软弱土地区轨道交通站场路基施工技术
时间：2023-04-21 14:00:02 来源：千叶帆 本文已影响人
李成军
（中铁十一局集团第六工程有限公司，湖北襄阳 441000）
城市轨道交通站场的地基建设质量要求高，地基承载力不足时易导致建筑结构失稳。城市轨道交通站场施工发生于软土地区时，需采取科学的施工技术加以处理，改善软土承载性能弱的问题，为后续工程建设工作的顺利开展打下坚实的基础。在此行业现状下，亟须加强对软弱土地区路基施工技术的探索，凭借技术优势保证软基处理效果。
2.1 透水性差，含水量高
软土路基由松软土、沙土、黏土等组成，孔隙较大，软基内部缺乏密实性，受外部荷载作用易失稳塌陷。软土路基的含水量普遍在40%以上，同时软基自身的透水性较差，整体质量较重，进一步加剧在承受荷载作用时的失稳现象，赋存在软基内的水由于受力挤压而向外流出，周边建筑材料易由于软基内水的流出而遭到污染，且不利于路基的高效排水。
2.2 受力状态缺乏均匀性
在同一路段，受土质密度及土壤强度的影响，普遍存在多个不同的受力体系，受力不均迫使建设于软基上方的路面结构严重失衡，土壤的基本性质也易受到影响。加之车辆荷载及其他因素的作用，受力不均匀的结构在不同时段的具体表现存在差异，稳定性控制难度偏高。
2.3 荷载承受能力偏弱
切实提高道路的承载性能是保证车辆安全通行的重要前提，但软土路基的荷载承受能力有限，直接于该处开展建设工作时面临施工难度增加、成型道路结构稳定性不足等问题，伴随道路内部结构沉降现象，随时间的延长，道路变形幅度逐步增加，严重影响车辆的通行安全。同时，针对道路变形采取处理措施时将耗费较多的资源，影响项目的经济效益[1]。
2.4 抗剪性能不足
软土路基的透水性差、含水量高，排水难度较大，孔隙大且松散的软弱土层缺乏稳定性，由于不足以抵抗外部剪切力的作用而偏离原有的正常形态，可见软基逐步显现出由内向外变形和偏移的问题，工程质量欠佳，针对质量缺陷进行处理时面临成本偏高的局限性，对施工质量、经济效益均产生不良影响。
某轨道交通停车场工程，站场路基面积为249 600 m2，路基填筑土石方约395 800 m3。其中，停车场站场的路基基底有沟渠、水塘等，场地为典型软弱土地质，黑土含大量黑色有机质及腐质物，组成成分复杂，缺乏稳定性，未经处理而直接建设道路时易引发结构失稳沉陷病害。针对软土地区的特殊性，联合采取抽除积水、清除淤泥、分层回填等措施，以改善现场地基条件差的状况，为路基本体的填筑打下坚实的基础。
施工现场原地面为软弱原土地基，根据地基沉降精准控制、地基承载力显著提高的站场工程建设要求，从应用效果可靠性、施工便捷性、成本可控性多个方面做对比分析，最终采用碾压法和换土砂垫层法处理软土地基。
在原设计方案中，场内水塘沟底处理采取的是沟底清淤、分层回填的方法。但施工现场信息反馈结果显示，首条水塘沟清淤后沟底土质软弱，分布缺乏均匀性，承载性能不足，直接回填土方并不能从根本上改善现有土质状况。经多方论证后，对沟底处理方法加以优化，即增设厚度约为50 cm的建筑碎石层，以期通过此结构层的建设提高水塘沟底的承载力。具体操作要点如下：
1）以换填、改变土体性质的方法处理水塘区域：抽排水塘底部的地下水，填筑碎石沟底，初步提高沟底的承载性能；
分层回填石灰改良土并逐层碾压，直至与原地面标高齐平为止，回填土碾压密度≥0.93。
2）加强对原土地基的碾压，机械设备采用重型振动碾压机，先整平再碾压，要求密实度≥0.93。
3）经过对水塘和原地面的处理后，根据填土密度≥0.93的要求施工路基砂垫层和路基填土层[2]。
4）车库外平过道地基的承载性能偏弱，以设置PHC管桩的方法加以处理；
用水泥土搅拌桩加固过渡段地基，改变地基原有状态，以便停车场站场与车库平顺衔接，为列车的平稳运行提供保障。
考虑到停车场占地面积大的特点，采取“化整为零”的策略，分阶段有序施工地基，有效把控各部分的施工质量。
1）将场地划分为7个小区域，修筑临时施工便道。尽可能利用原有村道和机耕道路，提高现有资源的利用水平，减少工程施工量；
于施工便道两侧开挖临时排水沟，避免水对便道产生冲刷作用；
水塘清表深度按30 cm控制。
2）针对现场的明沟、河塘等采取处理措施，再分层回填至原地面标高。
3）将场地原地面划分为多个区域，分区段碾压平整。
4）车库前的地基缺乏稳定性，做加固处理。
5）安排站场、路基砂垫层的施工，分层碾压，保证每层有足够的平整性和密实性。
