公路路基防護(hù)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(dāng)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(xué)上的變化，導(dǎo)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(dǎo)致各類公路病害的產(chǎn)生。因此，最好公路路基防護(hù)與加固工作對于公路建設(shè)來說具有重要意義。在這一方面應(yīng)該從路基設(shè)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(chǔ)上從保證路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性的角度出發(fā)采取針對性的防護(hù)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(hù)
1.1 坡面防護(hù)
保護(hù)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(hù)的主要目的。要實(shí)現(xiàn)這一防護(hù)目的，需借助特定的設(shè)施，比如噴漿、石砌護(hù)面等工程防護(hù)設(shè)施和樹木、草皮等植物防護(hù)設(shè)施。對上述設(shè)施而言，從生命屬性的角度區(qū)分，前者屬無生命防護(hù)范疇，后者則屬有生命防護(hù)的范疇。工程應(yīng)用效果顯示，有生命防護(hù)設(shè)施在改善路容和保障邊坡穩(wěn)定方面發(fā)揮的作用遠(yuǎn)勝于無生命防護(hù)設(shè)施，這也正是前者更受青睞的原因所在。下面，對兩種防護(hù)設(shè)施分別進(jìn)行詳細(xì)概述。
?。?） 工程防護(hù)。工程防護(hù)適用于植物防護(hù)無施展空間的場合，石砌護(hù)坡、護(hù)面墻和砂漿抹面等是其主要實(shí)現(xiàn)形式。總的來說，各自有其適用空間，共同承擔(dān)著重要的防護(hù)任務(wù)。舉例而言，石砌護(hù)坡一般用于暴雨集中地區(qū)及重要路段的防護(hù)，起減輕坡面受沖刷程度的作用；護(hù)面墻因具有不承受除自重外的其它載荷的優(yōu)點(diǎn)，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(hù)；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(yīng)用過程中，為增強(qiáng)防護(hù)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(hù)。相比于工程防護(hù)，植物防護(hù)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(hù)通常是首選且極為有效的防護(hù)措施。
植物防護(hù)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(hù)，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(yīng)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(hù)。當(dāng)邊坡較陡且坡面受沖刷嚴(yán)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(dāng)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(shè)草皮的方式。
1.2 沖刷防護(hù)
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(hù)是沖刷防護(hù)的最佳適用對象。此類堤岸因常年受流水沖刷和侵蝕嚴(yán)重，極易造成路基失穩(wěn)、邊坡塌陷，因而采取沖刷防護(hù)方式最為合適。依照所采用的防護(hù)與加固設(shè)施的不同，沖刷防護(hù)與加固設(shè)施又分直接和間接兩類。
?。?） 直接防護(hù)。直接防護(hù)細(xì)分又包含石砌防護(hù)、植物防護(hù)、拋石防護(hù)和石籠防護(hù)等類型。其中，石砌防護(hù)和植物防護(hù)與前文所述的坡面防護(hù)原理類似，在此不過多概述，重點(diǎn)介紹后兩者。拋石防護(hù)是在坡腳處設(shè)置護(hù)腳。因拋石具有不受制于氣候條件且可在路基沉實(shí)前施工，因而賦予了拋石防護(hù)諸多突出優(yōu)點(diǎn)。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(hù)和植物防護(hù)的情況。但當(dāng)水流速超過5m/s時，則須采用石籠防護(hù)，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(hù)。
（2） 間接防護(hù)。區(qū)別于直接防護(hù)，間接防護(hù)是通過設(shè)置導(dǎo)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(dāng)中，發(fā)揮核心作用的是導(dǎo)治結(jié)構(gòu)物，多數(shù)情況下，其實(shí)體為壩，如格壩、丁壩等。需強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，導(dǎo)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(dǎo)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(shí)際情況，如地質(zhì)條件、施工條件和河道狀況等進(jìn)行合理布設(shè)。
2路基加固方法及其施工要點(diǎn)
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(jī)理、荷載條件、加固方案的成熟性等，地基處理費(fèi)用占總投資約20%～30%，所以選擇科學(xué)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(jī)械碾壓法
作為一種最常見的路基壓實(shí)加固方法，機(jī)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(jī)、羊足碾、平碾或其他碾壓機(jī)械在路基表面來回碾壓，利用機(jī)械自重把松散的路基土壓實(shí)加固，以充分發(fā)揮路基巖土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，增大路基巖土的不透水性，減少路基在服務(wù)荷載作用下產(chǎn)生的沉降。公路填方應(yīng)從最低處開始，用壓路機(jī)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(shí)遍數(shù)不少于6遍，以保證層間的接合，當(dāng)土層表面太干時，灑水濕潤，使其含水量量達(dá)到最佳水平。
2.2動力固結(jié)法
動力固結(jié)法俗稱強(qiáng)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(dá)40m）自由落下沖擊路基，巨大的沖擊能量，使土體產(chǎn)生強(qiáng)烈的應(yīng)力，從而導(dǎo)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(qiáng)度。強(qiáng)夯施工前，在現(xiàn)場有代表性的場地上進(jìn)行試夯，以便最厚校正工程采用的各項夯實(shí)參數(shù)；確定夯前地面高程，用推土機(jī)平整場地；對強(qiáng)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(yīng)的防震措施。
2.3樁基加固法
樁基加固法是利用相應(yīng)的機(jī)械制孔設(shè)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(fù)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(yīng)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(shè)置于約束力很小的超軟土層中，當(dāng)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(yīng)小于8cm，頂部鋪以0.5m～1.0m厚的碎石墊層，使基地應(yīng)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(dǎo)致樁周圍軟土中含水量降低，使土的物理、力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)都得到改善，在沉降要求嚴(yán)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(xué)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(qiáng)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(jìn)行圍、堵、截，內(nèi)部進(jìn)行充填壓實(shí)，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(qiáng)度和穩(wěn)定性。天然狀態(tài)下的路基填料結(jié)構(gòu)松散， 強(qiáng)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(shí)， 也就是進(jìn)行必要的加固， 使其達(dá)到設(shè)計要求的強(qiáng)度與穩(wěn)定性指標(biāo)。
