滨海公路液化砂土地基的路基处理

1 工程概况
　　泉州沿海大通道金井海堤段起点位于金井海堤东段，路线平行于金井海堤向北延伸，终点位于金井海堤西段，路基宽度为60m，采用公路与海堤相结合的方案，公路路基范围左侧为原有金井海堤，右侧为养虾池的排淡渠(详见图1)。泉州金井地区地震基本烈度为8度，分布有严重液化的饱和砂类土层及可震陷的软弱粘性土，金井海堤段地质条件复杂，纵横向地质变化较大，沿线工程地质主要表现为，地震时多为中等到严重液化的砂层、淤泥夹砂淤层、下层为残积粘性土等。本路段地基中砂土的地震液化，直接影响到路堤右侧边坡的稳定，路堤抗震设计主要以满足边坡稳定为主，并按地震基本烈度8度设防。

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　　2 地基处理方案及施工要求
　　根据沿线工程地质勘察报告，针对不同的地基采用不同的处理方案，并对各处理方案提出相应的施工要求，结合工程实际介绍如下：
　　2.1 路基所处段落内地基没有软土层，地震液化砂层地表显露且其土层厚度小于2.0m。
　　（1）处理方案：采用震动压路机对路床进行碾压，为加强路堤的整体稳定性，在路堤内铺设一层高强编织土工布(详见图2)。

　　（2）施工要求：震动压路机碾压施工时，首先围堰清除路基范围浮土至砂层后，采用震动压路机进行碾压，经振动加固后，进行钻探标贯试验，要求砂土层达中等密实以上，即修正后的标准贯入击数应大于15击，并重新判别砂土液化情况，待确认砂土不会发生液化后，方可进行下道工序，即填砂及铺设高强编织土工布等。
　　2.2路基所处段落内地基没有软土层，且地震液化砂土层厚度大于等于2.0m。
　　（1）处理方案：采用振冲挤密砂桩进行处理，利用砂桩的振动和挤密作用对可液化砂土层进行加密、充盈，使其性能指标达到不液化的程度，为加强路堤的整体稳定性，在路堤内铺设一层高强编织土工布。详见图3。

（2）施工要求：振冲挤密砂桩成孔机械采用振动沉管桩机（参见图4），为防止机械泡水，路基内侧填砂至1.3m标高时，进行挤密砂桩成孔，并要求在孔内灌满水后再填中粗砂，中粗砂含泥量（小于0.074mm）不得超过5%，振动拔管，每拔管高度1m，停拔继振20s，从左到右施打挤密砂桩，要求桩底标高应穿透淤泥夹砂层及液化砂层。砂桩施工完后，进行钻探标贯试验，要求砂土层达中等密实以上，即修正后的标准贯入击数应大于15击，并重新判别砂土液化情 况，待确认砂土不会发生液化后，方可进行下道工序，即路堤填砂、铺设高强编织土工布等施工工艺。

