，湖泊蓄水后，本道路路基下填土將會浸水濕陷導致路面沉降。

1.3 本工程填土的特點

(1)填土厚度大。本段道路工程穿越輝長巖采石坑區(qū)域，填土最大厚度可達34m，。

(2)填土成分復雜。采石坑回填過程經(jīng)歷時間長，填土成分極不均勻，從細小的巖粉到巨大的塊石，且混有部分建筑垃圾或建材廢料，均勻性差。

(3)空間分布不均勻。場地內(nèi)采石坑原為當?shù)亻_采輝長巖石材使用，采石坑形態(tài)不規(guī)則，深度不均，導致填埋后填土空間分布極不均勻，易引發(fā)路面不均勻沉降。

1.4 填土處理必要性

(1)由于填土的分布及性質(zhì)不均勻，常在很小的范圍內(nèi)出現(xiàn)較大差異，工程性質(zhì)控制困難。

(2)填土在填埋過程中未經(jīng)壓實，密實度較差，且后期華山湖開挖蓄水后，路基下填土將被浸泡，填土孔隙率較大，遇水濕陷。若不采取處理措施，在浸水或受到路面荷載作用的條件下產(chǎn)生較大變形，造成路基沉陷、管道破裂等危害。

(3)填土力學性質(zhì)較差，在雨污水及其他市政管線溝槽開挖時易導致基坑邊坡失穩(wěn)破壞，造成人員傷亡等安全事故。

2 路基處理方案

2.1 常用處理方案

目前，在工程建設過程中對于人工填土的處理方式分為2種：①對其進行地基處理；②采用樁基礎穿越填土層。對于本工程，若采用樁基礎來處理填土路基，由于樁和樁間土之間的壓縮性差異較大，在受到路面荷載的作用下，會產(chǎn)生差異沉降，導致道路起伏不平，且費用較高，因此利用樁基礎來處理路基填土是不適宜的[2]。

對于路基填土的地基處理方式主要有換填墊層法、強夯法以及注漿加固法[3]。

(1)換填墊層法是將軟弱土層或不均勻土層挖除后，回填強度高、壓縮性較低的材料來達到處理軟弱路基的目的[4]。對于雜填土較薄的路基，該方法具有簡便、快速、經(jīng)濟、有效的特點。對于雜填土較厚的路基，若僅置換上部填土，下部填土在荷載作用下的長期變形依然很大；若將填土全部換填，則換填基坑開挖深度大，放坡范圍大或需要進行支護，易引起臨近地面、管道及建筑物等沉降變形破壞，且施工土方量大、工程費用高、工期長、對環(huán)境影響大。

(2)強夯法是將夯錘提升到一定高度后使其自由落下，給地基沖擊和振動的能量，從而達到提高承載力并降低其壓縮性的目的[5-7]。強夯法適用于處理碎石土、砂土、濕陷性黃土、低飽和度的粘性土和粉土以及填土等，具有加固效果顯著、設備簡單、工期短、費用低等優(yōu)點。強夯法的處理深度與夯錘重、落距以及夯擊次數(shù)和遍數(shù)等有關，其最大處理深度可達十余米。強夯法的缺點是場地地下水位對強夯法的施工及處理效果有較大影響，且目前理論尚不成熟，施工前需進行試夯或試驗性施工，施工時產(chǎn)生較大的振動和噪聲，對周邊環(huán)境存在一定的影響。

(3)注漿加固法是在壓力的作用下，將具有充填和膠結(jié)性能的漿液以滲透或壓密的方式充填于土體的孔隙，與原土體膠凝固化形成一種強度高的新土體，以此來達到加固軟弱路基的目的[8-9]。注漿加固法適用于砂土、粉土以及人工填土等地基的加固。濟南地區(qū)常用的加固材料為水泥漿液。注漿加固法具有加固效果顯著，施工質(zhì)量易于保證，且施工簡便、經(jīng)濟合理的優(yōu)點。但在加固填土層時，常因填土成分不均、結(jié)構(gòu)松散而出現(xiàn)跑漿、漏漿等現(xiàn)象，致使加固效果不理想，增加了施工成本，延長了工期。

2.2 本工程處理方案

經(jīng)過技術、經(jīng)濟、工期各方面比選，本工程選用分層強夯法處理深厚填土。針對不同的回填厚度選用不同的強夯參數(shù)，詳見表1。

表1 深厚填土路基分層強夯方案

3 處理后效果

強夯處理結(jié)束2周后，采用重型圓錐動力觸探試驗和平板載荷試驗對路基進行了質(zhì)量檢測，處理后動探修正擊數(shù)達到15.6～26.3擊，表明強夯處理后填土密實度有了大幅提高?，F(xiàn)場進行平板載荷試驗，結(jié)果表明地基承載力均能達到設計要求的130kPa。

該道路于2017年初建成通車，華山湖于2018年建成蓄水，至今已經(jīng)過5年的時間，目前道路平順無顛簸，路基未見明顯沉陷，配套市政管道亦無不均勻沉降引發(fā)的破裂滲漏現(xiàn)象。由此可見，采用分層強夯法處理深厚路基填土可達到較好的處理效果。

4 結(jié)論

文中以深厚填土地基上的道路工程為例，分析比較了常用填土地基處理方法的優(yōu)缺點，并通過相應檢測手段驗證了地基處理效果，得到以下結(jié)論：

(1)填土因其成分復雜、均勻性差、力學性質(zhì)差，不宜直接作為持力層，設計時應綜合考慮地質(zhì)條件、實際需要以及工期和成本等因素，選擇經(jīng)濟合理的地基處理方法對其進行加固處理。

(2)本工程填土厚度大，成分復雜，采用分層強夯法處理后填土性質(zhì)得到了有效改善，密實度與承載力均得到大幅提高，達到了設計要求。

(3)分層強夯法處理厚層路基填土具有加固效果顯著、設備簡單、工期短、費用低等優(yōu)點，可為類似工程提供參考。

(4)進行強夯處理時，應結(jié)合所處理地層的性質(zhì)、處理厚度確定合適的分層厚度、夯擊能及夯擊遍數(shù)等施工參數(shù)。