建筑工程 Ｉ■ 风积沙地带公路桥梁地基处理经验探索 梁 湘 （河南省路桥建设集团有限公司河南商丘４７６００（｝） （摘要］地处榆靖沙漠地区的公路发展很快，风积沙填筑公路路基在设计、施工、试验、检测等方面较为规范，形成了一套有律可循的经验，但是在公路桥梁 路基基础处理方面的经验较为欠缺。本文结合榆林地区交通建设科技项目，通过榆靖沙漠高速公路、榆林地区环城干道试验路段研究成果的基础上，提出了沙漠地 区风积沙公路桥梁地基中换填、振动法、水坠、灌注桩、强夯等方法处理松软细砂地基的机理、方法和效果，以指导相似情形的公路桥梁地基施工。该经验已在陕西 北部很多条公路上得到应用，针对不同构筑物对地基的不同要求，选取一种或几种方法进行综合处理，取得了良好效果。 ［关键词］风积沙地带；公路桥梁地基；处理；经验；探索 中图分类号：Ｕ４４５．５５１ 文献标识码：Ａ ０引言 当前西部地区公路建设正成为国民经济新的增长点。特别在毛乌苏地带， 地区道路的发展突飞猛进，但是随着城市快速干道的发展，公路桥梁在公路造 价中所占比重越来越大。认识沙漠地区的工程地质特性，并进行园地制宜的桥 涵地基处理，是设计和建设者新的课题。就具体工程而言，榆林市环城高速干道 工程项目对桥涵地基的处理进行了摸索和总结，形成一套较为成熟的技术方法 和经验。现就榆林市北绕工程中部分公路桥涵地基对沙漠地基的处理方法作一 介绍。 １场地工程地质情况 １．１该地区位于毛乌苏沙地，地形相对平坦，风蚀作用强烈。地层岩性属于 出露中生界至新生界地层，所处地区土体主要为粉细沙、粉土和粉质粘土，粉土 粉细沙稍密，饱水条件下具有液化性，粉质粘土可塑一软塑，腐殖质含量较高， 工程地质性能均较差；岩体主要为砂岩和泥岩，砂岩为硬质岩石，风化程度较 差，工程地质条件良好，泥岩为软质泥岩，遇水易软化，工程地质性能差。 １．２场地大区域上潜水属黄河水系，以雨水补给为主的雨、雪、地下水混合 径流。受榆溪河的影响，场地潜水流向芹河，坡降小。地下水位在场地整平标高 下２～５ｍ，年变化幅度０．８ ｍ。地下水对混凝土无侵蚀性。场地最大冻土深度１． ３ １７１。由于工程所在地内广泛分布有一层松散细砂层，即第（４）层湖积细砂层， 其结构松散、强度低、易液化、埋深浅、厚度变化大，处于地基受力层范围，不能 满足上部结构对地基承载力和变形的要求。因此，除少数小型构筑物可采用天 然地基外，其余较大构筑物或高填方的地基须进行处理。 ２地基处理方法比选 由于在该区域建设条件较为复杂，应从投资经济、工期要求、施工条件、建 材供应、环境影响等多个因素的综合比较，本着安全、适用、经济的原则选择最 佳地基处理方法。 ２ １换填法 该方法适用于基础下为松散砂土。当地下水位较高，风积沙饱水状态下受 压剪裂，很容易形成流沙，无法正常施工。采用常规的压实办法无法到达地基承 载力的要求，工期要求紧的情况下，可以采用换填级配良好的沙砾，直接将粉细 沙挖除，换填以后的地基形成比较稳定的透水层和承压层，经过标准贯人试验， 均能达到图纸要求的承载力。 ２ ２振动压实法 该方法适用于加固砂土、粉土、粘性土及人工填土等，基础地质条件良好， 地下水位较底，土体含水量较适宜碾压。这是一种最常规的地基处理方式，当这 种方法无法适用时，才采用其他的地基处理方式。 ２ ３钻孔灌注桩法 该方法适用于粘士、粉± 、砂土、人工填土等土层。在西北黄土地区广泛采 肘一种叫“锅锥桩”的钻 Ｌ灌注桩，它施工简便，造价较省。但由于该施工场地位 置的砂土松散，且地下水位较高，成 Ｌ护壁困难，成孔质量很难控制，故采用时 需采取一定的措施。 ２ ４水坠法 该方法在陕北地区的一般构造物的基地处理、路基基地处理中得到广泛应 用，它施工简便，造价低。实践证明，浸满水的砂土经过人工振撼或机械震动时． 在其振撼所影响范围内，砂土的密实度可以大大提高，适用于加固上层砂土。 ２ ５强夯法 该方法可用于加固碎石土、砂土、粘性上、人工填土、湿陷性黄土等各类地 基。它由于效果显著、没备简单、施工方便，经济节约等优点得到广泛应用。 ３地基处理方法选择原则 根据有关规范、规定，根据该工程的实际情况本着“安全、适用、经济”的原 则，从技术ｕＩ靠、施工方便、经济节约、环境保护等多种因素对以上方法进行比 较，确定一种或几种综合处理地基的较佳方法。根据工程的实际情况，对地基处 理提出 以下基本的要求：１．地基持力层的承载力标准值不小于１５０ｋＰａ。２．地 １５６科技博览 文章编号：１００９ ９１４Ｘ（２０１４）２９—０１５６－０１ 基压缩模量及均匀性、沉降均能满足设计要求。按以 要求，根据该工程的不同 功能、特点，最后确定对中桥、大桥等跨径较大的公路桥梁基础采用钻孔灌注桩 基础；对跨径的桥梁扩大基础如果承载力达不到设计要求，采用换填沙砾分层 压实的方法；对一般管涵、小型排水涵洞，采用洒水后压路机振动碾压处理地 基；对于高填方地段及地质不良地段可采用强夯法。 下面重点介绍水坠法、灌注桩法、强夯法的机理、设计、施工方法和加固效 果。 水坠法。砂土是无粘性土，呈单粒结构。密实状态时，强度较大，是良好的天 然地基，呈松散状态时则是一种软弱地基，尤其是饱和的粉细砂稳定性很差，容 易产生流砂，在震动作用下，可能发生液化。砂土吸附水的能力很差．当地下水 位较低时，砂土上部的水由于压力差自上而下渗透时，渗透水对砂土产生动水 压力。当砂土浸水呈饱和状态时，在振撼作用下，可克服砂土颗粒间的阻力而重 新分布，由疏松度密实在级配良好的情况下，颗粒较小的砂土，在动水压力作用 下可以均匀地填充到大颗粒的孔隙中，得到较大的密实度。使用水坠砂法处理 砂土地基时，必须满足以下条件，否则不能达到预期效果。（１）地下水位必须低于 需加固的土层地下水位低时，才能产生自上而下的压力差，使砂土颗粒趋于密 实。（２）下部地基土要有良好的透水性。（３）必须使砂土地基保持可靠的稳定性。 水坠法的施工要求。基槽一般可比基底宽３０ｃｍ，深度根据地基受力层范围 确定，将水注入基槽，然后均匀地将不含植物残体的砂子填人，每层厚度＇骰为 ３０～４０ｃｍ，水深必须淹没砂层。用推土机、履带式拖拉机开挖至没计深度后注 水并反复振动，使填入的砂土充分受振而密实。经水坠密实后的稳定砂层，承载 力可达１ ５０～２００ ｋＰａ，且地基压缩性小、抗冻性好、施工简便。 强夯法。强夯法是在极短的时间内对地基土体施加・个巨大的冲击能量， 初始使土体结构破坏或液化，然后排水固结压密，最后土体产生触变恢复。强夯 法在工程实践中被证实是地基处理的有效方法之一一。根据该工程所在地细砂的 物理性质指标，砂层最大孔隙比ｅ ｍａｘ－１．００，最小 Ｌ隙比ｅ ｍｉｘ－０．５４。工程 所在地广泛分布的第（４）层松散细砂层，其强度低，埋藏浅，厚度变化大，可液化。 通过强夯，可减少 Ｌ隙比，提高强度，减小沉降，并可消除液化。 在强夯加固有效深度内强夯后的承载力： 粗砂２００～２５０ｋＰａ；细、中砂 ２５０～３００ｋＰａ。 强夯要求。为＿ｒ取得强夯的有关参数，即夯击能量、夯点间距、夯击次数和 夯后地基土的有效加固深度、强度、变形指标、平均夯沉量等，以确定正式强夯 时的施工参数，须先进行试夯。 试夯区采用３．６ｍ、４．０ｍ、４．５ｍ三种间距等边三三角形布置。主夯能量分别为 １０００ｋＮ・ｍ和２０００ ｋＮ・ｉｎ，单点夯击８～１２次，最后两击平均夯沉量可达ｃ ５０ｒａｍ。夯击一遍后推平洒水湿润表层砂土层，采用５００ ｋＮ Ｉｎ能量，搭痕１／３遍 夯。试夯后通过检测，第（４）层松散砂层夯后强度和压缩模量提高较多，并 差异 小，说明夯后地基土的均匀性好。 ４结语 在沙漠地区采用强夯法处理地基，公路建设在处理桥涵路基基础上提出的 较早设想，并进行试验和推广。要求现场施工严格质量监控，及时进行检测。通 过本工程摸索实践取得地基处理的一些经验，但是还待进一步总结提高和完 善。 参考文献 ｌ“建筑地基处理技术规范”（ＪＧＪ７９－９４）． ２《公路桥涵施丁技术规范））ＪＴＧＴＦ５０—２００４． ３地基处理手册．中国建筑工业出版社． ４强夯法处理沙漠地基及强夯理论探讨．