水塘底部分布大量淤泥，利用挖掘机清理干净，启用水泵高效抽排水，排水量较大或排水效果差时，采取井点降水措施，直至基底无积水为止。清淤至原状土，分层回填C组填料（细粒土含量大余30%）细粒土，单层厚度控制在30 cm，达到原地面标高后，填筑路基本体结构[3]。
6.1 水塘回填施工流程
基本流程为：测量放样→筑坝围堰→抽水→清淤→开挖台阶→回填沟底碎石→分层回填。
6.2 清淤、沟底碎石处理
水塘、水塘等处存在积水，为减小水对地基的影响，利用水泵高效抽除；
挖掘机清淤至原状土，保证淤泥、腐殖土及各类垃圾均得到有效的清理；
开挖岸坡，形成台阶。回填时加强对地下水位的控制，避免碎石垫层内渗入地下水。沿水塘壁开挖台阶，沟底回填50 cm厚的建筑碎石，再安排碾压，经此处理后提高沟底土体的承载力，随后以分层的方法逐步回填土。
6.3 细粒土的回填
在河塘堤岸开挖向内倾斜的台阶，高度为20 cm，宽度＞30 cm，具体如图1所示。清淤部位的含水量较高，设置积水槽并利用水泵高效排水，直至基底无积水为止。沟底碎石处理到位后，分层回填C组填料细粒土，厚度约为30 cm。铺设到位后，依次用推土机初平、平地机精平，使铺设材料有足够的平整性。
图1 水塘分层开挖填筑示意图
在分层填筑施工方式下，逐层采取质量控制措施，要求各层表面保持平整，设约为2%的施工横坡，以便水的高效流动。回填后安排碾压，要求密实度≥0.93。
以机械为主、人工为辅的方法填筑停车场路基，基本流程为：现场清表→原地面碾压→铺设土工格栅→填筑（砂垫层、石灰土）。为顺利完成路基填筑作业，提前选取具有代表性的路段组织试验，明确具有可行性的机械设备、施工参数等，给路基施工提供引导。
7.1 路基试验
路基施工前先安排试验，根据现场施工情况检验施工机械设备、组合工序、参数各方面的可行性，针对不足之处进行优化，最终确定一套适宜的路基施工方案，以便大面积路基施工的顺利进行。试验后，需确定如下内容：最佳松铺厚度、摊铺和压实的机械设备组合方案、最佳碾压遍数、压路机运行速度等。在明确路基施工方案后，正式施工阶段严格依据方案要求进行，未经许可不得随意更改。
7.2 土工格栅铺设、砂垫层填筑
站场路基填方采取回填原土并碾压的方法，为避免地下毛细水对路基产生影响，于基底铺设1层土工格栅，隔断水向上渗透的路径。材料方面，采用经编复合土工格栅，纵向、横向的延伸率＜24%，纵向、横向的抗拉强度＞60 kN/m。路基基底设厚度为0.5 m的中粗砂垫层，垫层中间增设1层土工格栅。布设到位的土工格栅需保持平整，沿线路纵向的搭接长度不少于0.2 m，每隔1.5~2.0 m用扎丝捆牢土工格栅。经过土工格栅的规范设置后，有利于提高路基的稳定性。土工格栅铺设后的48 h内铺填料覆盖，上覆厚度不少于0.2 m的填土，从两侧开始压实，逐步向中间区域推进。站场路基处理示意图如图2所示。
图2 站场路基处理示意图
以铺设土工格栅、施作砂垫层的方法联合处理站场路基基底，显著提高基底土体的稳定性，使建设成型的基底有较高的承载性能，有利于道路后续建设工作的顺利开展。
7.3 石灰土的填筑
站场路基本体填筑C组填料细粒土，分层填筑，单层厚度20~30cm，逐层填筑、碾压。填筑所用C组填料细粒土中掺入石灰，填筑前组织石灰掺量试验，确定石灰掺入比例为5%~15%，具体掺量根据液限灵活控制。局部以15%的掺量掺入石灰后仍无法达到液限要求时，采取晾晒土料的方法，待实测液限结果合理后方可用于填筑。
灰土在现场按比例掺加石灰，安排2~4 d的闷土处理后再运至现场，拌和整平并碾压。灰土闷料时间达到要求后，利用拌和机粉碎拌和，将灰土均匀摊铺到位，做平整和碾压处理，借助机械设备提供的外部作用力促使灰土稳定成型。灰土填筑、碾压过程中加强含水量检测，含水量偏高时灰土呈湿润状态，缺乏稳定性，需做多次翻晒和粉碎处理，将灰土的含水量稳定在指定范围内，同时颗粒直径不超过设计要求（2.5 cm）。在灰土含水量的控制中，尽可能使实测结果接近最佳含水量，以便施工的有效进行。每层填土碾压前，先将填筑至现场的材料整平并高效压实，提高填筑材料的密实度。
综上所述，在轨道交通站场建设过程中经常会遇到软弱土地基。如果不使用适当的施工技术进行处理，可能会导致严重的后果，本文结合具体工程实例，详细探讨了软弱土地区轨道交通场站场路基施工技术要点，以避免不同地质情况下路基沉降不均匀现象，增加路基稳定性，保障轨道交通站场工程施工质量。
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