關(guān)于我國公路施工中路基加固技術(shù)的探討
2016-01-25
公路主體工程的路基，它是按照路線位置和一定技術(shù)要求修筑的帶狀構(gòu)造物，承受路面?zhèn)鱽淼暮奢d，所以它即是線路的主體又是路面的基礎(chǔ)。其質(zhì)量好壞，直接影響公路的使用品質(zhì)。
一、公路路基缺陷的基本類型
1、路堤的沉陷
路堤的沉陷表現(xiàn)為路基的表面發(fā)生豎向的位移，分為堤身下陷和地基下沉導(dǎo)致的路堤下陷。
2、路基邊坡的坍方
路基病害的最普遍的路基病害就是路基邊坡的坍方和脫落，路基的辯駁坍方可分為剝落、崩坍、碎落、滑坍及塌坍等。剝落的發(fā)生部位主要在挖方邊坡表面。碎落比剝落的危害程度要更大，它是巖石碎塊的一種剝落現(xiàn)象，向下滾落的時(shí)候呈塊狀碎屑順著坡面向下滾落。當(dāng)落下的巖石直徑大于40CM時(shí)，這種碎落現(xiàn)象就稱為落石?；囊?guī)模和危害程度都比碎落要大，它是路基邊坡的土體或者巖石，順著一定的滑動(dòng)面整體向下滑動(dòng)，可能引發(fā)嚴(yán)重的堵車。崩坍與滑坍一樣危害都非常大，區(qū)別就在于崩坍沒有固定的滑動(dòng)面，坡腳線以下地基并沒有發(fā)生移動(dòng)，而崩坍的每個(gè)部分相對(duì)的位置確實(shí)完全打亂的。塌坍與崩塌在形態(tài)上是相似的，只是變形的速度相對(duì)來說較慢，翻滾現(xiàn)象很少出現(xiàn)。
3、路基沿山坡滑動(dòng)
如果山坡比較陡峭，路基有可能會(huì)閑著原地面出面整體或者局部的向下移動(dòng)。這種情況很少出現(xiàn)，但是絕對(duì)不能夠忽視，也應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的加固措施，以確保路基的穩(wěn)定性。
4、特殊地質(zhì)水文情況下發(fā)生的毀壞
公路如果處在不良的地質(zhì)和水文地帶上，或者遇到了嚴(yán)重的自然災(zāi)害，都能引起路基結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞。
二、公路路基缺陷發(fā)生的主要原因
1、地質(zhì)地形的缺陷
公路的承載力會(huì)因?yàn)楣饭こ趟幍囟蔚牡孛姹容^軟弱加上地質(zhì)條件也不好，會(huì)達(dá)不到相應(yīng)的公路建設(shè)要求。尤其在泥沼、劣質(zhì)土、流沙等這些地面軟弱的地段，在填筑之前如果沒有進(jìn)行嚴(yán)密的壓實(shí)，同時(shí)也沒有進(jìn)行換土的話，勢(shì)必地基的處理就不夠到位，由此公路建設(shè)的要求也就和地基的實(shí)際壓實(shí)度不相符合。地基的實(shí)際壓實(shí)度不夠的情況下，地面的土壤在受到應(yīng)力的情況下就會(huì)發(fā)生移位或者下沉，繼而形成路基的沉陷。
2、公路路基填料
如果公路建設(shè)所處地段的土壤是腐殖土、泥沼土等劣質(zhì)土，或者有大量的凍土、大塊土等混合土壤，那這些路段就需要進(jìn)行補(bǔ)充路基填料。這些補(bǔ)充填石材料如果性質(zhì)不相同、規(guī)格不均勻、大小不相等，那么在填充時(shí)就會(huì)出現(xiàn)堆積混亂的現(xiàn)象，一旦混亂推擠那么填料之間的空隙就會(huì)相應(yīng)的增大，導(dǎo)致相應(yīng)的傾向約束性能就較差。一旦路面存在負(fù)荷，存在空隙的填料就會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)的趨勢(shì)，結(jié)構(gòu)也就遭到一定程度的破壞，公路路基強(qiáng)度也就大幅減弱最終就會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)公路路基的沉陷。
3、環(huán)境和氣候
公路所在地域的環(huán)境和氣候也會(huì)對(duì)路基的沉陷產(chǎn)生一定的影響，包括降雨量大小、積雪冰凍、干旱洪水等自然災(zāi)害。有些公路所處的地段排水性能較差，導(dǎo)致了大量積水的不斷往路基下滲，這就使得路面下方的毛細(xì)水位上升。當(dāng)環(huán)境的溫差非常大時(shí)，勢(shì)必會(huì)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)造成破壞，降低土壤的強(qiáng)度，引起公路路堤不同程度得下沉，繼而導(dǎo)致公路路基的沉陷。
4、水文條件
