公路路基防護與加固技術(shù)探討
2015-12-29
公路路基在施工和使用過程中會長時間的暴漏在空氣當中，在自然環(huán)境、巖土變化等因素的影響下，路基會發(fā)生物理、力學上的變化，導致路基的穩(wěn)定性受到很大的影響，路基的質(zhì)量大打折扣，更會導致各類公路病害的產(chǎn)生。因此，最好公路路基防護與加固工作對于公路建設來說具有重要意義。在這一方面應該從路基設計入手，綜合考慮路基位置、橫斷面尺寸、巖土組成等方面的因素，在此基礎上從保證路基的強度與穩(wěn)定性的角度出發(fā)采取針對性的防護與加固措施，以有效的減少各類公路病害的發(fā)生。
1路基防護
1.1 坡面防護
保護路基邊坡表面盡可能免受沖刷和侵蝕，同時減輕濕度及溫差變化對邊坡的影響程度，從而提高路基邊坡整體的穩(wěn)定性，是坡面保護的主要目的。要實現(xiàn)這一防護目的，需借助特定的設施，比如噴漿、石砌護面等工程防護設施和樹木、草皮等植物防護設施。對上述設施而言，從生命屬性的角度區(qū)分，前者屬無生命防護范疇，后者則屬有生命防護的范疇。工程應用效果顯示，有生命防護設施在改善路容和保障邊坡穩(wěn)定方面發(fā)揮的作用遠勝于無生命防護設施，這也正是前者更受青睞的原因所在。下面，對兩種防護設施分別進行詳細概述。
?。?） 工程防護。工程防護適用于植物防護無施展空間的場合，石砌護坡、護面墻和砂漿抹面等是其主要實現(xiàn)形式?？偟膩碚f，各自有其適用空間，共同承擔著重要的防護任務。舉例而言，石砌護坡一般用于暴雨集中地區(qū)及重要路段的防護，起減輕坡面受沖刷程度的作用；護面墻因具有不承受除自重外的其它載荷的優(yōu)點，因而多用于對較破碎挖方邊坡和各種封閉軟質(zhì)巖層的防護；至于砂漿抹面，石質(zhì)挖方坡面是其最佳適用對象。通常在應用過程中，為增強防護效果，多在砂漿中添加適量鹵水鹽，這是因為鹵水鹽一方面可加速抹面硬化速度，另一方面可避免抹面開裂。
?。?） 植物防護。相比于工程防護，植物防護的有益效果更為突出，具體表現(xiàn)為：①可協(xié)調(diào)環(huán)境，調(diào)節(jié)邊坡土的溫度和濕度；②能穩(wěn)定和固結(jié)邊坡的功用。尤其是對于邊坡較為平緩且小坡高的土質(zhì)坡面，植物防護通常是首選且極為有效的防護措施。
植物防護功用的發(fā)揮需依賴樹木和草皮等載體。具體來說，前者主要適用于河灘堤岸邊的防護，起促使泥沙淤積，降低水流速、減緩沖刷的作用。在特定情況下，即樹木密集成林時，還可改變水流方向和流量，阻沙防雪。后者主要應用于土質(zhì)適宜種草、邊坡陡直度不低于1：1且地面徑流速度低于0.5m/s的邊坡防護。當邊坡較陡且坡面受沖刷嚴重時，須結(jié)合水流速及坡度等參數(shù)條件，選擇性采取平行于坡面平鋪和水平疊鋪的方式。當坡面與水平面近乎垂直時，可采用片石鋪砌成拱式邊框或方格，再于方格或邊框中鋪設草皮的方式。
1.2 沖刷防護
河灘路堤、橋頭引道和沿河濱海路堤及路基邊旁堤岸的防護是沖刷防護的最佳適用對象。此類堤岸因常年受流水沖刷和侵蝕嚴重，極易造成路基失穩(wěn)、邊坡塌陷，因而采取沖刷防護方式最為合適。依照所采用的防護與加固設施的不同，沖刷防護與加固設施又分直接和間接兩類。
?。?） 直接防護。直接防護細分又包含石砌防護、植物防護、拋石防護和石籠防護等類型。其中，石砌防護和植物防護與前文所述的坡面防護原理類似，在此不過多概述，重點介紹后兩者。拋石防護是在坡腳處設置護腳。因拋石具有不受制于氣候條件且可在路基沉實前施工，因而賦予了拋石防護諸多突出優(yōu)點。概括來說，該種方式主要適用于水流速介于3m/s至5m/s之間且無法采用石砌防護和植物防護的情況。但當水流速超過5m/s時，則須采用石籠防護，特定條件下（即便于就地取材時）亦可采用其衍伸方式――竹籠防護。
