关于深层素填土地基设计的探讨

计俊林

摘要：路基是道路的基础，承受由路面传来的行车荷载，路基的强度、稳定性、耐久性直接影响着道路的使用寿命，路基设计是道路设计的关键，本文本文结合晋宁大湾片区市政道路道路工程，对市政道路的深层素填土地基处理设计进行了分析和探讨。

关键词：市政道路；强夯

1. 工程概况

1、素填土范围

本项目部分路段存在0.3~21.5m的素填土，褐黄色为主，带浅灰色，中密，稍湿含大量碎石，承载力特征值较低，必须进行特殊处理。

2、工程地质条件

（1）地形地貌

拟建道路位于昆明市晋宁区环湖南路滇池南湾，地貌上则属于侵蚀、剥蚀低中山缓坡地貌，场地总体呈现北、南、西三面高东面低的形态，自然坡度在5°～13°之间，现状地面标高位于1902.80～2001.44m之间，最大高差约98.64米。

（2）地层岩性

根据野外钻探资料，将拟建线路地基土分为：第四系素填土层（Qml）；第四系耕土层（Qpd）；第四系坡积次生红粘土层（Qdl）；第四系残积原生红黏土、粉质粘土层（Qel），下伏基岩为震旦系上统灯影组灰岩（Zbdn）。简要叙述如下：

第四系耕土层（Qpd）

①耕土：褐红、褐黄色，硬塑，稍湿。成分以粘性土为主，含大量植物根系。

第四系人工填土（Qml）

①-1素填土：褐黄色为主，带浅灰色，稍～中密，稍湿。成分以粘性土为主，含大量碎石。堆积年限7年左右，属于新近填土。

第四系坡积层（Qdl）

②次生红粘土：褐红带褐黄色，硬塑～坚硬，饱和，中压缩性。切面稍光滑，干强度高及韧性中等，质纯，遇水软化现象明显。

第四系残积层（Qel）

③原生红粘土：褐红带褐黄色，硬塑～坚硬，饱和，中压缩性。切面稍光滑，干强度高及韧性中等，质纯，遇水软化现象明显。

③-1粉质粘土：褐黄、黑色，硬塑～坚硬，饱和，中压缩性。切面较粗糙，干强度高及韧性中等。含少量风化碎块。

④中风化灰岩：灰、浅灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，岩体破碎，岩芯多呈短柱状、碎块石状，个别柱状，节理、裂隙发育，差异风化明显。岩体基本质量等级为Ⅲ级。

④-1强风化灰岩：灰、灰白色，隐晶质结构，薄层状构造，岩体极破碎，干钻困难，岩芯呈碎石块状、半土状，节理、裂隙发育，差异风化明显。 RQD值一般小于5%。岩石基本质量等级Ⅳ级。

3、水文地质条件

拟建道路地下水埋藏较深，勘察期间，钻孔揭露深度内未能测得地下水位。地下水类型主要分为两类：一为赋存于深部基岩中的岩溶裂隙水；二为赋存于上部填土、粘性土中的少量上层滞水；地下水无明显流向，其补给来源为大气降水及城市污水，雨季多以地表径流的方式从地势高处向低处顺沟排出，下渗补给量较小，旱季地下水则以蒸发方式垂直排泄包气带中的上层滞水。

4、现状路基的评价

1）拟建道路地貌上属于侵蚀、剥蚀低中山缓坡地貌，除地表浅部分布有厚薄不均的人工填土外，未发现暗埋的滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，属稳定的建筑场地，基本适宜建筑。

2）拟建道路属对建筑抗震不利地段，建筑场地土的类型属中硬土，建筑场地类别为Ⅱ类。

3）据室内外资料综合整理，将各土层主要物理力学指标初步建议值建议如下表。

各土层主要物理力学指标初步建议值表

层号	土 层 名 称	土的重度γ （KN/m3）	压缩模量Es12（MPa)	直接快剪		地基承载力 特征值fak （KPa）
				内聚力 标准值 Ck （KPa）	内摩擦角标准值Φk（度）
①-1	素填土	18.5*	4.0*	15.0*	10.0*	100
②	次生红粘土	17.5~18.5	5.0~7.0	32.0~36.0	12.0~14.0	150~170
③	原生红黏土	18.0~19.0	6.5~7.5	33.0~37.0	12.0~14.0	155~175
③-1	粉质粘土	18.5~19.5	5.5~6.5	30.0~34.0	9.0~11.0	140~160
④	中风化灰岩	25.0*		100.0*	40.0*	5000~6000
④-1	强风化灰岩	22.0*	20.0*	40.0*	35.0*	320~360