一般在公路路基設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)考慮到防水和排水的問題，但現(xiàn)實(shí)中往往路基和邊坡的防水和排水效果都不太理想，這主要是由設(shè)計(jì)理念的差距和節(jié)約資金等原因造成的。當(dāng)公路投入使用后，毛細(xì)水不斷上升集聚、雨水下滲等原因?qū)е逻吰聝?nèi)部填料的強(qiáng)度降低，填方路基整體承載能力降低就會(huì)導(dǎo)致路基邊坡失穩(wěn)。
5、公路施工不當(dāng)導(dǎo)致的缺陷
公路路基需要恰當(dāng)?shù)膲簩?shí)機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)操作，并且要嚴(yán)格按照操作程序和要求進(jìn)行壓實(shí)機(jī)械的操作。為了保證路基的穩(wěn)定性，公路路基的壓實(shí)度必須符合并且應(yīng)該滿足公路建設(shè)中對(duì)路基的壓實(shí)度要求。但是在實(shí)際的施工操作中，存在一定的認(rèn)識(shí)程度不夠，對(duì)路基的壓實(shí)度缺乏足夠的重視，從而沒有按照相應(yīng)的規(guī)范進(jìn)行操作，導(dǎo)致公路路基的沉陷。
三、公路路基沉陷的加固技術(shù)分析
1、高填路堤下沉加固技術(shù)
1.1換填土復(fù)填法
由于填料不符合規(guī)范而導(dǎo)致的路基下沉，其下沉面積較小且深度較淺時(shí)，采用換填土復(fù)填法比較合適。這種方法的具體操作中就是挖出原來路基中存在病害的部分，將浮土完全清除，再整平碾壓達(dá)到壓實(shí)度要求后，用符合規(guī)范的填料進(jìn)行回填操作。填料通常采用級(jí)配較好的砂礫土，塑性指數(shù)滿足規(guī)范要求的亞粘土最合適。進(jìn)行回填操作時(shí)時(shí)，必須擴(kuò)大挖補(bǔ)面積，且逐層挖成臺(tái)階狀，逐層由上往下進(jìn)行填筑，同時(shí)要進(jìn)行碾壓密實(shí)，壓實(shí)度要求比原路基壓實(shí)高1%-2%比較適宜。這種方法只要掌握好路基的填筑方法即可，沒有復(fù)雜的技術(shù)要求。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，并且操作起來也方便快捷。
1.2固化劑法
現(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)高填路下沉的狀況，有時(shí)會(huì)更換路基填料會(huì)受到一定限制，并且填筑料的數(shù)量也較小時(shí)，此時(shí)就不宜采用換填土復(fù)填法，而應(yīng)該采用在原填料中摻入固化劑的方法。這中方法通過實(shí)踐證明實(shí)施效果比較好，在很多公路上已經(jīng)成功應(yīng)用。固化劑是一種特殊的建筑材料，固化劑的物理性質(zhì)和化學(xué)成分不同，類別、固化方法和特點(diǎn)也就不盡相同。按照形態(tài)將路用材料固化劑進(jìn)行分類可以分為固態(tài)和液態(tài)兩種；按照化學(xué)成分的構(gòu)成不同，路用材料固化劑可分為主固化劑和助固化劑兩種。其中固體粉狀固化劑中主固化劑主要是石灰、水泥、石膏，助固化劑主要為高聚物，包括聚丙烯酞氨、聚丙烯酸或具有活性基的有機(jī)化合物；液態(tài)固化劑中主固化劑主要是水玻璃，助固化劑主要各種無機(jī)鹽、碳酸鈣、如碳酸鎂等。固體固化劑主要用于表層和淺層的固化，一般與土混合加壓；液態(tài)固化劑主要用于深土層的固結(jié)，操作中工藝特殊，將漿液注入土中使土固結(jié)。
1.3粉噴樁法
對(duì)于10m以內(nèi)路基下沉病害采用粉噴樁加固技術(shù)是一種比較合適的處理方法。粉噴樁處理軟基土是通過專門的機(jī)械將粉體固化劑噴出后在地基深處就地與軟土強(qiáng)制攪拌，固化劑和軟土之間新發(fā)生的一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，在原地基中形成強(qiáng)度與剛度較大的樁體，繼而改善樁體周圍的土壤性質(zhì)，通過粉噴樁法，樁間土體和樁提就構(gòu)成了復(fù)合地基，這樣它們就能共同承擔(dān)外荷載，減少公路路基的負(fù)荷承載。使用粉噴樁法加固路基，必須對(duì)路基病害情況進(jìn)行充分的調(diào)查研究，對(duì)粉噴樁施工的設(shè)計(jì)必須要認(rèn)真謹(jǐn)慎，設(shè)計(jì)中考慮的參數(shù)包括樁徑、樁身強(qiáng)度、樁距、固化劑摻入量等等，施工過程中也要嚴(yán)格掌握固化劑摻入量、粉噴樁齡期、土樣含水量、混合料攪拌的均勻性。在實(shí)際的施工中必須要注意幾個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)：第一，施工中必須嚴(yán)格按粉噴樁施工規(guī)范，嚴(yán)格掌握鉆機(jī)的就位、鉆進(jìn)、停鉆、提升、停噴、重復(fù)的工藝流程。第二。嚴(yán)格控制粉噴樁的質(zhì)量。粉噴樁處理軟基屬隱蔽工程，通常是晝夜連續(xù)施工，必須嚴(yán)格控制粉噴樁的質(zhì)量，內(nèi)容包括樁距、樁位檢查，逐樁控制噴粉量、樁長等。
