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公路扩建路基差异性沉降控制

2021-01-25

四川水泥 2021年7期
关键词:土工填料碾压

金 燕

(杭州市临安区交通运输综合行政执法队 311300)

西方国家在设计公路时,会选择安插中央分隔带,若是还要扩建,则改建中央分隔带便能够符合交通发展需求。我国在初期扩建公路较为困难,扩建公路是以原公路作为基础,向两侧或者一侧延伸,导致使用年限、施工工艺和材料在新、旧道路上产生不同,进而使新老路基产生不均匀沉降,因此探究公路扩建路基差异性沉降分析有着重要的作用。

1 工程概况

本文是以某公路扩建项目为例,此公路全长为30km,地基土有80%为软土,此段公路的交通量超出预测。在扩建规划公路时,针对各路段实施多种扩建方式,按照交通情况实施不同车道扩建计划。此公路地段复杂,无论使用何种方式均会消耗高昂的造价成本,同时操作困难。因此结合本案例阐述公路扩建存在的问题和解决措施,为今后研究提供参照。在扩建原有公路的基础上,可像某侧或某两侧扩建,此种方法会使新道路和原道路在施工工艺、路基设计上产生差异,从而出现了不均匀情况,这也是扩建公路常遇到的问题。在实际设计过程中,需要控制不均匀沉降在指定的范围内,从而避免公路产生病害,使公路能够安全的运行。

2 阐述公路路基产生沉降差异的因素

结合案例阐述公路新路基和旧路基出现沉降的原因,从而实施有效的解决措施,使新旧路基间的沉降差异达到最小化,让人们安全运行。

2.1 新旧路基不协调

由于地基强度弱,弹性模量小,新路基和旧路基会由于增加上部荷载,出现沉降。旧路基的地基在形成新路基后会产生固结沉降,新路基地基刚进行沉降,沉降量大。新旧路基间受填料种类、压实情况、修路条件等因素的影响,使扩建路基的完成效率下降。现有公路经过通车运营,已被压实,但新路基在完成后中,便会有沉降变形的情况出现。新填路基地基需要经过一段时间方可完成固结沉降。填料性质是由荷载作用所影响,因此可能会有不协调、变形的情况出现。公路工程施工时拼接路基方法繁琐,有着较高的技术难度,通常在结合处容易产生质量问题,主要体现在边坡清度不符合要求、压实度底低、设计要求和台阶尺寸不符合等。路基补强未设置土工格账,同时隔栅和土地间未咬合,隔栅在路基中的长度少,此些情况均无法发挥出隔栅的补强作用。结合处的填土质量差,在填土中若是还有杂质,在微生物作用下杂质会腐烂,致使路基土出现空洞或松软的情况,进而导致路基出现沉陷变形。

2.2 新路基压实度不符合施工标准

通常情况下,新路基压实工期少,压实指标不符合就旧路基压实指标,因此无法使新路基压实度和旧路基压实度匹配在一起,两者间差异较大,从而出现差异沉降,甚至路基两侧会出现纵向裂缝。实际路基路面结合处施工中,将当前的地质情况及原有建设结构充分考虑,通车后也会有反射裂缝出现在路面中,而压实度不足产生的原因可能是由于施工技术水平和条件有限,或者是施工进度和安全的影响,要是施工在短时间内无法碾压,则新路基压实度度不符合标准。或者是新路基压实度有受含水率影响,未把控到位,导致压实结果不符合要求。填方施工若想安全进行,则可能会有压实不足的情况出现。因此需要实际测量确定旧道路的坐标,对实施计划以及重建计划进行对比,相关参数与原公路进行仔细比较,结合当前自然条件因素确定施工手段,以此将布局进行良好的规划,要求改扩建后功能符合预期要求。

