淺談我國公路路基的加固方法
2015-06-18
1 引言
路基工程是公路建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，其主要的施工工藝特點(diǎn)是流程簡單，工程量大，耗費(fèi)人工、材料多，涉及面較廣。目前我國平原、微丘區(qū)的一級公路每公里的土石數(shù)量約16000~35000m3，山嶺、丘陵地區(qū)的一級公路每公里可達(dá)這個數(shù)字的兩倍以上。相關(guān)資料表明，一般公路的路基修建投資約占公路總投資的25%~45%，個別地形地貌復(fù)雜的地區(qū)可達(dá)65%以上。而公路在日常使用中，路基要發(fā)揮其作用，必須具備足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。隨著交通運(yùn)輸對公路要求的不斷提高，公路設(shè)計(jì)向大規(guī)模、超重載方向發(fā)展，公路路基沉降時有發(fā)生。因此，對路基必須進(jìn)行必要的加固，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度與穩(wěn)定性指標(biāo)。
2 公路路基加固的主要方法
2.1 機(jī)械碾壓法
機(jī)械碾壓法是最常見的一種路基壓實(shí)加固方法。該方法是用壓路機(jī)、推土機(jī)、平碾、羊足碾或其他碾壓機(jī)械在路基表面來回開動，利用機(jī)械自重把松散的路基土壓實(shí)加固，以充分發(fā)揮路基土的強(qiáng)度，減少路基在行車荷載作用下產(chǎn)生的沉降，增大路基土的不透水性，提高路基的強(qiáng)度穩(wěn)定性。這種壓實(shí)方法常用于地下水位以上大面積填土的路基壓實(shí)以及一般非飽和粘性土和雜填土地基的淺層處理。
機(jī)械碾壓法只有在一定的含水量范圍內(nèi)壓實(shí)，才能得到較好的效果。土體含水量過低,土顆粒間的引力很大，土顆粒間的相對移動困難。土體含水量過高，土顆粒孔隙中充滿自由水，雖然土顆粒易于移動，但多余的水不易排出，造成孔隙水壓增加，抵消了沖擊作用，阻止土粒的移動。因此只有土體含水量適當(dāng)時，才適合采用機(jī)械碾壓法加固路基。
2.2 強(qiáng)夯法
又稱動力固結(jié)法，是利用起重機(jī)械將重錘提調(diào)一定高度后自由下落，給路基以巨大的能量沖擊。強(qiáng)夯時巨大的沖擊能量使土體產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動和應(yīng)力，從而導(dǎo)致土中孔隙壓縮，土體局部液化，夯擊點(diǎn)周圍產(chǎn)生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水順利排出，土體迅速固結(jié)以達(dá)到減少沉降提高承載能力的目的。振動波理論認(rèn)為:強(qiáng)夯的特點(diǎn)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為勢能,再變?yōu)閯幽茏饔糜谕馏w。在重錘作用于地基一瞬間，使土體產(chǎn)生強(qiáng)烈振動，類似于地震的震源，在地基土中產(chǎn)生震動波，從震源向四周傳播。
強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、粉土、粘性土、雜填土和素填土等地基。但對于飽和度較高的粘性土，一般來說處理效果不顯著。其中尤其是淤泥和淤泥質(zhì)土地基，處理效果更差。
2.3 注漿法
注漿法是指利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，通過注漿管把某些能夠固化土體的漿液均勻地注入地層中，漿液以充填、滲透和擠密等方式趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一定時間后，漿液將原來松散的土料或裂隙膠結(jié)成一個整體，形成一個結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)元素穩(wěn)定性好的“結(jié)石體”，從而提高地基承載力，減少地基的變形，達(dá)到地基加固的目的。
目前常用的注漿方法有4種，分別為滲透注漿、劈裂注漿、壓密注漿、噴射注漿。滲入性注漿是指在注漿壓力作用下，漿液克服各種阻力而滲入空隙和裂隙，壓力越大，吸漿量及漿液擴(kuò)散距離就越大。劈裂注漿是指在注漿壓力作用下，漿液克服地層的初始應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度，引起巖石或土體結(jié)構(gòu)的破壞和擾動，使地層中原有的孔隙或裂隙擴(kuò)張，或形成新的孔隙或裂隙，從而使低透水性地層的可注性和漿液擴(kuò)散距離增大。這種注漿法所用的注漿壓力相對較高。壓密注漿通過鉆孔向土層中壓入濃漿，隨著土體的壓密和漿液的擠入，漿液在壓漿點(diǎn)周圍形成燈泡形空間，并因漿液的擠壓作用而產(chǎn)生輻射狀上抬力，從而引起地層局部隆起。噴射注漿就是利用鉆機(jī)鉆孔，把帶有噴嘴的注漿管插至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液成為高壓射流，從噴嘴中噴射出來沖擊破壞土體。土粒在噴射流的沖擊力，離心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例有規(guī)律地重新排列。
2.4 樁加固方法
樁基加固是利用制孔機(jī)械設(shè)備在軟土路基中鉆孔，填入加固料制成樁,樁和軟土構(gòu)成復(fù)合地基。加固料和土體共同作用，增加地基承載力。根據(jù)填入孔中加固料不同而分為碎石樁、石灰樁、擠密砂樁等。
碎石樁是以碎石(卵石)為主要材料制成的復(fù)合地基加固樁。石樁加固路基的效果主要來源于以下3種作用：置換作用，即地基的原軟弱土被較高強(qiáng)度的樁體置換而使地基強(qiáng)度增大的效應(yīng)；擠密作用，因施工成樁過程中,樁周土受到擠壓力而使樁周土強(qiáng)度增大的效應(yīng)；加速排水作用，樁體使地基土排水滲流的滲徑縮短而加速地基土固結(jié)從而使地基承載能力隨時間提高的效應(yīng)。石灰樁是由生石灰與粉煤灰等摻和料拌和均勻，在孔內(nèi)分層夯實(shí)形成豎向增強(qiáng)體，并與樁間土形成復(fù)合地基的地基處理方法。擠密砂樁是在軟土地基制成的孔中灌入中、粗混合砂料或砂與角礫的混合料，以振動或沖擊方式擠密形成砂樁。密實(shí)的砂樁擠密了軟土層形成復(fù)合地基。擠密砂樁加固主要適用于軟土地基、人工填土和松散砂土的加固。
3 結(jié)語
近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，交通運(yùn)輸事業(yè)也進(jìn)入了一個快速發(fā)展的階段。隨著公路通行壓力的逐年增加，對地基的承載能力要求越來越高，天然的地基已經(jīng)不能滿足承載力的要求，各種各樣的路基處理技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，新型加固材料的開發(fā)與應(yīng)用，加固工藝的提高，推動加固技術(shù)不斷創(chuàng)新與發(fā)展。我國公路的發(fā)展方向是高速、重載線路。從設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、施工質(zhì)量、對路基沉降和強(qiáng)度都提出了更高要求，只有不斷提高軟土路基加固技術(shù)水平，才能適應(yīng)公路建設(shè)發(fā)展的需要。