1.4注漿法
灌漿法適用于路基下沉的面積很大，深度很深的路基。灌漿的形式包括劈裂注漿、滲透注漿、噴射注漿、壓密注漿等四種形式。高填路堤是山區(qū)高速公路以高填路居多，路基的填料一般都是路基附近的挖方段，主要是碎石土。高填路堤由于受多種客觀因素的限制，經(jīng)常路基邊緣的壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求，投入使用后就會(huì)路基的穩(wěn)定性就會(huì)收到影響，就會(huì)對(duì)行車安全造成不良影響。用灌漿法施工時(shí)，給水泥漿液一定的壓力，將其填充在路基孔隙中，繼而形成新的結(jié)石體。這樣就能夠增加路基強(qiáng)度，對(duì)于提高路基穩(wěn)定性發(fā)揮良好的作用。灌漿的壓力直接決定了漿液的擴(kuò)散能力，因此針對(duì)路基的填充原料和形態(tài)的不同，采用的灌漿壓力也就不相同。灌漿壓力由以下幾個(gè)因素決定，包括路基的強(qiáng)度、密實(shí)度、初始?jí)毫?、灌漿的位置、鉆孔深度、及操作規(guī)程等。由于決定灌漿壓力的這些因素要準(zhǔn)確的預(yù)知存在很大的難度，要通過現(xiàn)場(chǎng)的勘查試驗(yàn)才能最終確定。
2、路基邊坡加固技術(shù)
2.1注漿加固
當(dāng)邊坡坡體較破碎、節(jié)理裂隙較發(fā)育時(shí)，可采用壓力注漿這一手段，對(duì)邊坡坡體進(jìn)行加固。灌漿液在壓力的作用下，通過鉆孔壁周圍切割的節(jié)理裂隙向四周滲透，將原來松散的土?；蛄严赌z結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能好和化學(xué)穩(wěn)定性好的結(jié)構(gòu)整體；通過砂漿柱對(duì)破碎邊坡巖土起的螺栓連接作用能提高坡體整體性及穩(wěn)定性。注漿加固可對(duì)邊坡起到深層加固的作用。
2.2錨桿加固
當(dāng)邊坡坡體破碎，或邊坡地層軟弱時(shí)，可打入一定數(shù)量的錨桿，對(duì)邊坡進(jìn)行加固。錨桿加固邊坡的機(jī)理相當(dāng)于螺栓的作用。錨桿加固為一種中淺層加固手段。
2.3土釘加固
對(duì)于軟質(zhì)巖石邊坡或土質(zhì)邊坡，可向坡體內(nèi)打入足夠數(shù)量的土釘，對(duì)邊坡起到加固作用。土釘加固邊坡的機(jī)理類似于群錨的作用。土釘加固是一種淺層邊坡加固技術(shù)，它的特點(diǎn)是：“短”而“密”。土釘加固與錨桿加固在施工工藝上是非常相似的，只是在具體的計(jì)算理論上存在一定的差異。
2.4預(yù)應(yīng)力錨索加固
當(dāng)邊坡較高、坡體可能的潛在破裂面位置較深時(shí)，預(yù)應(yīng)力錨索不失為一種較好的深層加固手段。預(yù)應(yīng)力錨桿用來加固邊坡工程其加固原理就是給是邊坡體設(shè)定一個(gè)假想滑動(dòng)面，滑動(dòng)面以上的錨桿部分與孔壁之間無粘結(jié)力為自由段，滑動(dòng)面下面的錨索體與孔壁粘結(jié)在一起稱為錨固段。通過錨桿錨固段和端頭錨固結(jié)構(gòu)提供的抗拔力及錨桿的抗剪能力，達(dá)到穩(wěn)定邊坡的效果。
四、結(jié)束語
總之，在路基施工時(shí)一定要嚴(yán)格按照規(guī)范設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，采用新方法、新技術(shù)，根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的措施。同時(shí)，防治公路路基沉陷問題，鞏固公路路基，在較高等級(jí)的公路建設(shè)里，可以保證公路的使用的質(zhì)量，從而提高投資的收益，收到非常好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
