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高速公路常見病害處理
2011-07-21 來源:
一、概述

    國內(nèi)修建高速公路起步較晚,修建高速公路的水平、經(jīng)驗(yàn)有限,在修建和設(shè)計(jì)時(shí)難免存在不足,在已通車的或正在建設(shè)中的高速公路上由于各種因素的影響,大多數(shù)或多或少都存在著病害,它直接影響著高速公路的質(zhì)量或正常運(yùn)營,有些嚴(yán)重病害,直接威脅著高速公路運(yùn)行車輛的安全,造成一些不必要的損失,同時(shí)也給日常養(yǎng)護(hù)、維修工作帶來許多麻煩。到目前為止,對于高速公路路面、路基、通道、橋梁等病害的處理方法并不多,多數(shù)是沿襲低等級公路的養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)、設(shè)備、方法,這些無法滿足高速公路的要求,因而,怎樣快速、安全、經(jīng)濟(jì)、且不影響正常運(yùn)行的處理病害的科學(xué)方法和研究是高速公路建設(shè)、管理、養(yǎng)護(hù)的重大難題,也是迫在眉捷需要解決的問題。在全國范圍內(nèi)各省、自治區(qū)的高速公路不同程度地均存在著不同類型的病害,其類型大體分為路面開裂、下沉、脫空、錯(cuò)臺(tái)、路基的下沉、變形及通道、橋頭的沉降等。這些病害如不及時(shí)處理就會(huì)進(jìn)一步惡化,并形成惡性循環(huán)。例如我省已建成通車的高速公路路面裂縫、沉陷極為嚴(yán)重,最大沉陷量達(dá)十幾厘米;甚至部分砼路面多處開裂、沉陷,局部路面脫寬。其它路段也存在類似病害。有關(guān)部門曾采用傳統(tǒng)的開挖換料回填方法處理后再重新鋪筑路面,或采用即沉即鋪法等處理,由于沒有從根本上徹底消除隱患,其效果不甚明顯,處理后病害繼續(xù)發(fā)展、惡化。橋頭、通道臺(tái)背開挖后重新?lián)Q料回填,有的臺(tái)背并在淺層采用水泥混凝土回填,但病害仍繼續(xù)發(fā)展。為此應(yīng)用注漿(注漿法)加固處理公路路面(路基)、機(jī)場道面、地基病害,從而為病害處理創(chuàng)出一條行之有效的科學(xué)方法。

    注漿法是指利用液壓、氣壓和電化學(xué)原理,通過注漿管將漿液均勻地注入地層中,漿液以填充、滲透、擠密等方式,擠出土體顆粒或巖石裂隙中的水份和空氣后占據(jù)其位置,經(jīng)人工控制一定時(shí)間后,漿液將原來松散的土?;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)石體”。

    注漿法處理地基的設(shè)計(jì)方法已趨于成熟,因注漿漿液種類、加固目的不同也有許多不同的方法,但基本步驟大致相同。對于公路路基注漿加固與一般地基加固又有所不同,對于高速公路路堤、橋頭、通道臺(tái)背多為高填方法地段,在路基兩側(cè)均有較高的臨空面,因而對于設(shè)計(jì)、施工又有著其特殊性,依據(jù)我省幾條高速公路上注漿加固的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)方法總結(jié)如下。

    二、病害類型的劃分

    根據(jù)路基、路面發(fā)生裂縫、脫空、沉陷的現(xiàn)象,對于病害路段進(jìn)行鉆孔取樣、地質(zhì)勘探等檢測,分析發(fā)生病害的原因及病害的主要類型,從而進(jìn)一步明確注漿加固的原則,綜合分析注漿法處理的可行性、可靠性、穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性。

    從省內(nèi)已通車的幾條高速公路發(fā)生病害的情況來看,病害的類型主要分為以下幾類:

    ①、路基沉陷;

    ②、路面裂縫、脫空;

    ③、橋頭、通道臺(tái)背下沉、錯(cuò)臺(tái);

    ④、路基土中有空洞、洞穴。

    高速公路病害路段進(jìn)行鉆孔取樣、地質(zhì)雷達(dá)勘測、高密度電法等檢測方法綜合分析認(rèn)為造成路基、路面發(fā)生病害的原因歸納為以下幾點(diǎn):

    (1)路基壓實(shí)度小;(2)填土本身含水量大;(3)行車荷載的作用;(4)路面整體強(qiáng)度低;(5)地表空洞、洞穴處理不徹底。

    1、加固設(shè)計(jì)的方法

    ①、設(shè)計(jì)內(nèi)容

    注漿加固公路路基病害的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括材料的選擇、配合比例的確定、注漿量的估算、孔位布置形式及深度、注漿方法、注漿壓力以及質(zhì)量控制措施和檢測方法的選擇。

    (1)注漿材料及配合比;(2)注漿參數(shù);(3)注漿量計(jì)算。

    2、設(shè)計(jì)步驟

    (1)柔性路面路基加固設(shè)計(jì);(2)加固深度設(shè)計(jì);(3)加固半徑的確定;(4)注漿壓力;(5)注漿孔位的布置;(6)材料的調(diào)查;(7)編制預(yù)算;(8)剛性路面路基加固、路面抬升設(shè)計(jì)。

    三、橋頭、通道臺(tái)背加固設(shè)計(jì)

