中船第九设计研究院工程有限公司
摘要：优质路基填料缺乏是上海地区道路建设普遍面临的问题，本项目位于长江三角洲长江入海口附近，长江口地区细砂储量非常丰富。如能成功采用长江口细砂作为路基填料，不仅解决了造船基地内路基工程取土困难的问题，而且为长江口细砂提供了有效的利用途径，针对于粉细砂道路软基优化处理，在实施过程中采用了轻型井点降水+强夯施工方法，介绍了具体施工工艺和质控措施，并通过在工程中的应用，验证了其可行性，对类似工程软地基处理具有较好的借鉴意义。
1.工程概况
本基地地处长江口，占地面积约580万平方米，岸线长度约为3800米，是目前国内规模最大、设备最先进、生产品种最为广泛的现代化造船基地。受业主委托，由我院承担该基地建设项目外场道路设计及施工管理工作。拟建项目位于长江三角洲长江入海口附近，属三角洲冲积平原，成陆较晚，地貌形态单一，属河口、砂嘴、砂岛地貌类型。拟建场地起伏较大，拟建场地内原有多条水沟、浜塘等，场地东南角有村庄，现已拆迁。河、浜塘底有灰黑色浜底淤泥，部分区域吹填时未予以清除，现已吹填成暗浜，部分地势低洼地段现成积水。
本建设项目对于保障基地内的基本建设和运营具有重要的意义。我院针对厂区内地基软弱且缺乏优质路基填料的现状，成立了道路软基处理攻关小组，开展专项课题研究，拟对厂内填筑的粉细砂道路地基进行优化设计，在充分调研国内外相关研究和实践经验的基础上，采用强夯+井点降水的处理方式开展试验研究工作，利用9个月的实施时间，达成粉细砂道路软基优化处理方案成果，并对后续施工提出具体质量控制措施，切实保障了基地内道路的安全性、耐久性、经济性和先进性。
2.工程特点和难点
优质路基填料缺乏是上海地区道路建设普遍面临的问题，本基地项目位于长江三角洲长江入海口附近，长江口地区细砂储量非常丰富，每年航运部门疏浚航道都产生大量的细砂。如能成功采用长江口细砂作为路基填料，不仅解决了造船基地内路基工程取土困难的问题，而且为长江口细砂提供了有效的利用途径。本项目道路路基采用粉细砂作为填料，其工程特点也是难点主要体现在：
2.1砂填料粘结性小，易松散，其作为路基填料的适用性、压实、路堤的稳定性等方面一直是工程上的难题，压实技术成为修筑道路填砂路基工程的关键所在。
2.2场地及地质条件复杂，地基处理是本工程的重难点。本工程地表为吹填土，暗浜、淤泥分布点多、数量较大，工程地质条件较复杂；地下水位高，地表水聚集快，容易对基坑形成浸泡，水文地质条件一般。
2.3工期紧，任务重是本工程的重点。本标段道路面积约18万平方米，根据业主及招标文件确定的工期，5个月内部分道路要达到通行条件，10个月要全部完工，所以本工程施工工期非常紧张，尤其是冬季施工工期，需提前策划各路段各专业的施工计划才能保证按期完成。
3.主要施工顺序及质量控制措施
由于雨水管道和污水横向管道位于路基内部，或贴近路基，开挖时会对路基造成影响，故施工顺序要求路基强夯后，反开挖路基施工管道，管道施工完成后方可继续进行道路工程的施工，总体施工主线如下：
施工准备→施工便道施工→上路床以下路基换填施工（吹填土或淤泥等开挖→填筑上路床以下土层→强夯）→管道施工（路基反开挖→管线沟槽开挖→管线基础处理→管道或检查井安装→沟槽回填）→上路床施工→路面工程施工（级配碎石施工→水泥稳定碎石施工→路面附属设施施工→路面施工）→交通工程施工→竣工验收。
鉴于厂区内地基为吹填不足一年的长江口粉细砂固结程度较低，吹填层厚度为4～6m，且厂区内雨污水、动力等管线密布部分管线横穿道路，对路基的工后总体沉降和差异沉降都提出较高的要求。强夯加固处理是本项目适用性较高的一种处理措施，另外，由于厂区临近长江口地下水位较高，吹填层有2～4m厚的土层含水率达到饱和，强夯时形成的超孔隙水压力难以消除，还需配合进行降水处理。针对强夯工艺的特点及项目要求，我院设计人员成立了造船基地道路软基处理攻关小组，设计优化关键技术攻关，使工程质量得到有效控制，满足基地保障条件的使用要求。
