土工格室在蓄洪區(qū)安全建設(shè)撤退道路工程軟基路段的應(yīng)用

尚俊偉 石英杰 歐 勇

土工格室作為一種新型的合成材料，是一種由高密度聚乙烯或聚丙烯共聚物經(jīng)強(qiáng)力焊接而形成的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)體，具有強(qiáng)度高、剛度大、耐老化、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，其在提高填土承受動(dòng)荷載以及路基防護(hù)等方面均有較大的功效，在筆者所參與設(shè)計(jì)的蓄洪區(qū)安全建設(shè)撤退道路工程軟基處理中取得了良好的加固效果。

一、工程概況

淮河流域的的行（蓄）洪區(qū)眾多，其中撤退道路工程作為安全建設(shè)工程的重要組成部分，為圩區(qū)和移民區(qū)群眾正常生產(chǎn)、生活提供交通出行服務(wù)。撤退道路地質(zhì)特點(diǎn)為道路兩側(cè)坑塘分布較多、沿線局部有沖溝，坑塘及沖溝底部多有軟弱土層。土層含水量較大，且局部有弱膨脹性，容易形成彈簧土。以下介紹土工格室在城東湖蓄洪區(qū)某標(biāo)段工程中處理軟基路段的實(shí)際應(yīng)用所取得的成功經(jīng)驗(yàn)，供類似工程參考。

該標(biāo)段為利用原路基進(jìn)行改建路段，樁號(hào)1+122兩側(cè)30m范圍內(nèi)原勘探資料持力層為（3）層粉質(zhì)粘土、重粉質(zhì)壤土。工程在路基進(jìn)行碾壓后不久出現(xiàn)較為嚴(yán)重的彈簧土現(xiàn)象，沿車轍出現(xiàn)0.2～0.3m的沉降差。施工開挖發(fā)現(xiàn)原道路為經(jīng)過處理的淤泥質(zhì)土，厚度約2.0～3.0m。經(jīng)分析，該層土含水量大，地基承載力低，在車輪荷載碾壓和振動(dòng)力的作用下，出現(xiàn)了較大沉降變形。此外道路兩側(cè)為湖區(qū)的魚塘，在公路施工中，雖然部分水塘地段做了清淤處理，但是如果處理不徹底或回填料控制不好，還會(huì)人為形成相對(duì)軟弱土層。在回填后，由于地表水和地下水自然排泄困難，也容易使路基產(chǎn)生不均勻沉降，甚至路面開裂。

為保持路面結(jié)構(gòu)的安全，需對(duì)該段軟弱地基進(jìn)行加固處理。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，需將該路段的軟弱基層徹底清除，然后回填好土壓實(shí)。但考慮該路段淤泥層較厚，且兩側(cè)魚塘分布，水位較高，如要完全將淤泥開挖，需在兩側(cè)魚塘設(shè)置圍堰或抽水放空魚塘，兩者施工工期都較長(zhǎng)，施工難度相對(duì)較大，經(jīng)濟(jì)效益不佳。為了降低施工難度并提高施工速度，經(jīng)過比選，設(shè)計(jì)采用土工格室對(duì)該路段軟弱路基進(jìn)行處理，以便控制不均勻沉降。

二、加固軟弱路基的工作機(jī)理

通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)和理論分析，證明土工格室的作用機(jī)理主要包括側(cè)向約束作用、網(wǎng)兜效應(yīng)以及摩擦作用。土工格室主要是通過格室內(nèi)充填的砂、碎石等填充物的相互作用來構(gòu)成具有強(qiáng)大的側(cè)向限制和較大剛度的柔性結(jié)構(gòu)層，約束土體的側(cè)向變形，提高土體的整體剛度，從而增強(qiáng)路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

三、具體設(shè)計(jì)要求

該設(shè)計(jì)采用土工格室+碎石墊層雙層布置，每層格室均高100mm，下層碎石墊層厚300mm，上層碎石墊層厚200mm。這種設(shè)計(jì)路基開挖深度僅90cm，遠(yuǎn)小于該段路基的淤泥層厚度，只需將兩側(cè)魚塘水位略降至設(shè)計(jì)高程下滿足施工即可，不會(huì)對(duì)魚塘造成額外損失。先鋪筑碎石墊層可以提供一個(gè)施工平臺(tái)，保證土工格室發(fā)揮作用。因?yàn)樵谲浫趼坊鲜┕r(shí)，汽車和壓路機(jī)等施工機(jī)械不能直接行走，因此只能采用向前推進(jìn)的辦法，先在軟基頂面鋪設(shè)一定厚度的碎石墊層，用推土機(jī)等向前推平。如果不設(shè)置這樣的墊層，直接將土工格室鋪墊在軟基頂面，則在填料壓實(shí)的過程中，勢(shì)必會(huì)將格室壓入軟基中，不僅影響填料的壓實(shí)，且會(huì)影響土工格室發(fā)揮相應(yīng)的作用。另由于格室中的填料為碎石，可以使土工格室加固層形成一個(gè)水平排水通道，加快路基中孔隙水壓力的消散，使路基加速固結(jié)，減小不均勻沉降。橫斷面設(shè)計(jì)詳見圖1。

土工格室性能指標(biāo)要求：選用GS-100-400型土工格室，高度100mm，焊接間距400mm，片材厚度≥1.0mm。格室材料拉伸強(qiáng)度≥20MPa，拉伸模量≥650MPa，常溫焊接剝離強(qiáng)度>100N/cm，低溫脆化溫度小于<-50℃，整體連接強(qiáng)度≥220 N/cm，格式片屈服強(qiáng)度≥18MPa；格室填筑碎石最大顆粒不大于3.75cm，顆粒粒徑大小應(yīng)均勻，含泥量不大于3%。

圖1 橫斷面設(shè)計(jì)詳圖

注意事項(xiàng)：（1）土工格室間應(yīng)可靠連接，碎石填料應(yīng)分層壓實(shí)，第一層鋪筑土工格室和上部碎石墊層后壓實(shí)，第二層在鋪筑上部土工格室和碎石墊層后壓實(shí)，壓實(shí)度要求不小于0.94。（2）填料時(shí)要求低卸、慢上，嚴(yán)禁高舉傾落，且不能直接將料卸至格室上，要邊卸邊填料，整平。（3）碎石墊層未鋪格室前，墊層不得當(dāng)施工便道使用，以免車轍使墊層形成彈簧泥，不利于上部格室的施工；格室未填料前嚴(yán)禁機(jī)械設(shè)備行駛。

四、工程檢測(cè)和施工效果

通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，土工格室結(jié)構(gòu)層的寬度、厚度和壓實(shí)度均滿足了設(shè)計(jì)要求，被加固路基的整體性和剛度均有大幅度提高。在上部級(jí)配碎石底基層鋪筑后，負(fù)荷施工車輛能夠順利通過且未引起該段路基的變形破壞，保證了該標(biāo)段的順利實(shí)施。工程完工后，路面情況良好，未出現(xiàn)由不均勻沉降引起的表面裂縫等現(xiàn)象，處理效果明顯。

五、工程總結(jié)

土工格室在蓄洪區(qū)安全建設(shè)撤退道路淤泥質(zhì)軟弱粘土路基處理中得到了成功應(yīng)用，有效提高了路基的承載力，減小了不均勻沉降，增強(qiáng)了路基的穩(wěn)定性，同時(shí)施工方便快捷，節(jié)省了工程造價(jià)，體現(xiàn)了它獨(dú)特的優(yōu)越性。工程實(shí)踐證明，該技術(shù)在交通、水利等基礎(chǔ)建設(shè)中將得到廣泛應(yīng)用