軟弱土地區(qū)軌道交通站場(chǎng)路基施工技術(shù)

李成軍

（中鐵十一局集團(tuán)第六工程有限公司，湖北襄陽(yáng) 441000）

1 引言

城市軌道交通站場(chǎng)的地基建設(shè)質(zhì)量要求高，地基承載力不足時(shí)易導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。城市軌道交通站場(chǎng)施工發(fā)生于軟土地區(qū)時(shí)，需采取科學(xué)的施工技術(shù)加以處理，改善軟土承載性能弱的問(wèn)題，為后續(xù)工程建設(shè)工作的順利開(kāi)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在此行業(yè)現(xiàn)狀下，亟須加強(qiáng)對(duì)軟弱土地區(qū)路基施工技術(shù)的探索，憑借技術(shù)優(yōu)勢(shì)保證軟基處理效果。

2 軟土路基的特殊性

2.1 透水性差，含水量高

軟土路基由松軟土、沙土、黏土等組成，孔隙較大，軟基內(nèi)部缺乏密實(shí)性，受外部荷載作用易失穩(wěn)塌陷。軟土路基的含水量普遍在40%以上，同時(shí)軟基自身的透水性較差，整體質(zhì)量較重，進(jìn)一步加劇在承受荷載作用時(shí)的失穩(wěn)現(xiàn)象，賦存在軟基內(nèi)的水由于受力擠壓而向外流出，周邊建筑材料易由于軟基內(nèi)水的流出而遭到污染，且不利于路基的高效排水。

2.2 受力狀態(tài)缺乏均勻性

在同一路段，受土質(zhì)密度及土壤強(qiáng)度的影響，普遍存在多個(gè)不同的受力體系，受力不均迫使建設(shè)于軟基上方的路面結(jié)構(gòu)嚴(yán)重失衡，土壤的基本性質(zhì)也易受到影響。加之車(chē)輛荷載及其他因素的作用，受力不均勻的結(jié)構(gòu)在不同時(shí)段的具體表現(xiàn)存在差異，穩(wěn)定性控制難度偏高。

2.3 荷載承受能力偏弱

切實(shí)提高道路的承載性能是保證車(chē)輛安全通行的重要前提，但軟土路基的荷載承受能力有限，直接于該處開(kāi)展建設(shè)工作時(shí)面臨施工難度增加、成型道路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足等問(wèn)題，伴隨道路內(nèi)部結(jié)構(gòu)沉降現(xiàn)象，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，道路變形幅度逐步增加，嚴(yán)重影響車(chē)輛的通行安全。同時(shí)，針對(duì)道路變形采取處理措施時(shí)將耗費(fèi)較多的資源，影響項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

2.4 抗剪性能不足

軟土路基的透水性差、含水量高，排水難度較大，孔隙大且松散的軟弱土層缺乏穩(wěn)定性，由于不足以抵抗外部剪切力的作用而偏離原有的正常形態(tài)，可見(jiàn)軟基逐步顯現(xiàn)出由內(nèi)向外變形和偏移的問(wèn)題，工程質(zhì)量欠佳，針對(duì)質(zhì)量缺陷進(jìn)行處理時(shí)面臨成本偏高的局限性，對(duì)施工質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益均產(chǎn)生不良影響。

3 項(xiàng)目概況

某軌道交通停車(chē)場(chǎng)工程，站場(chǎng)路基面積為249 600 m2，路基填筑土石方約395 800 m3。其中，停車(chē)場(chǎng)站場(chǎng)的路基基底有溝渠、水塘等，場(chǎng)地為典型軟弱土地質(zhì)，黑土含大量黑色有機(jī)質(zhì)及腐質(zhì)物，組成成分復(fù)雜，缺乏穩(wěn)定性，未經(jīng)處理而直接建設(shè)道路時(shí)易引發(fā)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)沉陷病害。針對(duì)軟土地區(qū)的特殊性，聯(lián)合采取抽除積水、清除淤泥、分層回填等措施，以改善現(xiàn)場(chǎng)地基條件差的狀況，為路基本體的填筑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 軟土地基處理技術(shù)思路

施工現(xiàn)場(chǎng)原地面為軟弱原土地基，根據(jù)地基沉降精準(zhǔn)控制、地基承載力顯著提高的站場(chǎng)工程建設(shè)要求，從應(yīng)用效果可靠性、施工便捷性、成本可控性多個(gè)方面做對(duì)比分析，最終采用碾壓法和換土砂墊層法處理軟土地基。

在原設(shè)計(jì)方案中，場(chǎng)內(nèi)水塘溝底處理采取的是溝底清淤、分層回填的方法。但施工現(xiàn)場(chǎng)信息反饋結(jié)果顯示，首條水塘溝清淤后溝底土質(zhì)軟弱，分布缺乏均勻性，承載性能不足，直接回填土方并不能從根本上改善現(xiàn)有土質(zhì)狀況。經(jīng)多方論證后，對(duì)溝底處理方法加以?xún)?yōu)化，即增設(shè)厚度約為50 cm的建筑碎石層，以期通過(guò)此結(jié)構(gòu)層的建設(shè)提高水塘溝底的承載力。具體操作要點(diǎn)如下：

