陈兴艾

(宁波交通工程建设集团有限公司，浙江 宁波 315000)

0 引言

我国东南部沿海地区拥有的海岸线长度达1.8万公里，海域滩涂区因地表无硬壳层，地基承载力低，人员设备进场施工难度大等原因，便道的修建速度缓慢，进而影响到整个工程进度。本文以杭州湾海域滩涂区某高速公路项目为背景，提出了一种采用浅层固化联合钢板路基箱的施工便道技术，并分析实施应用效果。

1 研究背景及意义

浙江杭州湾海域滩涂区地质状况主要为典型的海相沉积深厚软土地基，以粉质黏土、粉砂等地层为主，具有天然含水量高、压缩性高、灵敏度高、触变性高、流变性高、强度低、透水性低“五高二低”的特点，无法满足人员及施工机械的正常使用要求。为了便于现场施工及桥梁建设，保证道路的整体性及稳定性，开展海域滩涂区浅层固化联合钢板路基箱便道施工技术研究及应用，分析钢箱路面荷载作用下人工硬壳层的应力扩散及沉降计算方法，分析不同上覆荷载及动荷载情况下的硬壳层应力反应，研究各种不利因素对固化土材料的作用，是否影响到固化材料的结构和性能，能否满足该固化材料的实际用途、强度等要求。结合项目相关地勘资料及设计资料，分析侧边施工的附加荷载在土中产生的附加应力及侧向位移影响情况。

应用该技术符合我国交通、水利、环保等产业的需求，也是一种资源节能的工程技术，无论是从公路交通事业的发展需求，还是从软土固化研究技术在现有水平发展中迫切需

要解决的问题来看，都具有重要研究和现实意义。

2 技术原理及创新点

2.1 技术原理

海域滩涂区浅层固化联合钢板路基箱便道施工技术的原理，主要是利用浅层就地固化处理技术来提高软土地基的承载能力，并且结合钢板路基箱作为路面磨耗层。

钢板路基箱由正反两面钢板和纵横向钢构骨架组成，能够满足施工车辆、施工机械及作业工人的通行需求，从工作效率角度可合理作业机械化配比，移动方便，降低维护费用，节省作业成本，保证路面通行的稳定。同时，运行车辆轮胎直接与钢板路基箱接触，减小了磨损，对下部土层也起到均匀压实及保护作用。

地基与钢板路基箱之间采用碎石垫层，起到路面平整、抗滑、消除沉降、分散受力等作用。

2.2 主要创新点

项目适用于海域滩涂及软土等地区的新型便道复合结构，可代替传统土石方便道、钢栈桥等方式，能够大幅加快施工进场速度，打开施工作业面。从使用功能、施工工效、施工造价等方面都具有明显的优势。

项目提出适用于海域滩涂区的就地固化处理技术。针对海域滩涂区的地质特性开展固化剂配合比试验研究，提出合适的固化剂选用方法，以及固化处理深度。

项目提出新型装配式路面结构。钢板路基箱作为施工便道路面，能够将表面荷载均匀分散到固化硬壳层，降低其底部的附加应力及水平作用力。钢板路基箱在工厂加工制作而成，铺设方便、速度快，与传统混凝土路面相比，节省了混凝土路面浇筑养护施工时间，大大缩短施工工期。

项目提出一种资源循环利用型的工程技术，实现资源的循环利用，节能环保。采用浅层固化处理方法无需使用大量的填筑材料，减少砂石用量，减少开山采石和河道挖沙。采用钢板路基箱可重复回收利用，周转率高。

3 主要施工工艺

3.1 工艺流程

主要工艺流程为施工放样→场地准备（清表、排水）→场地划分区块→固化剂定量调配→就地固化搅拌施工→整平养护→碎石垫层施工→钢板路基箱安装→后期维护。

3.2 主要施工注意事项

3.2.1 浅层就地固化施工

根据设计图纸对就地固化处理施工范围开展施工放样。在施工边线打入竹片桩并绑上红布或红旗做好标志，并用白灰洒出施工边线。处理区块一般划分为5m×5m，同样用白灰线标识。采用机械清理处理区域内的表层植被、杂物。在处理范围外，开挖临时排水沟渠，可降低土壤内表层水，并对天然水引流外排。

