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公路特殊土路基的病害及施工处理技术

2021-04-12龙开东刘伟军

智能城市 2021年14期
关键词:冲器垫层箱梁

龙开东 刘伟军

(湖南路桥建设集团有限责任公司,湖南长沙 410000)

1 工程概况

南阳互通包含南阳互通主线桥和A、B、C、D、E五条匝道,互通内主线桥起止桩号为K144+500~K145+820,长为1 320 m。

互通主线桥桥型布置2×25 m预应力砼小箱梁+(22.6+22.8+22.6)m预应力砼小箱梁+8×25 m预应力砼小箱梁+(38+40+38)m现浇连续箱梁+(23.6+23.8+23.6)m预应力砼小箱梁+12×25 m预应力砼小箱梁。

A、B、C、D、E匝道长2.24 km,匝道道路基宽9 m。B、C、D、E匝道处含4座桥,B匝道BK0+094.459~262.459匝道桥(5×18 m+3×25 m)。

本标段软基处理方式为振冲碎石桩,部分水田、池塘需先挖淤泥排水。处理路段位于南阳互通中,采用矩形布设,圆管涵下采用三排桩处置,桩径500 mm,桩距1.2~1.5 m,桩长9.6~13.2 m。顶面铺设一层砂砾(碎石)垫层,且宽出路基两侧坡脚各50 cm;两侧傍50 cm宽的碎石反滤层,砂垫层顶部铺设一层土工格栅。软基处理方案为超载预压,预压方式为水载预压。

2 挖淤泥排水施工

2.1 测量放样

施工人员完成施工放样,需注意直线和曲线段分别按照20 m和10 m一个断面的间距放出处理宽度边桩,砸入绑有红布条的木桩进行标记,处理宽度要超出设计宽度0.5 m。

2.2 排水、挖除淤泥

池塘排水完成后进行清表工作,清表厚度0.3 m,清表完成后开始开挖淤泥,开挖的腐殖土运送至弃土场作为耕作层进行储存并利用。基槽底部的开挖宽度要稍微大于路堤宽度和放坡宽度,并保证宽出路基边角的宽度超过50 cm。

若工程整体地基基底处在塘、低洼田等相对平坦地带,施工前利用围堰抽水法进行有效防护,保证能将软土淤泥清理干净,确保基底处于无水状态,降低填中掺杂软土的概率,防止因有水碾压造成弹簧或缺陷地基问题。

地下水较高或地表有泉水出露时,应在路基两侧开挖集水槽,底部应比清淤底部至少低1 m,以保证碾压时的干燥。

2.3 回填

(1)采用清除淤泥换填片石处理,施工时从一端往另一端推进,填筑作业采用横断面全宽、纵向分层的方法。

(2)若原始地面存在不平整问题,填筑作业从最低的分层处开始,对填料进行运送时,注意准确控制卸料的密度,按照方格法划分方格,再进行卸料作业。

(3)在完成填筑区段一层的卸料后,借助推土机和挖掘机配合完成平整摊铺,尽可能保证铺面的均匀性,保证后续压路机可均匀碾压,达到既定的效果。

2.4 碾压

(1)换填部分片石采用大型推土机、人工配合回填,用振动压路机碾压时,采用击振力不小于40 t的重型压路机,碾压至不出现弹簧现象和无明显压痕为止。

(2)碾压时,沿路线的纵向进行,遵循先两边后中间的原则,若碾压区域为曲线段,则遵循由内而外原则,按照从低到高、先慢后快的进退式方式进行碾压。

(3)3~3.5 km/h的速度静压一遍,2~2.5 km/h的速度弱振一遍,1.5~1.8 km/h的速度强振三遍。

(4)从第三遍起,每完成一遍压实作业,需要检测一次压实度和测试点高程,并对本次的压实度和松铺系数重新记录、验算。每层回填完毕,经自检合格后,报监理工程师进行现场验收,验收合格且得到监理工程师同意后,开展下一项作业。

3 振冲碎石桩操作方法

(1)桩位布置。

借助全站仪或经纬仪,通过基准桩确定最终的施工范围和桩位基线后,再进行桩点布置,此时可使用可靠、易辨识的标志标记桩点。

(2)设备就位。

对起重机的稳定情况进行检查,同时起吊振冲器,保证其与桩位对准。

(3)水泵及振冲器启动。

先保证供水泵正常开启且运转正常,待振冲器下端的喷水口顺利出水后再启动振冲器,并检查电压、水压及振冲器的空振电流,保证其在正常范围。

(4)振冲造孔。

吊机放下振冲器使其用0.5~2.2 m/min的速度贯入土中,造孔作业过程需要使振冲器保持悬垂状态,确保成孔垂直。出现电机电流值大于额定电流的情况时,最好暂停振冲器下沉或适当减速或将振冲器上提,待电流值下降到标准范围后再继续造孔。造孔深度达到预定值或设计标准,停止作业,并将振冲器上提300~500 mm,针对造孔过程中返出的泥浆和水,利用现有场地做好汇集、围挡和沉淀。

