青岛规划中27号线路基处理方案设计

　　摘要：主要论述了由于对于规划中27号线的路基处理方法的比较及处理方案设计。
　　关键词：换填法；塑料排水板强夯工法；真空堆载预压
　　一、工程概况：
　　青岛高新区规划中27号线位于高新区中片区，北侧紧邻原市北排水沟河道，为城市支路，本次设计中27号线，西起高新区创业大道，东至规划中15号线，道路全长1611.67m。道路形式为一块板，车行道宽15m，红线宽度为21m，绿线宽26m。沿线与规划中50号线、规划中13号线等2条道路相交，是高新区一条重要的支路。本次设计规划中27号线起点为创业大道，终点为规划中15号线，全长1611.67m。道路仅两头与现状道路相接处有少量回填，绝大多数路基未回填且处于现状河道范围内，路段两侧无现状建筑。
　　二、地质概况
　　本次设计规划中27号线西起创业大道，东至规划中15号线，现状道路仅两头与现状道路相接处为附近施工开挖、回填影响形成堆土或沟堑，绝大多数均为原地形地貌，并未做处理，且绝大多数处于现状河道范围内，目前尚无产业入住，根据青岛市勘查测绘院提供的地质勘查报告，现按地质年代由新到老、标准地层层序自上而下分述如下：
　　（1）、第四系全新统人工填土层（Q4ml）
　　为便于后续地基处理，本报告将填土按其成分划分为第①1层粗颗粒素填土及第①2层黏性土素填土。
　　第①1层、粗颗粒素填土，该层主要分布于陆上地段。层厚1.00~3.50米，层底标高-0.06~2.25米；褐色，稍湿，稍密，以回填泥质粉砂岩、安山岩风化碎屑为主，混有碎石。该层不均匀程度高，工程性质不稳定，据了解，场区多数地段为近期回填，不经处理不宜作为基础持力层使用，该层可夯性较好。
　　第①2层、黏性土素填土，该层主要分布于陆上地段。层厚0.60~3.50米，层底标高-3.06~1.45米；灰褐~褐色，稍湿~湿，土质不均匀，以回填软塑~可塑状的淤泥质土~粉质黏土为主，混有少量风化碎屑、碎石。该层不均匀程度高，工程性质不稳定，据现场了解，场区为近期回填，不经处理不宜作为基础持力层使用，该层可夯性一般～差。
　　（2）、第四系全新统海相沼泽化层（Q4mh）
　　第⑥层、淤泥质黏土，该层分布广泛。层厚0.90~4.80米，层底标高-3.62~-1.25米。灰黑色～灰色，流塑～软塑，韧性较差，颗粒均匀，手感细腻，含有机质、贝壳碎屑及腐烂植物体，有腥臭味，强度低，具有高压缩性。该层地基承载力特征值fak=60kPa，压缩模量Es1-2=2.8MPa；黏聚力标准值Ck=4.9kPa，内摩擦角标准值Φk=2.8度。
　　（3）、第四系上更新统洪冲积层（Q3al+pl）
　　第⑾层、黏土，该层分布较广泛，局部缺失该层。层厚0.40~5.30米，层底标高-7.80~-1.85米。褐黄色，可塑~硬塑；韧性较好，切面有光泽，见铁锰氧化物及高岭土条带，偶见结核，局部夹有姜石，干强度较高。该层地基承载力特征值fak=240kPa，压缩模量ES1~2=6.4MPa。黏聚力标准值Ck=26.0kPa，内摩擦角标准值Φk=12.1度。
　　（4）、基岩
　　勘察场区内基岩面总体埋深中等，基岩面起伏总体较小。本次勘察揭露深度范围内的基岩主要为白垩系青山群安山岩，局部为白垩系王氏群泥质粉砂岩。由于长期受内外地质营力作用，场区内岩体物理力学性质在空间上发生了不同程度的变化，由上而下形成了物理力学性状各异的风化带。现将各风化带的分布及其物理力学性质分述如下：
　　第○16层、安山岩强风化带，该层分布较广泛，揭露厚度1.00~2.00米，层顶标高-5.82~-1.85米。紫红色，斑状结构，块状构造，以斜长石、角闪石为主要矿物成份，含少量黑云母及辉石，矿物蚀变强烈，长石部分高岭土化，岩芯手搓呈砂土状。该层进行标准贯入试验七次，击数50.0击时的贯入深度为20~25cm。地基承载力特征值fak=450kPa，变形模量E0=25MPa。该带岩体属极破碎的极软岩，岩体基本质量等级Ⅴ级。
　　第○161层、泥质粉砂岩强风化带，该层仅见于32、33号钻孔。揭露厚度1.00～1.50米，层顶标高-7.80～-7.20米。紫红色，泥质、粉砂质结构，层状构造，以黏土矿物为主，岩芯手搓呈土状，局部见碎块状岩芯，手搓易碎。进行标准贯入试验一次，击数为40.0击。地基承载力特征值fak=400kPa。变形模量E0=20MPa。该带岩体属极破碎的极软岩，岩体基本质量等级Ⅴ级。
　　三、路基处理方案比选
　　方案一：分段处理。河道内部分：采用换填法，设置粘土帷幕，排水后直接换填处理。部分回填段：采用塑料排水板强夯工法。两侧现状路口位置：为保护现状管线，采用换填法进行处理，与塑料排水板强夯工法相接位置设置减震沟，避免对现状管线的破坏
　　优点：根据甲方意见及该区域相关道路施工经验，施工时不为雨季，河道水量较小，具备施工条件，且可结合管线一并施工，减少重复开挖的工作量，施工较方便，处理效果可靠，施工较快。缺点：路基处理各工法分段较多，容易在两种工法相接处产生不均匀沉降。处于河道内换填段，若水量较大，施工排水费用较高。