图4 振动沉管桩机现场照片

　　2.3 当路基所处段落内地基有地震液化砂土层，且有软土层或砂土层时。
　　（1）处理方案：采用振冲挤密、挤密砂桩对软基进行全断面处理，利用砂桩的振动和挤密作用对可液化砂土层进行加密、充盈，使其性能指标达到不液化的程度，同时考虑路堤稳定、工后沉降等系列问题，在路堤内铺设二至三层高强编织土工布，行车道、非机动车道、观景道范围进行等载填土预压。
　　（2）施工要求：距海堤坡脚10m以外的右侧地基采用振冲挤密砂桩；为防止振冲挤密砂桩施工过程对原有海堤的影响，要求距海堤坡脚10m范围内的左侧地基采用挤密砂桩实施。砂桩施工工艺同前所述，地基处理施工过程中，特别是振冲挤密砂桩的施工，应在实施过程中对原有海堤进行密切观测，保证原有海堤的安全和稳定。
　　3 路基处理方案及施工要求
　　泉州沿海大通道金井海堤段工程需大量借土填方，由于沿线土源少且运距远，为节约造价并结合地基处理方案，标高3.0m以下的路基就近利用原有海堤边砂场的海砂填筑，标高3.0m以上的路基借土填方，为加强路堤的整体稳定性，在路堤内铺设高强编织土工布。当路基所处段落内地基有地震液化砂土层，且有软土层或砂土层时，完成填砂及填土至路基路槽后，要求对行车道、非机动车道、观景道部分继续填土进行等载预压。
　　3.1 填砂路堤的施工要求
　　（1）填砂路堤填筑材料的选择。
　　①宜选用现场颗粒较大的砂，不得使用含耕植土、草皮土、有机土、淤泥、树根和含有腐朽物质的砂。
　　②填筑材料应具有一定的强度，并应经野外取样试验，满足有关规范方可使用。
　　（2）填砂路堤的施工。
　　①②施工前应先做一段填砂路堤试验路段以便指导以后的施工。
　　②填砂路堤的松铺厚度为25~30cm，并经试验后确定适宜的松铺厚度。
　　（3）填砂路堤的碾压。
　　首先用水冲密实法，使砂基基本处于饱和水状态，然后在其附近开挖试坑，坑内可放有过滤性作用的网状过滤层（如箩筐等），再用小型抽水机将其中多余水往上抽，直至水抽不上为止，过1~2d稳定后，应用轻型振动式压路机进行碾压，碾压含水量控制在10%左右，压实遍数视具体情况而定，注意不可过分碾压，以免引起泌水或砂土液化。反复以上的工作直至达到最佳密实度
　　（4）填砂路堤的压实度检测。
　　填砂路堤的压实度检测通常采用常规压实度检测方法（灌砂法）进行检测，基本步骤为：灌砂筒量砂标定—选点—挖试坑—灌砂—称量—数据整理。
　　采用灌砂法检测标准的关键是如何获得砂的最大干密度，其试验方法可采用相对密度试验法，从中确定该试验的两大参数：最大干密度和最小干密度。试验方法详见《公路土工试验规程》。
3.2 高强编织土工布的施工要求
　　路堤内填砂平整至相应设计高程时铺设幅宽约4m的纳米材料改性的高强编织土工布（延伸率≤10%时:纵向抗拉强度要求≥80kN/ m，横向抗拉强度要求≥50kN/m，破断延伸率≤16%），在铺设高强编织土工布时，要求沿横断面方向铺设，纵向搭接宽度50cm，为减少编织土工布受力变形，在铺设过程中沿横断面方向对高强编织土工布进行预张拉，预张拉延伸率按2%控制（预张力约为15 kN/m），张拉方法一般采用土工布一端填砂（石）回折锚固(详见图6)，通常另一端用钢管将土工布卷起通过挖掘机械勾住张拉或用法兰螺栓与后部打入木桩连接张紧固定后，方可进行下一步填砂（土）工序，直至完成路堤内高强编织土工布及填砂（土）工作。

　　3.3 等载填土预压的施工要求
　　等载填土预压必须严格控制填土速率，填土至预压期填土高度后，应加强沉降观测，半个月观测一次，直至预压期结束，当发现路堤顶面标高低于预压期填土标高10cm时，应及时补填土，不得最后一次性补足填土，补填土压实度应满足路基施工技术规范的压实要求。预压期连续观测预压时间不少于6个月（挤密砂桩处理路段不少于3个月），可视情况延缩观测时间。当测得连续2个月月累计沉降量少于3mm时，方可卸载施工路面。
　　 4 路基稳定性监控及注意事项
　　4.1 路基稳定性监控
　　 软基上的路堤应合理安排工期，尽量提前进行，优先填筑，严禁填土前期慢后期快。不合理的填土作业，不但增大沉降，影响沉降稳定，还给软基稳定带来影响。本路段路基右侧为排淡渠，填筑路基凌空面大，稳定性较差，为了软基路段填筑过程中地基稳定和掌握沉降情况需要，设置监控断面（详见图7），加强对路基进行稳定监控。沉降观测频率为加载期每天一次，停滞期每7d一次。填土必须严格控制填土速率，填土速率控制标准为：路堤中心沉降速率小于10mm/d，测斜管的侧向位移速率小于3mm/d。每填一层土，应进行一次监测，如超过此标准应立即停止加载。每填一层土前后过程都要满足填土速率控制标准，若两次填筑间隔时间较长时，每3d至少观测一次。

　　4.2注意事项
　　（1）基桩的埋设应采用钻机成孔的方法进行埋设,不应采用锤击的方法埋设基桩,基桩底应与持力层接触。
　　（2）套管及钢管应随填土填高一节节焊接接长,套管露出填土面以上150cm为宜，钢管外露套管顶以上50cm。
　　（3）考虑到施工场地泡水浮泥影响，沉降盘不易埋设和沉降失真，要求在挤密砂桩施工前埋设，施工期间在沉降盘四周用砖块砌成50cm×50cm围栏，防止路基碾压机械在施工时破坏沉降盘。测斜管使用直径70mm的塑料管。
　　（4）各种地基处理施工过程，特别是有震动施工的工程，应在实施过程中对原有海堤进行密切观测，保证原有海堤的安全和稳定。
　　5 结语
　　泉州沿海大通道在设计和施工过程中，坚持动态方法，搜集各种影响因素，针对不同的液化砂土地基，采用不同的处理方案，并对各处理方案提出相应的施工要求，为液化砂土地基上的路基处理提供了经济而有效的措施。

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