4）对于填方区，拟建道路建议清除表层①层耕土后按有关规定分层填筑后即可作为路基持力层，对于挖方区，②层及以下土层均可作为路基持力层。对②、③层红粘土，孔隙比大、遇水易软化，若选其作路基持力层，施工时应避免地表水浸泡软化路基，道路建成后应完善道路地表排水系统。对于①-1层素填土厚度分布较大地段，建议采用CFG桩、深层搅拌桩、石灰桩、振冲碎石桩、砂石桩等对地基进行处理，处理深度应达②层次生红黏土。

5）局部填方厚度较大，含有上层滞水，填方时应注意疏排，防止其造成不利影响。

2. 设计方案

1、设计思路

（1）分区域进行设计，根据不同的素填土深度采用不同的方法处理。

（2）结合沿线地质、水文、土壤及周边建筑物等情况，综合选用路基设计方案。

2、方案比选

考虑到本项目素填土分布不均，将分段采用不同的方法处理，对于杂填土较深的路段，采用深层处理方案，减少工后沉降。

深层地基加固方法比较表

地基加固方法	适用范围	优点	缺点
真空预压法（真空-堆载联合预压法）	深厚软弱土	适宜大面积施工，处理后沉降均匀，造价相对较低	对施工要求较高，工期相对较长
堆载预压法	深厚软弱土	处理后沉降均匀，造价较低	工期长
管桩法	深厚软弱土	质量易控制，工期短	造价高
CFG 桩法	深厚软弱土	桩身强度高，质量较易控制	当软弱土为淤泥和淤泥质土时充盈系数很大，造价提高
强夯法	深厚软弱土	加固效果显著、施工机具简略、造价较低	施工过程中振动大，噪声大，施工场地要求高

由于本项目离建筑物较远，施工场所不受限，结合深层地基加固方法比较表，最终推强夯法处理深层素填土。

3、设计方案

(1)、对素填土深度小于2~4m的路段超挖至素填土底部后再用符合要求的路基填料换填，对于素填土大于4m小于10m的路段先超挖换填2~4m后再翻挖2~4m晾晒碾压处理，对于素填土大于10m的路段先超挖后再强夯处理。

(2)、强夯区域的一次强夯的有效加固深度均确定为8m，每一次得单击夯击能3000KN.m，夯击点中心间距5m*5m梅花型布置，每一夯点夯十次。第十次检验贯入度是否与第九次贯入度之差小于5cm，且土体隆起高度≤10cm，若超出上述标准需加夯次数，直到最后两次的贯入度及隆起高度满足要求。检验质量以压实度控制，5米深度范围内的压实度要求达到94%。

(3)、首先对编号为①的点进行强夯，然后再强夯编号为②的点，两者之间的间隔时间为一周至两周,第一遍夯完后，用新土将夯坑填平，对所有强夯区域最后一遍连续夯击的能量500KN.m，采用满夯，锤印彼此搭接。

(4)、单点夯击时,夯锤直径1.0m，圆形异形锤，夯击次数通过现场试夯确定，以最后两击的平均夯沉量不超过5cm控制；满夯夯击时,夯锤直径2.5m，圆形异形锤，夯点间距1.8m，每点夯两击，两夯点之间搭接70cm。夯锤设置200～300mm直径的排气孔4个。

(5)、强夯最佳含水量须根据试验报告取值。

(6)、根据锤重及能量得不同，布置2个强夯试验区，每一夯点夯击次数按照现场试夯得到的夯击次数于夯沉量关系曲线确定，应符合土体竖向位移最大而侧向位移最小的原则。

(7)、对于压实度的检测：每200m每压实层测4处，每处采用探坑开挖法检测，每0.45米为一层。

3、施工注意事项

（1）施工工艺严格按相关施工规范执行。

（2）在实施强夯前需先进行试夯，试夯结束后取得的沉降量、承载力等数据，用于指导施工，确定夯点夯击阵数、夯击数及收锤标准，并采用静载试验测定不同的地基承载力。

（3）雨水管及检查井周围10m范围内，禁止强夯。

（4）强夯时注意观察周边建筑物的稳定和安全，以免冲击波对其造成破坏,当需要隔震时，可考虑挖设隔震沟。

结论

大量的施工经验证明，强夯在处理深素填土中的运用较为广泛,能够有效的加固地基,使地基强度有明显的提高,加固效果较好，且具有施工方便、效果明显、施工机具简单、造价较低等特点。

参考文献

1. 建筑地基处理技术规范[JGJ79-2002] ，中国建筑工业出版社，2002

2. 强夯和强夯置换法加固地基，机械工业出版社