攻关小组成员找出了影响地基处理强夯质量的关键因素，并对这些因素的重要程度和难度系数进行了一次总体评价，并利用排列图的方法找出了“强夯施工参数分”这个主要问题。具体见图如下：
根据上表结论，控制好井点降水深度和强夯施工参数是保证路基施工质量的关键，故本工程重点加强上述两方面的参数控制。
3.1井点降排水施工
依据现场对试验段井点降水的成果，降水井点管布置方法：两侧布置两排封管，井管纵向间距3.5m，纵向错开布置，路基上井管布置3道，间距7.5米。
3.1.1施工准备
选择总管铺设位置，考虑真空泵的功率及能负担集水总管的长度，确定抽水水流方向及出水口位置，抽水泵位置的安放宜选择在同一侧，布置抽水泵安放位置的选择，在放置泵的方向外侧开挖集水槽排水。抽水总管为直径50mmPVC管，插入井管为直径20mmPVC管，总管与井管的连接采用软塑管，各种规格的管材分类码放整齐。
3.1.2井点降水工艺流程
施工流程为：井点放线定位→安装高位水泵→冲孔安装埋设井点管→布置安装总管→井点管与总管连接→安装抽水设备→试抽与检查→正式投入降水程序。
3.1.3井点埋设
（1）测放井点。用钢尺测放井点，定位井管点用竹签插入地下做好标识。
（2）埋设井点。井管为50mm直径PVC管，井管下端为滤管，滤管长0.6m，管壁上钻有φ8mm的星棋状排列滤孔，为避免滤孔堵塞，管壁外包尼龙丝布作为滤网，在滤网外再围一段螺旋形铁丝，将滤网固定在滤管上，防止滤网脱落或下滑，保护滤管。
井点管埋设采用导杆冲枪式水冲法成孔。导杆式冲枪的由高压水泵、两端开口带有变径的镀锌铁管、高压橡胶软管等组成。将冲枪枪口端略插入地面下，开启冲枪水泵，枪口喷射高压水流冲击土体成孔，枪体跟进枪头下沉，一直达到设计孔深。成孔及井管的倾斜度≤50，成孔深度略深于井点管长度，井点管的长度应满足设计要求。水冲法成孔后，关闭冲枪水泵，拔出冲枪，及时将井点管沉放孔中，用砂土将井点管与孔壁之间的缝隙填充密实，以防漏气。该井管埋设结束后进行下一井点管的埋设。
（3）抽水。井管与集水管连接完成后需进行试抽，检查管路是否漏气。抽水真空度宜控制-0.03MPa～-0.06MPa，真空度以真空泵端安装的真空表读数衡量。如管路密闭即可开始抽水。抽出的水通过集水槽流出。有效降低水位至槽低地表面以下0.5m，根据类似工程场地施工经验，抽水时间约一周。
3.1.4降水水位观测
降水的目的是为了满足开挖施工和基础施工的需要，为了便于降水观测，在施工场地内设置1～2眼降水观测井。
3.1.5井点降水系统的维护与保证措施
井点系统运转时，必须有专人操作与维护，通过一看、二听、三摸确保持续有效降水。配备备用真空泵和动力机械设备，一旦设备发生故障，立即换上备用设备保证设备连续运转、降水连续进行。
3.1.6井管与主管连接
主管在井点管处接一变径三通，变径规格同井管，主管的变径端与井管端采用透明软塑管连接，连接时用胶封堵接头孔隙，软塑管两端的连接部位再用薄膜束缚，防止接头漏气影响抽水效果。
轻型井点管网全部安装完毕后进行试抽。当抽水设备运转一切正常后，整个抽水管路无漏气现象，可以投入正常抽水作业。开机后3d后将形成地下降水漏斗，地下水位将至地面以下大于4米，并趋向稳定，强夯工作预计在3天后进行。
3.2强夯处理
强夯也称为动力固结，其原理是依靠夯锤在自由落体过程中的动能转化为冲击能，使地基土在巨大的冲击能作用下，产生很大的动应力和冲击波，致使地基土孔隙压缩，在夯击点周围一定深度（4～10）内产生裂隙，形成良好的排水（气）通道，使土中孔隙水（气）顺利逸出，土体随之固结，从而在有效影响深度范围内使土体密实，已达到提高强度，降低压缩性。