1）以換填、改變土體性質(zhì)的方法處理水塘區(qū)域：抽排水塘底部的地下水，填筑碎石溝底，初步提高溝底的承載性能；分層回填石灰改良土并逐層碾壓，直至與原地面標(biāo)高齊平為止，回填土碾壓密度≥0.93。

2）加強(qiáng)對(duì)原土地基的碾壓，機(jī)械設(shè)備采用重型振動(dòng)碾壓機(jī)，先整平再碾壓，要求密實(shí)度≥0.93。

3）經(jīng)過(guò)對(duì)水塘和原地面的處理后，根據(jù)填土密度≥0.93的要求施工路基砂墊層和路基填土層[2]。

4）車(chē)庫(kù)外平過(guò)道地基的承載性能偏弱，以設(shè)置PHC管樁的方法加以處理；用水泥土攪拌樁加固過(guò)渡段地基，改變地基原有狀態(tài)，以便停車(chē)場(chǎng)站場(chǎng)與車(chē)庫(kù)平順銜接，為列車(chē)的平穩(wěn)運(yùn)行提供保障。

5 站場(chǎng)地基處理的施工要點(diǎn)

考慮到停車(chē)場(chǎng)占地面積大的特點(diǎn)，采取“化整為零”的策略，分階段有序施工地基，有效把控各部分的施工質(zhì)量。

1）將場(chǎng)地劃分為7個(gè)小區(qū)域，修筑臨時(shí)施工便道。盡可能利用原有村道和機(jī)耕道路，提高現(xiàn)有資源的利用水平，減少工程施工量；于施工便道兩側(cè)開(kāi)挖臨時(shí)排水溝，避免水對(duì)便道產(chǎn)生沖刷作用；水塘清表深度按30 cm控制。

2）針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的明溝、河塘等采取處理措施，再分層回填至原地面標(biāo)高。

3）將場(chǎng)地原地面劃分為多個(gè)區(qū)域，分區(qū)段碾壓平整。

4）車(chē)庫(kù)前的地基缺乏穩(wěn)定性，做加固處理。

5）安排站場(chǎng)、路基砂墊層的施工，分層碾壓，保證每層有足夠的平整性和密實(shí)性。

6 場(chǎng)內(nèi)水塘處理技術(shù)要點(diǎn)

水塘底部分布大量淤泥，利用挖掘機(jī)清理干凈，啟用水泵高效抽排水，排水量較大或排水效果差時(shí)，采取井點(diǎn)降水措施，直至基底無(wú)積水為止。清淤至原狀土，分層回填C組填料（細(xì)粒土含量大余30%）細(xì)粒土，單層厚度控制在30 cm，達(dá)到原地面標(biāo)高后，填筑路基本體結(jié)構(gòu)[3]。

6.1 水塘回填施工流程

基本流程為：測(cè)量放樣→筑壩圍堰→抽水→清淤→開(kāi)挖臺(tái)階→回填溝底碎石→分層回填。

6.2 清淤、溝底碎石處理

水塘、水塘等處存在積水，為減小水對(duì)地基的影響，利用水泵高效抽除；挖掘機(jī)清淤至原狀土，保證淤泥、腐殖土及各類(lèi)垃圾均得到有效的清理；開(kāi)挖岸坡，形成臺(tái)階?；靥顣r(shí)加強(qiáng)對(duì)地下水位的控制，避免碎石墊層內(nèi)滲入地下水。沿水塘壁開(kāi)挖臺(tái)階，溝底回填50 cm厚的建筑碎石，再安排碾壓，經(jīng)此處理后提高溝底土體的承載力，隨后以分層的方法逐步回填土。

6.3 細(xì)粒土的回填

在河塘堤岸開(kāi)挖向內(nèi)傾斜的臺(tái)階，高度為20 cm，寬度＞30 cm，具體如圖1所示。清淤部位的含水量較高，設(shè)置積水槽并利用水泵高效排水，直至基底無(wú)積水為止。溝底碎石處理到位后，分層回填C組填料細(xì)粒土，厚度約為30 cm。鋪設(shè)到位后，依次用推土機(jī)初平、平地機(jī)精平，使鋪設(shè)材料有足夠的平整性。

圖1 水塘分層開(kāi)挖填筑示意圖

在分層填筑施工方式下，逐層采取質(zhì)量控制措施，要求各層表面保持平整，設(shè)約為2%的施工橫坡，以便水的高效流動(dòng)?；靥詈蟀才拍雺?，要求密實(shí)度≥0.93。

7 路基處理關(guān)鍵技術(shù)

