吹填土区软土路基处治施工实践
摘要：本文通过新化路工程在长江吹填土区的施工实践，来阐述工程在长期积水、地质复杂、工期紧迫的情况下，分别采取块石挤淤、换填土、石灰土及石灰桩等处理方案，解决了施工困难，保证了工程进度，并经沉降观测验证，已达到强度和稳定性要求。
关键词：吹填土 排水固结 土基处治 沉降稳定
1、前言
新化路道路工程，位于市江边重化工区，本期工程南起江花路(K0+000)，北至长江防洪堤防(K1+000)总长1000m，全线原属沿江滩地，地面平均高程2.3m(青岛高程系统，以下同)。本工程北端400m为新围堤吹填区、沉淀时间不足2年。新吹填土厚度平均1.5m，绝大部分常年受水浸泡，尚处于流动状态，无承载力，机械无法进场施工，土基处治有一定困难。
工程开工后，施工技术人员采用多种方法进行软土处治，不断改进施工方案，重点解决土基强度和沉降稳定问题。工程完工后，经多年跟踪观察，多次复测高程，为路基工后沉降分析提供资料。
本文借以总结与同行交流，以期得到进一步的改进。
2、施工准备
本工程施工工期为2001年3月20日至同年10月31日，开工之初，主要围绕疏排地表水、调查地质情况以及拟定可能的土基处治方案等三个方面来进行。 2.1 施工排水降水
工程现场情况：场地长期积水、吹填土处于浮动状态，行人进入需双层竹筏铺垫，3m长钢筋人工可直插地下2.5m以上。
施工进场首先是疏排地面积水，边凉干边用人工开挖深1.2m，底宽0.8m的边三角井进行排水降水，根据现场施工人员观察，排水降水12天后除低洼积水地段外，短期晾干的地表已出现干裂、裂缝宽2—5㎝，深10-30㎝，边沟旁50-70㎝的深度范围内，土体已逐渐变干，局部地势高的地方(地表晾干已近一个月)，机械可以进入，情况大有改观。由此看来，吹填土地段路基宜有计划进行排水，增加晾干时间，提高天然地基的持力作用，以创造施工条件，简化土基处治进程。 2.2 地质情况调查
根据周边工程的地质勘察资料，本工程吹填土区域的基本地质情况为：①层长江淤泥吹填土层，主要由松散状粉土和流塑状淤泥质粘土组成，富植物根茎，平均厚度1.3m，土基回弹模量约3-5MPa。②层淤泥质粉质粘土层，平均厚度3.7m，天然含水量40%(≥35%)。孔隙比1.13(≥1.0)，压缩系数0.78(>0.5)，抗剪强度15MPa(<35 MPa)①②两层
平均总厚度约5m，具有典型的三高一低软土特征。③层为粉质粘土层，平均厚2.3m,④层粉土夹粉砂层，平均厚度2.8m。
上层滞水赋存于①②土层之中：承压水与长江水呈互补，水量较丰，水位1.5～2.2m。 上述地质①②层为厚达5m的软土层，由于地下水位高，清除难度大，施工工期又没有足够的时间来进行施压排水固结，因此很难直接作为天然地基使用，故考虑对土基采用浅层处治。处治方法有：低洼积水地段--抛石挤淤，排水晾干地段—素土换填。
工程范围内的非吹填土地段，施工时通过管沟开挖了解到：该地段沉积年限较短，土的含水量较高，粘结性较差，土层的水分渗流相当活跃，地质条件也很差。且土层分布对管道基础的开挖和埋设不利。如：一处地面标高2.75m以下土层情况为：①2.75m～0.5m为承载力较低的粉质粘土，②0.5～-0.5m为黑色亚砂土，雨污水管道正位于此层间，换水量饱和的黑色粉砂土凝聚力及摩察角均偏小，在水头压力下，极易发生流淌。局部地段底下还有老河道，管道施工困难较大，部分地段在施工过程中由于事先准备不足，未能及时采取相应措施，造成沟槽坍方和污水管道底板上浮。
3、施工处治方案
3.1 管道施工处治方案 3.1.1 管位
本工程吹填区范围内因地质条件太差，且没有足够的时间来进行施压排水固结，需采取块石挤淤或打石灰桩等方式处治土基，故将雨污水管迁出了道路范围与地块结合排放。 3.1.2 沟槽防护及处治
K0+496～K0+196段，污水管位于黑色粉砂土层，因受层间水渗流影响，边坡土塌方严重，无工作面可供施工操作，采取的措施是：
① 放缓沟槽边坡，按1：1.5开挖，弃土移至边坡顶5m以外。
② 在保证槽底宽度的情况下，边开挖边打入临时木桩，木桩长4m，直径20㎝，间距1m，然后用蛇皮袋装土作围堰，分四批堆放，防止流泥进入沟槽内。
③ 在槽底边侧人工开挖排水沟，每50m设一集水井，确保沟槽内不积水。 ④ 污水管铺完后即用6%的灰土回填管腔，以保证上面雨水管道的施工质量。 鉴于利用开挖出的土方含水量较高，故管顶以上2m范围内用6%灰土回填，回填时以两个井段为一工作段，每20㎝一层分层夯实。要求灰土用生石灰闷灰，土颗粒要细、含水量恰当，拌和均匀，使回填土的质量得到保证。经测试管顶土基弯沉达到0.73㎜，符合设计要求。