2.3 路基填料和刚度不连续

我国公对路基有着严格的标准,要明确防控填料标准,但由于自然因素和人为因素的影响,可能会是路基不符合相关标准的情况。山区公路建设和平原地区公路建设存在的着差异,山区公路的路基填料是使用隧道掘进或路堑开挖儿。平原地区公路建设的路基填料使用的是土壤中的土,因此路基填料度性质差异较大。在分层压实路基时,填料的粒径小,可能会产生收缩现象,无法压实软弱杂质。若是荷载作用时间长,则在小区域会有差异沉降变形产生,甚至可能会有路面沉陷的情况出现。路基填料性质有着差异。填料有着膨胀性,则在渗水作用下,产生凹陷和隆起的情况,致使路面出现凹凸不平。路面结构宽度适中,为实现横向排水的目的地,应制定详细计划,构筑物和土体刚度有着较大的差异,如果是两者受相同外力作用后,可能会产生不同的变形。混凝土刚度大,土体容易出现差异沉降,甚至是路基变形。据有关结果可知,一些路段虽然产生差异,沉降现象不明显,但速度受力作用,则可能会让路基和路面出现拉力,致使路基和路基上层被破坏,出现路面开裂,常见的现象是桥头跳车[1]。

3 新旧路基施工内容

新老路基处理拼接部分是解决差异沉降的有效方式,只有将当前的地质情况及原有建设结构充分考虑,处理好结合部位,才能够避免后续施工时产生纵向裂缝,加速公路扩建的质量,提高公路改扩建的效果[2]。

第一,将距离原路基侧边坡坡面加宽的表面填土挖出,挖出厚度大约为30cm,并且在硬路肩和土路肩的交接处,挖出原路基填土,根据1:1开挖即可;第二,在开挖老路基后,若是衔接处有较多的水量,则对路基土进行晾晒和翻起。处理路基土后再进行填筑,施工单位应根据设计要求加宽路面,并在其一侧开挖台阶,台阶的地面纵坡角度应在3%左右。新路基要实施分层填筑,压层数越多越好,碾压的松铺厚度应低于30cm,确保碾压的压深度。在路基两侧扩建时,可实施双侧开挖法,确保原路基能够受益均匀,同步碾压;第三,在扩建原路基时也要抬高原路基。对原路边坡进行分层填筑和开挖,并且在加宽区域铺设一定高度的材料,保证对加高区域进行填筑和分层压实处理;第四,在铺筑路基时应实施分段铺筑,在纵向衔接区域可实施错缝搭接和层间咬合的方式,此做法能够避免出现层间通缝。在施工时,若有工期紧或者同时铺筑的情况,可能会导致进度不统一,阶梯法应运而生。阶梯法可在工作完成后进行下一层的填筑,多段的端头不可进行填筑,便于在连接时能够进行错缝搭接;第五,为保证衔接的完整性,在台阶处可铺设土工隔栅,使用U形钉将土工隔栅固定新路基在完成填筑的二分一下后,可对全宽路基进行冲击碾压,碾压速度应低于每小时12km。若是某路段无法开展冲击碾压,则在路基顶面的衔缝处开展强夯处理,从而有效连接新旧路基[3]。