以機(jī)械為主、人工為輔的方法填筑停車(chē)場(chǎng)路基，基本流程為：現(xiàn)場(chǎng)清表→原地面碾壓→鋪設(shè)土工格柵→填筑（砂墊層、石灰土）。為順利完成路基填筑作業(yè)，提前選取具有代表性的路段組織試驗(yàn)，明確具有可行性的機(jī)械設(shè)備、施工參數(shù)等，給路基施工提供引導(dǎo)。

7.1 路基試驗(yàn)

路基施工前先安排試驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況檢驗(yàn)施工機(jī)械設(shè)備、組合工序、參數(shù)各方面的可行性，針對(duì)不足之處進(jìn)行優(yōu)化，最終確定一套適宜的路基施工方案，以便大面積路基施工的順利進(jìn)行。試驗(yàn)后，需確定如下內(nèi)容：最佳松鋪厚度、攤鋪和壓實(shí)的機(jī)械設(shè)備組合方案、最佳碾壓遍數(shù)、壓路機(jī)運(yùn)行速度等。在明確路基施工方案后，正式施工階段嚴(yán)格依據(jù)方案要求進(jìn)行，未經(jīng)許可不得隨意更改。

7.2 土工格柵鋪設(shè)、砂墊層填筑

站場(chǎng)路基填方采取回填原土并碾壓的方法，為避免地下毛細(xì)水對(duì)路基產(chǎn)生影響，于基底鋪設(shè)1層土工格柵，隔斷水向上滲透的路徑。材料方面，采用經(jīng)編復(fù)合土工格柵，縱向、橫向的延伸率＜24%，縱向、橫向的抗拉強(qiáng)度＞60 kN/m。路基基底設(shè)厚度為0.5 m的中粗砂墊層，墊層中間增設(shè)1層土工格柵。布設(shè)到位的土工格柵需保持平整，沿線(xiàn)路縱向的搭接長(zhǎng)度不少于0.2 m，每隔1.5~2.0 m用扎絲捆牢土工格柵。經(jīng)過(guò)土工格柵的規(guī)范設(shè)置后，有利于提高路基的穩(wěn)定性。土工格柵鋪設(shè)后的48 h內(nèi)鋪填料覆蓋，上覆厚度不少于0.2 m的填土，從兩側(cè)開(kāi)始?jí)簩?shí)，逐步向中間區(qū)域推進(jìn)。站場(chǎng)路基處理示意圖如圖2所示。

圖2 站場(chǎng)路基處理示意圖

以鋪設(shè)土工格柵、施作砂墊層的方法聯(lián)合處理站場(chǎng)路基基底，顯著提高基底土體的穩(wěn)定性，使建設(shè)成型的基底有較高的承載性能，有利于道路后續(xù)建設(shè)工作的順利開(kāi)展。

7.3 石灰土的填筑

站場(chǎng)路基本體填筑C組填料細(xì)粒土，分層填筑，單層厚度20~30cm，逐層填筑、碾壓。填筑所用C組填料細(xì)粒土中摻入石灰，填筑前組織石灰摻量試驗(yàn)，確定石灰摻入比例為5%~15%，具體摻量根據(jù)液限靈活控制。局部以15%的摻量摻入石灰后仍無(wú)法達(dá)到液限要求時(shí)，采取晾曬土料的方法，待實(shí)測(cè)液限結(jié)果合理后方可用于填筑。

灰土在現(xiàn)場(chǎng)按比例摻加石灰，安排2~4 d的悶土處理后再運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，拌和整平并碾壓。灰土悶料時(shí)間達(dá)到要求后，利用拌和機(jī)粉碎拌和，將灰土均勻攤鋪到位，做平整和碾壓處理，借助機(jī)械設(shè)備提供的外部作用力促使灰土穩(wěn)定成型?；彝撂钪?、碾壓過(guò)程中加強(qiáng)含水量檢測(cè)，含水量偏高時(shí)灰土呈濕潤(rùn)狀態(tài)，缺乏穩(wěn)定性，需做多次翻曬和粉碎處理，將灰土的含水量穩(wěn)定在指定范圍內(nèi)，同時(shí)顆粒直徑不超過(guò)設(shè)計(jì)要求（2.5 cm）。在灰土含水量的控制中，盡可能使實(shí)測(cè)結(jié)果接近最佳含水量，以便施工的有效進(jìn)行。每層填土碾壓前，先將填筑至現(xiàn)場(chǎng)的材料整平并高效壓實(shí)，提高填筑材料的密實(shí)度。

8 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在軌道交通站場(chǎng)建設(shè)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到軟弱土地基。如果不使用適當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)進(jìn)行處理，可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，本文結(jié)合具體工程實(shí)例，詳細(xì)探討了軟弱土地區(qū)軌道交通場(chǎng)站場(chǎng)路基施工技術(shù)要點(diǎn)，以避免不同地質(zhì)情況下路基沉降不均勻現(xiàn)象，增加路基穩(wěn)定性，保障軌道交通站場(chǎng)工程施工質(zhì)量。