    橋頭、通道臺(tái)背發(fā)生路基下沉、裂縫等病害一般均由于填土疏松所致,有時(shí)伴有大范圍的路面脫空,不同之處在于漿液的組成設(shè)計(jì)和孔位布置、注漿壓力等,分別敘述如下:

    ①漿液配合比設(shè)計(jì)

    用于填充土體空隙的漿液強(qiáng)度要求并不嚴(yán)格,要求流動(dòng)性稍大,析水率小,漿體中粉煤灰含量可多一些,水泥:粉煤灰=1:1,在實(shí)踐中我們多用的比例為:水泥:粉煤灰=1:1,水料比可為1.0左右。

    ②孔位布置

    在橋頭布設(shè)注漿孔時(shí)注漿半徑應(yīng)小一點(diǎn),取0.5­—0.75米范圍,采取定量注漿法,即:對每一注漿孔達(dá)到一定量后停止注漿,這樣可以防止因橋頭填土過于疏松造成漿體損失過多。若橋頭錐坡砌好之后,注漿半徑可稍大一點(diǎn),半徑可取為0.75­—1.0米,因此布設(shè)橋頭注漿孔時(shí)越靠近橋頭孔距越小,隨著距橋頭距離的增加孔距也可增大。孔位布置可以是梅花形或者是矩形,一般多采取梅花形孔位。施工流程—單管注漿—孔位布置—鉆機(jī)定位—成孔—鉆桿提出—插入注漿管—封孔—停止注漿—封閉注漿管。

    通道臺(tái)背注漿半徑一般為1.0­—1.5米,靠近臺(tái)背的第一排注漿孔孔距取小值,距離臺(tái)背稍遠(yuǎn)時(shí)半徑可增至2.0—4.0米.

    ③注漿壓力

    橋頭注漿時(shí)壓力不能過高,一般為0.1Mpa左右,通道臺(tái)背壓力可稍高一點(diǎn),一般可達(dá)0.1—0.3Mpa。

    四、砂礫路基加固設(shè)計(jì)

    砂礫石填筑的路基一般壓實(shí)度比較均勻,路基下沉、變形也較為均勻,水穩(wěn)性好,在砂礫中細(xì)集料含量高時(shí)空隙則少,也很難產(chǎn)生路面脫空現(xiàn)象。不同之處在于漿液性能和注漿半徑稍有差異,分別介紹如下:

    ①漿液組成設(shè)計(jì)

    砂礫石填筑路堤空隙較小,要求漿液的流動(dòng)較大,濃度小,水灰比相應(yīng)可大一些,這樣便于漿液在一定壓力作用下達(dá)到一定的擴(kuò)散半徑,既使析水率高也不影響路基的穩(wěn)定性。漿液原材料中粉煤灰含量也不能過高,應(yīng)保證漿液與砂礫結(jié)合后砂礫石應(yīng)具有一定的整體強(qiáng)度,通常可采取以下配合比:水料比為1.0—1.2,水泥與粉煤灰之比在1—2之間,路基兩側(cè)注漿時(shí)可適當(dāng)加入速凝劑防止邊坡跑漿。

    ②注漿半徑及壓力確定

    對于流動(dòng)度較大的漿液在較小壓力作用下擴(kuò)散半徑也是比較大的,砂礫石填筑的路基注漿孔成孔具有一定難度,多采用泥漿護(hù)壁法或注漿管直接擊入,因此設(shè)計(jì)時(shí)注漿壓力、注漿半徑值可較普通填土路基稍大,注漿壓力可達(dá)0.1—0.4Mpa,注漿半徑可達(dá)2.0米,這樣注漿孔數(shù)可少。

    注漿孔布設(shè)時(shí)注漿半徑可達(dá)2.0—3.0米,與其它路基相似,在路基邊緣應(yīng)適當(dāng)增加注漿孔。

    (5)空洞、洞穴處理加固設(shè)計(jì)

    在路堤填土以下暗埋有空洞、較大洞穴時(shí),在加固路基之前首先應(yīng)對空洞、洞穴進(jìn)行填充處理,填料應(yīng)達(dá)到一定的密實(shí)度,路基注漿加固設(shè)計(jì)方法與上述同類型方法相同,這里僅補(bǔ)充路堤下空洞、洞穴處理的設(shè)計(jì)方法:

    ①填充材料的選擇

    查明確實(shí)存在較大的空洞、洞穴時(shí)可用粗砂或天然砂礫與水泥或生石灰粉混合填充其中的空隙,水泥或石灰與粗砂、天然砂礫按一定比例拌勻后通過鉆孔填充于空洞、洞穴之中,水泥比例為砂礫的5—8%,石灰比例為8—10%。

    ②填充方式

    ③空洞、洞穴屬于隱藏工程,其大小、形狀難以準(zhǔn)確確定,僅依賴混合料自重作用下天然堆積填充密實(shí),可采用振動(dòng)方式使其達(dá)到密實(shí),然后采取注漿法進(jìn)行加固處理,使其達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

    對于空洞、洞穴中填料的注漿加固不同于路基填土的加固設(shè)計(jì),它的密度相對較小,甚至仍存在未填滿的大空隙,因而注漿用的漿液水灰比要小、濃度要大,漿液僅起到填充空隙的作用。對于黃土地區(qū),要求漿液水灰比小,另一作用是防止黃土的濕陷而形成新的空洞,也可防止因水的加入而引起路基病害的進(jìn)一步惡化
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