K0+196～K0+096段，土质更差，挖深4～5m时出现老河道淤泥层，边坡流砂坍方也愈加严重，并出现污水管道底板上浮现象，施工时采取以下措施：
① 增加放坡至1：2，挖出的土方利用推土机堆至边坡顶5m以外，以减少边坡荷载，同时根据土质好坏分别堆放，以便用好土回填。
② 在沟槽底两侧打木桩(如上段所述)用1m高的木板挡土，以保证边坡稳定。 ③ 沟槽开挖时槽底抛块石深0.5m宽2m，上铺10㎝碎石层浇钢筋混凝土基础。 ④ 钢筋混凝土基础两侧木挡板内铺设40㎝宽50㎝高的盲沟(填7～20㎝碎块石)，每隔50m设一处集水井，并及时排水。
⑤ 管腔及管顶2m范围内用6%生石灰闷灰土回填，经测试管顶覆土土基弯沉达到0.84㎜。符合设计要求。 3.2 路基施工处治方案
本工程全线根据现场条件，分别采取抛石挤淤，换填土，石灰基，石灰桩基等浅层土基处治方案(后两项用于非吹填区)。 3.2.1 抛石挤淤
K0+904～K0+990段，属吹填土路段，吹填土最深处达3m，属低洼积水地段，地表水难以排尽，表面土层尚处于流动状态，无法进行开挖施工，故采用抛石挤淤法，利用两头施工便道运料，由两端向中间逐步推进，具体为用粒径不小于20㎝的块石，按30㎝一层分3层回填，利用装载机压入，先中间后两边将淤泥挤至两侧，确保中间无淤泥夹层，抛石过程中尽量利用机械自重在上碾压，压至无明显沉晃现象为止。同时用人工对不平稳的石头进行处理，以至无搁空现象，抛石宽出路基每侧各0.5m。
两端抛石中间合拢时，先用挖机将接头处淤泥清除干净，使合拢无淤泥夹层，然后用运土车和压路机碾压稳定，至抛石高出淤泥面20㎝，表面再铺一层15㎝左右碎石，溜缝整平，并用震动压路机碾压密实，再上6%灰土处理层保养20天，使其有一定的稳定期。 3.2.2 换土回填
K0+894～K0+611段，属吹填土路段，吹填土厚度在2m以内，靠近施工便道，地面积水已排除，但机械仍无法在其上施工，故采用换土回填法，先从施工便道用反铲挖机挖除淤泥运走，然后用老江堤上运来的好土分层回填，并在底部铺设一层塑料薄膜，作为隔离层，以保证回填土不受基底土的渗透，使其在有效的时间内达到一定的土基承载力，为向前推进提供机械操作平台，边开挖边换填，平均换土深度2m，同时利用挖机加深边沟，扩大降水影响范围，降低土基含水量。 3.2.3 石灰土基
K0+611～K0+096段，石灰(6%)处理过湿土基深80㎝，利用生石灰进行闷灰24小时，再将灰土利用推土机推土，每30㎝一层，先轻型压路机压稳，再重型压路机碾压密实，形成路拱。针对江边粉质土有夜潮白天干的现象，尽量在白天一次性碾压成型然后进行保养，保养过程中禁止机械及车辆行驶。 3.2.4 石灰桩基
本工程起始阶段(K0+006～K0+096)，因路中有房屋拆迁滞后，同时新化路北端石化码头竣工剪彩需要，导致时间紧迫，于是把该段管线移至路外，该段土基翻挖处理已无
时间，故在清表碾压后，采用石灰桩加固土基：
为方便施工，选择细短密集的桩(悬浮桩)，桩直径16㎝(一般15～40㎝)，桩长1.6m，桩距50㎝，桩位相互错开。用挖掘机钢管打孔，由两侧向中间进行，二人配合用人工灌生石灰(颗粒粒径不大于7㎝)，分层捣实，上口预留50㎝用土封口，封口高度不宜低于地面。
施工时应减少地下水渗入孔内，成孔填实前应排除孔底积水，夯实时不能让水下去。并用压路机碾压3～4遍，填料应分段压(夯)实，利用生石灰横向胀力，把土挤紧然后保养2-3天，再施工道路结构层。这样处理时间快，对建筑物影响较小，加固土基效果能满足要求。
总之，新化路工程在积水影响、土质多变、工期有限的情况下，采取了上述多种处理方法，解决了施工困难，保证了施工进度。也为今后类似工程积累了一些经验。
4、土基处治效果评价及建议
本工程2001年年底竣工验收，使用至今，砼路面平整，无错台，无明显的变形裂缝，吹填土沉降趋势符合客观规律，几种处治方法的施工效果基本满足了土基强度要求。
根据2007年6月10日实测新化路道路中心高程，沉降统计结果如下：
● 吹填区块石挤淤深1.2m，平均填高1.5m，平均沉降0.210m(0.182～0.246m) ● 吹填土区换填土深2m，平均填高1.0m，平均沉降0.154m(0.100～0.189 m) ● 非吹填土石灰处理0.8m，平均填高1.10m，平均沉降0.085m(0.062～0.130m) 对照沉降验算值(下表)，吹填区实测沉降值已达到总沉降量，路基已达到稳固状态。