4 优化控制路基差异沉降策略

针对路基产生的差异沉降问题,制定有效的解决策略。

4.1 路基拼宽策略

第一,正常路基。新路基施工的填料大多数是和原填料有着相同的性质,同时稳定性和强度可能接近或可超出原填料。新旧路基间有着拼接位置,因此需要挖出老路基台阶,台阶宽度应大于1m。同时要进行增强补牙处理,除结合面外两米以上,确保衔接部位填料有着密实性,能够正确的检测拼接部位。路基拼接可选择土工合成材料,从而加强铺设的效果;第二,陡坡路堤和高陆地。在开展陡坡路堤和高路堤施工时,需要选择轻质填料,并与土工合成材料融合进行加工操作,增加压湿度,避免出现沉降性差异。在设计施工时,应根据边坡等级增加路基的稳定性。路基底部也要放置土工合成材料,加强稳定。若是陡坡路堤和高路堤拼接,则路堤需要验算自身的稳定性以及两者间的稳定性。验算方法可实施不平衡推理法,安全指数为1.3。在拼接时不可随意的拆除目前的坡角支撑,坡脚填筑过程要选择小型机具夯实结构物,并且优化处理排水设计。在拼宽时要开展动态监测工作,结合实际要求监测路段和点位。监测方法应根据拼宽操作选择;第三,软土路基。在调查现有公路稳定性和整体沉降的情况后,要开展综合评价。根据稳定性原则,特殊设计拼宽区域的软土路基。两侧进行拼宽时,若是地质发生变化,则又进行分幅处理。软基拼宽路基沉降控制在处理后的沉降桥头小于5cm,通道和涵洞要小于10cm,路段低于15cm,控制差异沉降的横坡度增加量应低于0.5%。相邻路段如果是有差异沉降出现,则纵坡变化量要小于0.4%,在施工运营时,路基的安全指数应满足设计标准;第四,加强处理低填路基。公路所处位置若是降雨量丰富,则应确保路面施工含水量满足正常标准,不可有过湿或潮湿的情况出现。或者对填入高路段可实时换填防治措施。地下水含量丰富,在此地段的道路两侧要设置盲沟,保证道路碎石的垫层和盲沟间存在联系。使用换填的填料应选择碎石土,并且确保填料粒径小于10cm,在换填垫层的位置要加强工艺夯实[4]。

4.2 新路基和旧路基拼接

为使新路基和旧路基之间更加协调,避免有纵向或开裂的情况出现。在填筑路基前,要先将防护结构拆除,并且处理原路基边坡超出30m的清坡,防止因受灾、风化等作用强度较低的问题而降低施工建设质量,在保证施工质量的基础上降低施工成本。对基地处进行冲击碾压,验收标准需要超出压实度的1%,注意拓宽的参数及材料应用,以此为建设提供数据支持。

4.3 地基处理策略

第一,正常地基。根据工程实际建设图纸与竣工文件,要求施工人员明确图纸中所有的标注内容,拼宽路基拆除原公路的边沟,并且开展开挖台阶和清表工作,两者同时进行。然后进行碾压填平操作,员工路边沟扩建处的基底压实度应超出91%。为保证基底压实度符合标准,可实施冲压机碾压。碾压范围通常是底层台阶内侧置后坡角外3m处,如果周围有对于地震敏感的管线、房屋或者构造物,则不可以使用冲压机碾压的方式,需要选择夯实机。在夯实周围需要挖出隔震沟,为避免新路基和旧路基之间有不均匀沉降的情况出现,在完成夯实和冲压后,均需要铺设一层土工格栅,同时放入到台阶内缘中。

第二,特殊地基。若是在扩建路基的工程有不良地积土产生,比如常见的软弱土或湿陷性黄土,则可能会影响到现有路基结构,因此需要有效处理不良地基土,处理包括土质路段的路基处理与粉煤灰路段处理,路段开挖后及时喷洒M7.5的水泥砂浆,避免影响到新建路基段。合理把控新路路基和旧路基,可能会产生差异沉降,甚至会使路面有纵向开裂的情况出现。在处理软基时,要考虑行驶安全服务水平。软基处理对差异沉降控制以及路面结构的稳定性有着更严格的标准。在处理软基时,要注意地形条件、地质条件等多原因。处理软基时,通常会使用加固法或复合地基法,复合地基法是调整桩长、桩间距,从而控制路基的差异沉降,由于施工中公路是正常开放,因此施工段实施复合地基法更有效。此方法能让施工便利,有效控制地基的变形[5]。

5 结束语

综上所述,以公路扩建新路基和旧路基产生的不均匀沉降作为出发点,分析公路扩建施工存在的问题,并制定有效的解决措施。路基差异沉降出现的原因,应结合实际工程情况,对土工合成材料、填筑施工等内容进行分析,选择合适的路基差异沉降控制技术,确保控制差异沉降的效果更理想,从而推动公路建设的发展,同时为扩建工程路基提供参照。

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