　　具体处理方法：
　　①河道内部分。设置粘土帷幕，阻断河道内水下渗至路基内，排水后进行换填，换填材料采用石渣，深度暂定2.0米，然后在上面分层碾压砂性土至路基设计标高以下0.5米，最后在车行道部分填筑0.5米风化砂分层碾压整平，平均还需回填高度约为3.5米。
　　若现场情况允许，可直接将挖除淤泥质粘土堆至两旁做临时围堰，取消粘土帷幕。
　　
　　
　　②部分已回填段。根据甲方意见及该区域相关道路施工经验，强夯结合塑料排水板的方法，可以加速软土地基内超静孔水压的消散，加速软土地基内孔隙水的排水固结，从而在短时间内降低软土含水量而实现改善其工程性质的目的。设置塑料排水板强夯法，吸收了强夯和排水两者的优点，使两者有机结合并互相充。
　　结合相近道路规划中50号线路基处理方法经现场勘查，该段道路仅靠近创业大道部分回填材料混有块石，其余部分上层杂填土中碎石含量较少，完全可以进行插板施工。施工时应先清表0.5米，并在路基两侧开挖梯形排水沟，用于施工期间及强夯预压期间排水，然后进行排水板施工，排水板间距1.2米，梅花形布置，强夯采用点夯两遍满夯一遍，点夯夯点间距4米，第一遍夯击能1000~1500KN•M；第二遍1500~2000KN•M；满夯夯击能800~1000KN•M，施工前应进行试夯，所有排水板施工完成后，再填筑约50cm砂垫层作为透水层，最后进行管道施工及路基回填。
　　
　　③两侧现状路口位置。在现状管线外约20米位置设置减震沟，将该处采用换填处理，换填材料采用石渣。
　　方案二：整体回填分段处理。该工法与方案一相比，部分回填段及两侧现状路口位置处理方法与方案一相同，仅在河道内部分，处理方式稍有不同,采用先回填做出工作面，然后采用低能量强夯进行处理。
　　优点：整体统一回填分段处理，道路部分全路段均用强夯法处理，在现状河道段不插板，其余段插板，但都使用强夯。不同的处理方式交叉较少，有利于施工统一调配，可以避免不同工法相接处产生不均匀沉降，整体造价较低。缺点：处理效果可能没有直接挖除换填的效果好。
　　具体处理方法：
　　①河道内部分。回填1.5石渣作为工作面，采用低能量强夯，考虑沉降50cm，然后在上面分层碾压砂性土至路基下0.5米，最后在车行道部分填筑0.5米风化砂分层碾压整平，平均还需再回填2.5米。
　　低能量强夯采用点夯两遍满夯一遍，点夯夯点间距4米，第一遍夯击能500~800KN•M；第二遍800~1200KN•M；满夯夯击能500~800KN•M，施工前应进行试夯，最后进行管道施工及路基回填。
　　
　　②部分已回填段及两侧现状路口位置处理方法同方案一。
　　方案三：整体回填统一处理（真空-堆载预压）。根据地质勘查报告，全线淤泥质粘土层分布较均匀，层厚约为1-4米，平均深度约为2.5米，可统一采用真空联合堆载预压法进行处理，避免多种工法衔接时产生不均匀沉降，便于施工。
　　
　　具体处理方法：
　　①路基清表整平。根据最新地形图，路基处在河道内约600米左右。应先将河道内部分回填1.5~2.0米砂性土，做出工作面，其余部分清表整平，整平标高约为1.3~2.2米。②施工粘土帷幕、排水板。③二次整平路基铺设，铺设一层土工布，五层荆耙片，其上铺设工作垫层0.5米，(回填料为风化砂)。④铺设0.3米排水砂垫层并铺设密封膜。⑤堆载预压并根据抽真空，抽真空有效时间约为3个月。
　　可行性：真空预压通过对软土地基设置塑料排水板或砂井等竖向排水通道，在表面铺设砂垫层和水平抽水通道，并在其上覆盖密封膜，然后采用真空泵将膜内气体和水抽出，在膜内外产生约80kpa的气压差，使软土中的水加速排出而达到加固软基的目的。本段填方量较大，堆载预压填料不用卸载可直接作为路基填料施工，具备可行性。
　　优点：整体回填统一处理，可以避免不同工法相接处产生不均匀沉降。处理完成后路基稳定性较好，承载力较高。真空堆载联合预压法，保持处理区域内水位不再上涨，比较有利于地下管线的施工。工艺成熟，可靠性高。缺点：较深处污水管线需重新挖除施工，增大工作量，造价较高，工期稍长。
　　四、方案综合比较
　　处理方法比较
　　序号 处理方法 优点 缺点 工期 路基处理费用（万元）
　　1 方案一
　　（河道段换填） 造价稍高，质量可靠，便于管线施工 处理深度浅，排水困难，排水费用较高 4个月 1766
　　2 方案二
　　（河道段回填石渣后低能量强夯） 不需排水，直接整体回填进行处理，便于施工组织，造价低 低能量强夯后沉降量不宜控制，管线施工稍有困难 3个月 1484
　　3 方案三
　　（真空堆载预压） 地基承载力高，稳定性好 造价高，工期长 6个月以上 1918
　　（注：路基处理费用为处理至路基顶标高，包含回填费用。）
　　因为本工程地段淤泥层较薄，综合考虑各方案的优缺点，推荐采用造价较低的方案二。

《青岛规划中27号线路基处理方案设计》

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