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浅析处治公路高填方路基下沉的措施

2012-12-29朱琳柳甜

中国新技术新产品 2012年12期
关键词:填方路基固化剂路堤

朱琳 柳甜

(1、陕西省宝鸡市公路管理局金渭公路管理段,陕西 宝鸡 721006;2、西安中交公路岩土有限责任公司,陕西 西安 710075)

1 高填方路病害的形式

由于公路路基水文、地质情况复杂,又暴露在野外环境中,路基的密度与自身固结都需要时间,且常年受重复荷载的作用,因此,高填方路基在施工中或完工后的车辆运行阶段发生的病害较多,常见的有以下几种:路基整体下沉或局部沉陷;路基纵横向开裂;路基滑动或者边坡坍滑。

2 高填方路基下沉的主要原因

2.1 工程地质原因

工程地质不良,泥沼软基丰富的地段填筑路段,由于地表土壤密度小,压缩变形大,承载能力低,当路堤填料不断增加时,原地面土壤容易压缩沉降和挤压移位,地基的压缩变形致使路堤随之沉降或开裂。

2.2 路基填料原因

如果路基填料土质差,填料中混进了种植土、腐殖土或泥沼土等劣质土,由于这类土壤中有机物含量多,抗水性差,强度低,路堤将出现塑性变形或沉陷破坏。尤其是膨胀土,这种土遇水膨胀软化,风干收缩开裂,固体稳定性差,用作填料时随着土壤中水分的挥发,收缩开裂尤为严重,对路堤的整体结构危害极大。

2.3 施工方面原因

路基分层填筑时,未按要求压实工艺碾压或压实机具陈旧,效率低,路基的压实度不均匀或随意加厚铺筑厚度。按规定的碾压遍数压实时,压实度达不到规范要求,当填筑到设计标高时,必然产生累计沉降变形,在重复荷载与填料自重作用下产生下沉。

2.4 设计方面原因

因条件限制,路线必须通过复杂山区时,设计按一般路基设计,为进行高路堤稳定性验算对路基作特殊设计,施工图中对施工工艺、填料、设计沉降量未特殊说明。

2.5 路基排水原因

路基排水的任务是将路基工作区的土基含水量降低到一定的范围,土基含水量过大,排水不良会引起土质松软、边坡坍塌、堤身沉陷或滑动以及产生冻害等。

3 处理路基下沉的措施

高填方路基在施工和工程完工后由于自然环境的影响和汽车的荷载重复作用,会出现一些路基病害,引起路基的整体下沉或局部沉陷,甚至使边坡坍塌,影响高速公路的正常使用。降低公路的评定等级。因此,为了保证公路的正常使用,对高填方路基出现的严重病害必须采取行之有效的处理方法,以使路基处于良好的技术状态。下面介绍几种处治措施,以供处理路基病害时参考。

3.1 换土复填法。因填筑土质不符合要求而出现的路基下沉但面积不大且深度不深的病害,采用换土复填法是一种简便快捷的方法。此法是将原路基出现病害部分的土挖去,更换新的、符合规范要求的土。一般采用级配较好的砂砾土,塑性指数满足规范要求的亚粘土为宜。回填时,挖补面积要扩大,且逐层挖成台阶状,由下向上逐层填筑,然后碾压密实,压实度要求高出原路基压实度1~2个百分点为宜。使用这种方法只需掌握好路基的填筑方法即可。没有复杂的技术要求。

3.2 固化剂法。在高填方土路基的下沉中,如果更换路基填料受到限制,且填料数量不大时,可在原填料中掺人一定品种和数量的固化剂来处理病害。固化剂作为一种特殊的建筑材料,其不同的物理性质和化学成分解决了不同土质的类别、特点和固化方法。路用材料固化剂从形态上看,可以分为固态和液态两大类;从化学成分上看,可分为主固化剂和助固化剂两大部分。其中固体粉状固化剂中主固化剂以石膏、石灰、水泥为主,助固化剂采用高聚物如聚丙烯酰氨,聚丙烯酸或含有活性基因的有机化合物;液态状固化剂中主固化剂多采用水玻璃,助固化剂则采用各种无机盐,如碳酸镁、碳酸钙等。前者与土混合加压,适合于表层或浅土层的固化:后者使用时,则采用特殊工艺将浆液注入土中使土固结,适合于深层土的固结。