固化剂采用现场集中拌和，应经常性检查固化剂的配合比和喷料速率是否按照既定目标设置。校核固化剂使用记录参数，材料使用量、罐内剩余量、施工时长和施工速率等参数相互验证，如出现异常情况应暂停查明原因。

在地基土搅拌施工中，应随时检查搅拌深度和速率控制，观察固化剂与原土是否混合均匀。每个施工区块间，应保证有不小于5cm的搭接宽度，防止漏拌。固化搅拌完毕后2天～3天，对现场固化区域预压，直接采用挖机搅拌机械的自重预压，然后整平养护。自然养护期一般不小于7天，待固化土强度提高后，平整施工区域场地顶部。处理完毕后检测固化土体的强度和承载力，主要内容有：通过静力触探、十字板试验和荷载板试验原位测试固化土的强度及承载力。

3.2.2 碎石垫层施工

碎石垫层的铺设主要包括基层清理、找平、设标志、摊铺及碾压。施工前，应先检查基础面，清除松弱土或杂物。碎石垫层采用挖机等设备将材料均匀摊铺在预定宽度上，通过中线和边线定位桩控制摊铺层高度（松铺厚度），拉线后人工校正摊铺层顶面平整度，确保在碾压前，摊铺层基本平整。采用压路机碾压，由两侧开始向路中心碾压；碾压遍数一般控制在4遍～6遍；碾压后检测顶面平整度。

3.2.3 钢板路基箱铺设

用装载机将钢板路基箱沿路线纵向排列铺设在整平后的便道上，采用栓钉连接相邻板，使板与板之间连接形成整体。

4 主要材料要求

4.1 固化剂

固化剂的选择应遵循“就地取材、经济合理、保护环境”的原则，其质量应符合《土壤固化外加剂》（CJ/T 486）和《软土固化剂》（CJ/T 526）等有关的规定；固化剂类型和掺量应根据土质性质和室内试验合理选择。水泥应采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不应低于42.5级；粉煤灰应选用不低于国标二级；矿渣微粉应选用不低于国标S95级别；石灰应选用不低于三级的生石灰，材料为粉状或块状、无杂质。

4.2 碎石

碎石垫层，其碎石粒径选用5mm～25mm的细碎石。

4.3 钢板路基箱

钢板路基箱面板材料为热轧钢板，钢板表面带有凸起花纹的钢板，材质牌号为Q235，材料厚度为8mm；面板应使用整块钢板，不允许焊接拼接而成。钢板路基箱底板材料厚度为6mm。钢板路基箱钢内撑材料为热轧槽钢和工字钢，材质牌号为Q235B，材料规格为I12，纵横梁间距0.4m×0.3m。

5 主要研究结论

5.1 海域滩涂地区硬壳层快速形成技术研究结论

就地固化试验段开展静力触探检测，就地固化强度试验及承载力等均为合格，整体质量满足设计要求。根据现场实际检测结果，三种固化剂掺量（7%、9%、11%）基本满足设计要求，强度较稳定。检测结果为：试验段固化7天后，各配比对应的固化土静力触探锥尖阻力最低可达到0.6MPa，满足设计的固化7天0.5MPa的要求；7天后承载力≥72.5kPa，满足设计的固化7天不小于50kPa的要求。

就地固化路段开展平板荷载试验，试验点固化深度1.5m，固化剂掺配比为9%，龄期＞28d。固化地基在加载至最大试验荷载300kN（300kPa）过程中，各级沉降稳定、连续、无突变，累计沉降量分别为20.54mm、13.58mm，固化地基极限承载力均取最大试验荷载值300kPa，对应的固化地基承载力特征值均为150kPa。