(5)清孔。

造孔作业完成后,存在因返水中含泥量高、孔中有土或孔口被泥土淤塞造成孔径变小的问题时,需要清孔,最简单的方法就是将振冲器提出孔口,保证填料畅通。

(6)成孔验收。

冲孔清孔后,为避免孔内坍塌,应立即验收,并填写相关成孔记录。

(7)填料。

清孔作业完成后立即向孔内填料,通常有间断填料和连续填料两种方式。间断填料时,应提升振冲器至孔口,每往孔内倒0.15~0.5 m3石料,用振冲器振捣一次,如此反复,直到制桩作业完成。连续填料时,要先将冲器停留在距设计孔底300~500 mm的位置,一边向孔内回填石料,一边在振动中提升振冲器,直到制桩作业完成。

(8)振密成桩。

将填入孔中的石料借助振冲器的水平振动力向侧壁土层不断挤压,使填料挤密,直到填料量、留振时间和电流值均满足设计要求。值得注意的是,不管使用哪种类型的填料方式,振密作业都要从孔底开始,以每段300~500 mm的长度逐段自下而上直至桩顶设计标高。成桩后,待振冲器的运转完全停止后,关停供水泵。

(9)检查验收。

成桩结束,通过检查验收后进行垫层铺设。

(10)砂垫层铺设。

振冲碎石桩施工完成并通过检查验收后,在桩顶上铺设40~80 cm厚砂砾垫层,全部处理范围均采用20 t振动压路机重叠轨迹碾压至少两遍。

(11)土工格栅铺设。

在砂垫层上铺土工格栅一层,一般路段采用伸长率小于10%的聚乙烯土工格栅,桥头段采用伸长率大于4%的双向钢塑土工格栅。

4 软土地基路面时的常见病害

4.1 软土地基强度低

若软土地基的抗剪强度达不到行业标准或工程设计要求,其便无法有效承担路堤及路面外荷载,此时部分软土地基或其整体就会出现剪切破坏问题,造成路堤失稳和塌方。

4.2 路基不均匀沉降

路基工程出现不均匀沉降问题,不但会对工程外形造成影响,还会在工程投用后限制车辆通行效率。造成这种问题的原因很多,但施工时未按标准处理过渡段和软土地基是较为重要的影响因素。软土地基和路桥过渡段的稳定性不佳,无法承受过大荷载,车辆荷载的反复作用,极易出现路基的不均匀沉降。此外,施工单位因赶工期控制不好软土地基与过渡段的施工质量,导致钻孔深度未达标准,施工结束交付运营后,经不同载重车辆反复碾压,引起不均匀沉降问题。

4.3 边坡滑塌

边坡塌滑也属于易发问题,塌方和滑坡是其最常见的两种破坏形式。塌方指边坡整体下移引发的路基变形问题,降水和施工不当是主要原因;滑坡指边坡土体向下出现整体滑动现象,主要原因为考虑沿线基本情况不全面,未及时采取有效的质量控制措施。

5 公路软土地基实施处理的方案

5.1 挤淤砂石

公路工程施工时,若施工区域处于湖塘、河底等积水洼地,较适宜使用挤淤砂石的处理方式,包括抛石和砂碎石的挤淤两种方式。

针对塘水抽干困难、地下水位较高、厚度较薄、表层无硬壳、片石能沉入表面以下的软土地基,也比较适用挤淤砂石的处方式。但需要注意,由于不同区域具有不相等的沉降程度,在挤淤砂石时,易使得路堤下方的残余软土在竣工之后出现沉降不均匀的情况[1]。为了有效控制此问题,必须在施工时对砂石挤淤施工流程严格规范和监督检查,从根本上控制好砂石挤淤施工的质量,保证项目的整体质量。

5.2 表层处理

一般情况下,在软土地基的处理中,表层处理法是使用频率最高的一种方法,不仅操作简单,还能够有效减少投资额度,但在实际施工的过程中,应结合软基情况进行选择和使用。

砂垫层法是最常用的表层处理方式,其原理是在软土表层铺垫好一层砂料,借助压力作用降低软土地基中土壤的含水量,促使其加速凝固,但此方法只适合较矮的路堤使用,对于硬壳较薄的路基软土层、软土表面渗透性很低等情况也比较适用。

5.3 增强边坡抗滑性能

(1)合理布置抗滑桩。

在布置抗滑桩时,综合考虑施工区域水文及环境条件、滑坡土体含水率、滑坡土体性等多种因素,确定合理的桩位间距,以提高施工效果。

(2)控制抗滑桩施工质量。

在保证抗滑桩施工工作按步骤和标准进行的基础上,对混凝土施工和支护质量的控制引起足够重视,有效促进抗滑桩质量和施工效果的提升,使其发挥最大作用,保证边坡的抗滑性。

6 结语

综上所述,路基施工作为高速公路施工的基础工作,也是高速公路安全运营的基础保障,设计及施工人员应当对路基的设计施工进行科学设计、合理施工,加强施工过程的质量控制,尽可能地减少路基通病的发生。存在路基危害时采取有效措施进行处理,确保路基的施工质量,不断总结路基施工经验,推动特殊路基的施工技术不断进步与完善。

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