3.3 粉喷桩法。对于10m 以内的路基下沉病害,采用粉喷桩加固技术是较为理想的一种方法。

粉喷桩处理软基土是通过专门的机械,将粉体固化剂喷出后,在地基深处就地与软土强制搅拌。利用固化剂和软土之间新发生的一系列物理化学反应,在原地基中形成强度、刚度较大的桩体,同时也使桩周土体性质得到改善,桩体与桩间土体形成复合地基,共同承载外荷载。

3.4 灌浆法。灌浆法是利用液压、气压或电化学原理,通过注浆管将浆液均匀地注入地层中,浆液以填充、渗透和挤密等方式占据土粒间或岩石裂缝中的空间,经人工控制一定时间后,浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性能好的“结石体”。

4 高填方路基下沉的主要预防措施

高填方路基由于填筑工程量大,原地貌、地形复杂,工程施工完成后,一旦出现下沉、开裂、滑移等质量病害,难以彻底处治,因此,这类路基施工时,采取预防措施非常关键,常见的工程预防措施如下:

4.1 施工前的准备

4.1.1 开工前,应在全面熟悉设计文件的基础上,进行现场核对的施工调查。

4.1.2 根据现场收集到的情况以及核实的工程数量.按工期要求、施工难易和人员、设备、材料准备情况,编制实施性的施工组织设计计划。

4.1.3 做好征地拆迁、场地清理工作。

4.1.4 做好排水设施。应事先做好截水沟、排水沟等排水及防渗设施。特别是多雨地区和雨季施工更要加强这方面的工作。

4.2 路基填料宜选用级配较好的粗粒土如砂砾土等,用不同填料填筑路基时应分层填筑,每一水平层应采用同类级配料。液限指数大于50、塑性指数大于26的土以及含水量超标的土,不得填筑。严禁使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾和腐殖土等填筑路基。

4.3 填土路基应分层填筑,用透水性不良的土填筑路堤时,应控制其含水量在最佳压实含水量的±2%之内。分层的最大松铺厚度不超过30cm,路基顶面最后一层最小压实度不应小于8cm。如原地面不平,应由最低处分层填筑,每一填筑层均应符合压实度规定要求。

4.4 填石路基石料强度不应小于15M pa,且石料的最大粒径不宜超过层厚的2/3。应分层填筑,分层压实,分层松铺厚度不宜大于50cm,并使用大功率的振动压路机进行碾压。路槽顶层填料粒径不应大于10cm。

4.5 土石混填路基石块的最大料径不宜超过层厚的2/3,当所含石料为软质岩时,石料最大料径不得超过压实层厚。路基应分层填筑,分层压实,分层松铺厚度不宜大于40cm。当混合料中石料含量超过70%,应先铺填大石块,大面向下,设置平稳,再铺小石块、石渣或石屑嵌缝找平。当混合料中石料含量小于70%,土石混填,但应避免硬质石块集中。路槽顶层填料粒径不应大于10cm。

4.6 填土路基原地面纵坡大于12%的地段,可采用纵向分层法施工,沿纵向分层,逐层填压密实。

4.7 高填方路基基底范围内地表土层有树根草皮或腐殖土时,应予清除。地表水或地下水影响路基稳定时,应采取拦截、引排等措施,或在路堤底填筑不易风化的片石、碎石或砂砾等透水性材料。路堤基底为耕作土或松散土时,必须作好填前碾压,其压实度要求不低于重型压实标准的93%。

如果严格采取以上施工处理措施,可以肯定,困扰我国多年的公路高填筑路基沉降问题,将会在很大程度上得到缓解或解决。

[1] 陈炳志,王清标.压密注浆工艺在公路路基处理中的应用探讨[J].西部探矿工程,2006(7).

[2] 龚明华,刘世亮.巫艳高填方路基纵向裂缝成因及压浆处理技术探讨[M].宜春学院学报(自然科学版),2005(6).

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