土工格室在蓄洪区安全建设撤退道路工程软基路段的应用

2012-08-07尚俊伟石英杰

治淮 2012年6期

尚俊伟石英杰欧勇

土工格室作为一种新型的合成材料，是一种由高密度聚乙烯或聚丙烯共聚物经强力焊接而形成的立体网状结构体，具有强度高、刚度大、耐老化、适应性强等特点，其在提高填土承受动荷载以及路基防护等方面均有较大的功效，在笔者所参与设计的蓄洪区安全建设撤退道路工程软基处理中取得了良好的加固效果。

一、工程概况

淮河流域的的行（蓄）洪区众多，其中撤退道路工程作为安全建设工程的重要组成部分，为圩区和移民区群众正常生产、生活提供交通出行服务。撤退道路地质特点为道路两侧坑塘分布较多、沿线局部有冲沟，坑塘及冲沟底部多有软弱土层。土层含水量较大，且局部有弱膨胀性，容易形成弹簧土。以下介绍土工格室在城东湖蓄洪区某标段工程中处理软基路段的实际应用所取得的成功经验，供类似工程参考。

该标段为利用原路基进行改建路段，桩号1+122两侧30m范围内原勘探资料持力层为（3）层粉质粘土、重粉质壤土。工程在路基进行碾压后不久出现较为严重的弹簧土现象，沿车辙出现0.2～0.3m的沉降差。施工开挖发现原道路为经过处理的淤泥质土，厚度约2.0～3.0m。经分析，该层土含水量大，地基承载力低，在车轮荷载碾压和振动力的作用下，出现了较大沉降变形。此外道路两侧为湖区的鱼塘，在公路施工中，虽然部分水塘地段做了清淤处理，但是如果处理不彻底或回填料控制不好，还会人为形成相对软弱土层。在回填后，由于地表水和地下水自然排泄困难，也容易使路基产生不均匀沉降，甚至路面开裂。

为保持路面结构的安全，需对该段软弱地基进行加固处理。根据以往工程经验，需将该路段的软弱基层彻底清除，然后回填好土压实。但考虑该路段淤泥层较厚，且两侧鱼塘分布，水位较高，如要完全将淤泥开挖，需在两侧鱼塘设置围堰或抽水放空鱼塘，两者施工工期都较长，施工难度相对较大，经济效益不佳。为了降低施工难度并提高施工速度，经过比选，设计采用土工格室对该路段软弱路基进行处理，以便控制不均匀沉降。

二、加固软弱路基的工作机理

通过相关实验和理论分析，证明土工格室的作用机理主要包括侧向约束作用、网兜效应以及摩擦作用。土工格室主要是通过格室内充填的砂、碎石等填充物的相互作用来构成具有强大的侧向限制和较大刚度的柔性结构层，约束土体的侧向变形，提高土体的整体刚度，从而增强路基的强度和稳定性。

三、具体设计要求

该设计采用土工格室+碎石垫层双层布置，每层格室均高100mm，下层碎石垫层厚300mm，上层碎石垫层厚200mm。这种设计路基开挖深度仅90cm，远小于该段路基的淤泥层厚度，只需将两侧鱼塘水位略降至设计高程下满足施工即可，不会对鱼塘造成额外损失。先铺筑碎石垫层可以提供一个施工平台，保证土工格室发挥作用。因为在软弱路基上施工时，汽车和压路机等施工机械不能直接行走，因此只能采用向前推进的办法，先在软基顶面铺设一定厚度的碎石垫层，用推土机等向前推平。如果不设置这样的垫层，直接将土工格室铺垫在软基顶面，则在填料压实的过程中，势必会将格室压入软基中，不仅影响填料的压实，且会影响土工格室发挥相应的作用。另由于格室中的填料为碎石，可以使土工格室加固层形成一个水平排水通道，加快路基中孔隙水压力的消散，使路基加速固结，减小不均匀沉降。横断面设计详见图1。

土工格室性能指标要求：选用GS-100-400型土工格室，高度100mm，焊接间距400mm，片材厚度≥1.0mm。格室材料拉伸强度≥20MPa，拉伸模量≥650MPa，常温焊接剥离强度>100N/cm，低温脆化温度小于<-50℃，整体连接强度≥220 N/cm，格式片屈服强度≥18MPa；格室填筑碎石最大颗粒不大于3.75cm，颗粒粒径大小应均匀，含泥量不大于3%。

图1 横断面设计详图

注意事项：（1）土工格室间应可靠连接，碎石填料应分层压实，第一层铺筑土工格室和上部碎石垫层后压实，第二层在铺筑上部土工格室和碎石垫层后压实，压实度要求不小于0.94。（2）填料时要求低卸、慢上，严禁高举倾落，且不能直接将料卸至格室上，要边卸边填料，整平。（3）碎石垫层未铺格室前，垫层不得当施工便道使用，以免车辙使垫层形成弹簧泥，不利于上部格室的施工；格室未填料前严禁机械设备行驶。