3.2.1施工工法
本工程路基处理采用排水固结的方法处理，固结施工方法采用强夯处理。
施工流程：场地平整→路基测量放样→第一遍夯点放样→第一遍夯点施工→夯坑补填料整平→路基测量放样→第二遍夯点放样→第二遍夯点施工→夯坑补填料整平→路基测量放样→布点→满夯→整平→标高测量→质量验收
3.2.2工程应用
在采用强夯施工之前，应当根据初步选定的强夯参数指标，在工程现场有代表行的施工区域进行试夯，通过对夯后与夯前的测试数据分析对比，检验强夯的效果，从而对强夯参数的指标进行调整和确定。平整场地，施工放样，布置夯击点，各夯击点用红绳绑小石块放置与夯点的中心位置即可。夯机就位，用50米尺量吊绳长度，按照起吊10m高度卡住吊绳，使重锤在起吊10m后能自动松开，自由下落；夯击前测量原地面标高（或相对标高），每击一次都记录本次夯击后的高程（或相对高程），并计算沉降差。测量人员应距离夯击点50m以外，防止溅石飞出造成伤害，同时保证夯击时水准仪受夯击振动影响较小。除记录高程外，一个点夯击完成后还应观察周围土的隆起状况，若隆起较大应及时分析原因，调整夯击参数。夯击应从路基一端边夯边退，以免夯坑回填不及时影响夯击移动。重锤起吊要缓慢平稳，不要晃动过大，以免影响施工安全事故。挂钩工及测量立尺人员必须远离或站在吊机背后一定距离后方可起吊重锤，重锤下落过程中严禁人员靠近，应待落锤后进行操作。第一遍夯击完成后，通过检查井观测地下水位，如地下水位过高，则需进行第二次降水后，再进行第二遍夯击施工；采用同种路基填料进行回填，回填用装载机端料、铺平，必要时可用挖掘机辅助。平整后继续放线，布设夯击点，夯机就位，按上述要求进行第二遍强夯、第三遍强夯。主夯完成后，夯击面平整度较差，表面松散，需进行满夯进行找平、密实。满夯要求基本相同，每点只夯1击，满夯完成后再整平至路床顶面，压路机碾压表面。强夯后检测路基的回弹模量，达到设计要求后，方可进行路基表面填筑碾压，碾压完成后，进行压实度、弯沉试验，试验结果符合设计及规范要求方可进行路面结构施。在雨期施工时应采取措施防止场地积水，导致土质变软，以致出现挤出现象，降低强夯效果。根据总图利用自然地形确定明沟排水方向，按规定挖好明沟排水，以确保施工质量，夯坑积水时应及时排出。对强夯区域及时进行表面碾压，掌握天气变化情况，做到事前预防。强夯施工过程中，应将施工情况以及各类参数等进行详细的记录并整理、存档。
4.结语
针对造船基地条件的特殊地基条件和工程使用要求，选择强夯联合井点降水作为地基处理方法，保证了外场道路工程的顺利实施，针对强夯施工参数、井点降水有效深度控制等，采用静力触探、探地雷达检测、有限元数值模拟、现场观测等多种技术手段进行优化，使地基处理达到预期效果，说明只有对粉细砂道路软基施工的实际情况进行充分的研究分析，才能对症下药，因此必须抓好施工中的每个细节，只有加强路基路面的施工管理，才能确保粉细砂道路软基处理施工的精益求精。项目经验对于滨江、滨海地区船厂、码头及其他承受特殊荷载的场地地基处理有一定的指导意义。
参考文献
[1]黄世秦.浅析强夯法处理粉细砂道路软基的方法【J】.科技致富向导，2010，（26）：77
[2]赵欣.浅谈强夯法处理粉细砂道路软基【J】.民营科技，2010，（3）：170-171
论文作者:武成满
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年7期
论文发表时间:2019/7/12
标签：路基论文; 细砂论文; 道路论文; 工程论文; 地基论文; 填料论文; 场地论文; 《建筑学研究前沿》2019年7期论文;