?。?） 間接防護。區(qū)別于直接防護，間接防護是通過設置導治結(jié)構(gòu)物改變水流的方向，從而以間接方式減緩乃至消除水流對堤岸的直接破壞作用。這當中，發(fā)揮核心作用的是導治結(jié)構(gòu)物，多數(shù)情況下，其實體為壩，如格壩、丁壩等。需強調(diào)的一點是，導治結(jié)構(gòu)物的布置是工程成敗的關(guān)鍵所在。為此，要保證導治結(jié)構(gòu)物功能的最佳化發(fā)揮，必須綜合考慮現(xiàn)場的實際情況，如地質(zhì)條件、施工條件和河道狀況等進行合理布設。
2路基加固方法及其施工要點
公路路基施工是一項系統(tǒng)工程，需要考慮地質(zhì)條件、巖土的特性、變形機理、荷載條件、加固方案的成熟性等，地基處理費用占總投資約20%～30%，所以選擇科學合理的地基加固處理方案是公路修建的關(guān)鍵課題。
2.1機械碾壓法
作為一種最常見的路基壓實加固方法，機械碾壓法還可以結(jié)合其他方法加固路基。施工過程中，在一定的含水量范圍內(nèi)，采用壓路機、羊足碾、平碾或其他碾壓機械在路基表面來回碾壓，利用機械自重把松散的路基土壓實加固，以充分發(fā)揮路基巖土的強度和穩(wěn)定性，增大路基巖土的不透水性，減少路基在服務荷載作用下產(chǎn)生的沉降。公路填方應從最低處開始，用壓路機采用“薄填、慢駛、多次”的方法碾壓，填土厚度不得超過30 cm，壓實遍數(shù)不少于6遍，以保證層間的接合，當土層表面太干時，灑水濕潤，使其含水量量達到最佳水平。
2.2動力固結(jié)法
動力固結(jié)法俗稱強夯法，有別于靜力固結(jié)法，施工時通過8t～30t的重錘采用8m～20m的落距（最高可達40m）自由落下沖擊路基，巨大的沖擊能量，使土體產(chǎn)生強烈的應力，從而導致土中孔隙壓縮， 使土中孔隙水（氣）順利逸出，從而在一定深度范圍內(nèi)提高土基強度。強夯施工前，在現(xiàn)場有代表性的場地上進行試夯，以便最厚校正工程采用的各項夯實參數(shù)；確定夯前地面高程，用推土機平整場地；對強夯振動可能會產(chǎn)生影響的特殊建筑物或精密儀器，要采取相應的防震措施。
2.3樁基加固法
樁基加固法是利用相應的機械制孔設備在路基中鉆孔，填入配比好的加固料制成樁，樁和地基土構(gòu)成復合地基。樁和土體共同作用，地基承載力在一定程度上得到提高。根據(jù)填入鉆孔中加固料不同而分為擠密砂樁、碎石樁、生石灰樁等。
在擠密砂樁的施工過程中，應避免產(chǎn)生地面隆起和側(cè)向擠出，這種情況一般發(fā)生在砂樁設置于約束力很小的超軟土層中，當發(fā)生這種情況時，可采用砂和角礫摩擦力較大的回填材料或間隔擠密的方法；在碎石樁的施工過程中，樁體填料的粒徑應小于8cm，頂部鋪以0.5m～1.0m厚的碎石墊層，使基地應力分布均勻，還能作為排水通道；對于生石灰樁的施工，生石灰吸收大量的水，導致樁周圍軟土中含水量降低，使土的物理、力學性能和結(jié)構(gòu)都得到改善，在沉降要求嚴格的情況下采用。
2.4注漿法
此方法是利用氣壓、液壓或電化學原理，以充填、滲透和擠密等方式排除土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，使?jié){料、巖土料，裂隙膠結(jié)成一個整體，提高路基的穩(wěn)定性和強度。目前最常用的注漿方法有壓密注漿、滲透注漿、噴射注漿、劈裂注漿。在注漿法的施工工藝過程中，要注重注漿次序，一般從外圍進行圍、堵、截，內(nèi)部進行充填壓實，為使?jié){液滲透均勻，注漿段長不宜太長。開始注漿時，采用較小的注漿壓力，隨著漿液的流動，水泥顆粒逐漸沉淀增加了漿液流動阻力，最后增加到最終注漿壓力。
3結(jié)語
路基要發(fā)揮其作用， 必須具備足夠的強度和穩(wěn)定性。天然狀態(tài)下的路基填料結(jié)構(gòu)松散， 強度與穩(wěn)定性都較差， 很難滿足道路行車和氣候荷載的作用要求， 因此， 對路基必須予以人工再次壓實， 也就是進行必要的加固， 使其達到設計要求的強度與穩(wěn)定性指標。