5.2 钢板路基箱路面技术研究结论

通过试验及验算揭示了其荷载传递规律和均布荷载作用下硬壳层联合钢箱路面的相互作用及沉降特性。上部荷载通过钢箱路面垂直作用在硬壳层上，联合钢箱荷载通过应力扩散传递至下卧层，应力扩散角一般在28°～45°，就地固化形成的硬壳层具有较高强度，大大降低了沉降量，也减少了不均匀沉降，就地固化加固区的压缩量一般忽略不计。

优化钢板路基箱结构。1.5m×4.5m 钢板路基箱原纵横梁间距为0.8m×0.5m，底板厚10mm。为提高钢板路基箱的承载力，加密纵横梁，间距调整为0.4m×0.3m，考虑钢板路基箱是铺设在固化土上（承载力容许值120kPa～200kPa），底板适当减薄至6mm。经研究分析，8mm厚顶面钢板在12m3混凝土罐车荷载条件下，剪应力、弯矩虽比原方案有较大提高，但仍分别超过规范设计值的15.2%和34%，在实际使用中局部会出现变形，但不影响整块钢板路基箱的使用。

5.3 海域滩涂区施工便道工艺应用结论

总结提炼出一种使用浅层就地固化技术快速形成人工硬壳层，并在人工硬壳层上铺设碎石垫层开展沉降补偿，碎石上铺设钢板路基箱作为便道路基，形成一种可适应多种交通荷载的便道快速修建方法。

海域滩涂地区水域丰富，在动力荷载作用下水容易析出到固化硬壳层顶部，容易产生表面泥泞，影响上部平整度。碎石垫层一方面可以消散掉竖向荷载下产生的超静孔隙水压力，另一方面也能补偿微小的差异沉降，保证上部钢板路基箱的平整。钢板路基箱铺设快速、便捷，能够满足施工车辆、施工机械及作业工人的通行需求。同时，运行车辆轮胎直接与钢板路基箱接触，减小了磨损，对下部土层也起到了均匀压实及保护的作用。便道在使用中总体稳定、无坑洼沉陷等不良情况发生。

5.4 施工便道对既有桥梁桩基的影响分析

施工便道距离既有桥梁桩基10m以内，从基础沉降及桩基受力、变形角度，工况满足施工安全要求。

（1）固化处理越深，地基沉降越小，固化深度1.65m时，便道最大沉降10.44mm。

（2）固化处理越深，桩基竖向沉降越小，固化深度1.65m时，桩基桩顶沉降2.5mm、压缩0.3mm。

（3）固化处理越深，桩基侧向位移越小，固化深度1.65m时，桩基最大水平位移1.42mm。

（4）工况从轴力增加角度，固化深度1.65m时，桩基最大轴力2580kN，最大轴力增量（最大桩侧负摩阻力）507kN。

（5）固化深度越深，桩身弯矩越小，固化深度1.65m时，桩基最大弯矩43.18kN·m（最大拉应力0.055MPa）。

从路基沉降角度，工况满足路基沉降控制指标。固化处理深度1.65m时，3年固结沉降16.69cm。

6 结束语

经过理论研究及实践应用，海域滩涂区浅层固化联合钢板路基箱便道施工技术适用于不同施工环境下的软土地基处理，并确定了固化剂的掺配量和地基固化的处理深度。根据现场实践验证，当地基固化处理深度为1.5m，固化剂掺配比例为9%，地基承载力达到200kPa以上，满足一般施工工况要求。针对需要承受较大施工荷载的特殊工况，地基固化一次性最大处理深度可达到8m，地基承载力最大可达到400kPa～500kPa。地基固化实施后，应及时施工垫层，防止机械设备直接在固化层表面作业，造成磨耗损坏。钢板路基箱将表面荷载均匀分散到固化硬壳层，降低其底部的附加应力及水平作用力，同时钢板路基箱应根据施工工况设计，控制施工荷载下所产生的变型。采用“就地固化+碎石调平层+钢板路基箱”的道路结构，能满足海域滩涂区施工便道的建设要求，且相较其他处理方式施工技术安全可靠，施工过程快速高效、节能环保，具有较为突出的社会经济效益和推广应用前景。