换填土厚度 0 0.4 0.8 1.2 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 0 0.105 0.096 0.089 0.083 0.079 0.072 0.064 0.058 0.051 0.044 0.038 0.033 表一 新化路吹填土换填法沉降验算值表 路基填土高度(m) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0.158 0.210 0.262 0.314 0.366 0.148 0.198 0.246 0.295 0.344 0.138 0.183 0.228 0.274 0.319 0.127 0.169 0.210 0.252 0.294 0.121 0.160 0.200 0.240 0.280 0.111 0.147 0.182 0.219 0.256 0.100 0.133 0.165 0.199 0.232 0.090 0.119 0.149 0.178 0.208 0.081 0.106 0.133 0.159 0.186 0.071 0.094 0.118 0.141 0.164 0.062 0.082 0.103 0.123 0.144 0.054 0.073 0.091 0.109 0.127 3.0 0.418 0.393 0.364 0.336 0.320 0.292 0.265 0.238 0.212 0.188 0.164 0.145 注 换填土多用于路基的浅层处治,处治深度一般0.4～0.8m,严重1.2～3.0m 从新化路吹填土换填法沉降验算参数(见表一)可见，道路路基的沉降值与换填土的深度有关，而与处治材料关系不大，吹填土表层抛石挤淤是一种受制于积水未除的抢工措施，仅为施工提供方便。它存在以下不足：
其一，纵然各种地下管线可以外移，但日后遇有过路管的施工还会带来一定困难。 其二，强度高的石料并不能减少路基的沉降。
其三，工程造价偏高(见表二)，是同样厚度素土换填费用的4倍，是堆土预压的3倍。 可见遇吹土工程，宜有长计划，早安排，治湿是关键，排水晾干才能创造施工环境，从而简化土基处治方式，例如可从下表二所列方案中优选，在计划工期允许时，甚至可以实现天然地基堆载预压，以最大限度节约成本，减少工后沉降提高路基的稳定性。
表二 新化路吹填土处治方案估价及总沉降量验算对比表 类别 天然地基 工程量 估价(元总沉降量/100㎡) (㎜) 5800 222 说明 土方不外购时估价3300元/100㎡，6个月沉降量160㎜占总沉降量的72%(此方案在桥头填土地段广泛应用) 土方不外购时估价4800元/100㎡ 土方不外购时，估价6400元/100㎡ 减少石灰土底层泡水易出现的早期破坏，土方不外购时，估价10250元/100㎡ 块石大于30㎝一层，设三层由端点往里推进，由中间往两边挤淤 用细密短桩(悬浮桩)，用挤成孔法先外后内施工，消除侧向滑移 桩打入持力层0.5m，用于临近建筑物控制沉降消除侧向滑移 堆土高200㎝预压堆土预压 期不少于六个月，40㎝6%灰土 换土回填 换土深200㎝，40㎝6%灰土 7300 7900 11000 17000 8100 21000 182 210 220 210 195 75 人工地基(浅层处治) 石灰土基 120㎝6%灰土 设隔离层 填石挤淤 石灰桩基 水泥粉喷桩 40㎝碎石+土工布+60㎝6%石灰土 填石100㎝碎石20㎝ 桩径16㎝桩距50㎝桩长550㎝ 桩径50㎝桩距100㎝桩长550㎝ 复合地基(半刚性桩基) 1、所需用土外运，取土运距按2000m计。 2、处治范围包括加宽及放坡
3、上述方案除填石外均需排干场地积水晾晒到机械能进入施工。
5、结束语
5.1 本工程非吹填土区，深挖沟槽路段，出现有流砂、坍方、底板上浮等情况，皆因施工前地质情况不明，挖到粉砂土层又遇地下动压水，导致粉砂土涌入槽内所致，因此深埋管道施工，要及时掌握地质资料，遇不良地质及时做好排水和防护措施。
5.2 吹填土区域积水，表层土质浮态，强度极低、直接施工难度大，成本高，因此需要长计划、早安排，通过排水固结，创造施工环境，来优选处治方案，节约投资成本。
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