公路路基土加固技術(shù)探討
2015-07-27
我國公路的發(fā)展方向是重載高速線路無論設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)還是施工質(zhì)量，對路基強(qiáng)度和沉降都提出了更好的要求，而要達(dá)到這種要求，就要從路基施工準(zhǔn)備階段開始重視其加固措施，所有施工工序都必須按照設(shè)計、規(guī)范及業(yè)主的要求，科學(xué)組織、合理安排、嚴(yán)格管理、精心施工，以期從源頭上狠抓施工質(zhì)量，進(jìn)而保證路基工程的成本、進(jìn)度、質(zhì)量三大目標(biāo)的有效實(shí)現(xiàn)。
1 公路工程路基用土的淺層處理技術(shù)措施
填筑路基時，由于土壤含水率大，碾壓彈軟，達(dá)不到壓實(shí)度要求，新建路基通過稻田、洼地，或路基兩側(cè)水位較高，在碾壓過程中路基呈彈軟現(xiàn)象，或有的根本不能上碾碾壓，路基挖方，地下水位較高，路基下層土壤含水率大，路基壓實(shí)度達(dá)不到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，路基下層土壤結(jié)構(gòu)具有軟弱下臥層或系近代新沉積尚未固結(jié)土壤，孔隙大，承載力低，填筑路基修筑路面后容易產(chǎn)生較大沉陷，嚴(yán)重者措移塌方，致使路面折裂，特別是高填土路基更為嚴(yán)重，在軟土地段填筑路堤應(yīng)進(jìn)行沉降和穩(wěn)定監(jiān)測，并嚴(yán)格控制路堤填筑速度，沉降量及側(cè)向位移大于設(shè)計要求時，應(yīng)采取措施防止塌方。
1.1 土壤翻曬及淺層換填法
若天氣炎熱氣候干燥土壤含水率較大可采用鏵犁或推土機(jī)將土壤翻松使水分蒸發(fā)當(dāng)達(dá)到最佳含水率時可以攤鋪壓實(shí)，當(dāng)挖方路基土壤含水率大時可以把表面40 cm土用推土機(jī)推出通常處理深度為60 cm，待含水率接近最佳含水率時即底層20 cm采取原地翻曬進(jìn)行整平壓實(shí)表層40 cm再分兩次攤鋪壓實(shí)。路基土壤若路基彈軟含水率通常較大改換深度為60 cm換填好土可將路基軟土層挖掉，若底層含水率仍很大或地下水位很高確保其回填土達(dá)到壓實(shí)度的要求，要采取降低下層土壤含水率的措施是降低地下水位的方法來完成。
1.2 粒料加固法
溝渠洼地及水塘排水清淤后填土不能上碾或因下層土含水率大填土碾壓達(dá)不到壓實(shí)度要求時采用粒料加固法進(jìn)行加固。粒料加固的材料必須采用水浸泡或干濕循環(huán)不易分解且水穩(wěn)定性好的材料如礦渣、砂礫、礫石、塊石或碎石以及混凝土塊等，最大粒徑不可超過30 cm。鋪筑塊石、混凝土塊不能駕空并且要碼放整齊每層厚度不得大于30 cm并用碎石灌滿空隙并應(yīng)碾壓擠實(shí)。用塊石或混凝土塊加固時，下層最好鋪筑一層粒徑不大于25 inm的小顆粒砂礫、礫石或、碎石作墊層且厚度不小于5 cm，防止填土加載后塊石等擠入泥中，竣工后致使路面造成破壞路面產(chǎn)生較大變形。
1.3 灰土處理法
軟土摻入石灰后最優(yōu)含水率隨石灰摻入量的增大而增加塑性指數(shù)明顯降低，擊實(shí)曲線峰值段比摻灰前具有相對較寬的最優(yōu)含水率區(qū)間最大干密度醚石灰摻入量的增大而減少在回填施工過程中達(dá)到設(shè)計壓實(shí)度要求的含水率容易控制。
在實(shí)際工程中摻加的灰比例宜控制在5%～8%。理論研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于實(shí)際工程應(yīng)用在軟土地區(qū)常用石灰來改良軟土作路基填料但石灰改良土在交通荷載作用下的力學(xué)特性的研究很不成熟。路基大面積彈軟經(jīng)設(shè)計確定采用灰土加固處理的地段處理深度為60 cm通常采用8%的灰土處理也可按照實(shí)際情況確定處理深度。因此，研究石灰改良土具有十分重要的理論意義和實(shí)用價值研究其在交通荷載作用下動力特性的變形性狀特點(diǎn)。
為了使土塊含量達(dá)到石灰土基層的要求先將表層40 cm土推出其下層20 cm加土壤重量8%的石灰用鏵犁拌和破碎土塊整平壓實(shí)后將上層40 cm分兩層，每層20 cm，加灰拌和均勻后壓實(shí)。對于軟土路基加固壓實(shí)時，可以采用第一層用拖拉機(jī)排壓法使壓實(shí)度達(dá)到90%以上；第二層用8t平碾碾壓進(jìn)行是其壓實(shí)度達(dá)到95%以上；第三層要求壓實(shí)度達(dá)到98%以上可以用12 t位以上的大碾碾壓。對于灰土壓實(shí)度達(dá)不到質(zhì)量要求下水道溝槽較深，為了防止出現(xiàn)較大沉陷折裂應(yīng)待其經(jīng)水沉析實(shí)或填料壓實(shí)后方可進(jìn)行灰土處理。
1.4 混合加固法：依據(jù)施工條件及材料來源，在同一地段內(nèi)可綜合采用前述幾種方法進(jìn)行路基加固處理。
2 公路工程路基用土的深層處理技術(shù)措施
2.1 塑板樁排水固結(jié)法
其設(shè)備與袋裝砂井基本相同。門架打設(shè)設(shè)備安裝在鋪有砂墊層的兩根軌道上，打樁機(jī)可以在軌道上縱向移動。附在鋼導(dǎo)架上的圓形套管鋼套管為具有矩形樁頭的圓形鋼管以具有足夠高度的鋼導(dǎo)架作導(dǎo)向，由于門架軌道式打設(shè)設(shè)備可以縱橫向自由移動也可利用門架上的自身的軌道橫向移動因而可以減少設(shè)備移動及因移動消耗的時間。塑板帶架設(shè)在地面的滾筒上，塑板經(jīng)附設(shè)在導(dǎo)架上端的滑輪進(jìn)入鋼套管由矩形樁尖伸出與樁靴卡緊，樁靴為一焊有門形鋼筋的鋼板，塑板從樁頭伸出從樁靴空檔中穿過再回插到管內(nèi)使樁靴鋼板與樁頭貼嚴(yán)。塑板樁打設(shè)程序：先橫向打完軌道間塑板樁然后縱向移動門式樁架一個樁位間距為移動距離繼續(xù)打設(shè)第二排塑板樁。塑板樁打設(shè)方法與袋裝砂井相同。先移動鋼架使套管樁尖對準(zhǔn)樁位帶好樁靴打入套管最后拔出套管將塑板用工具剪斷后將塑板穿過樁靴帶好樁靴移動樁架對準(zhǔn)樁位打入第二根塑板樁如此順序進(jìn)行施工控制。
2.2 袋裝砂井排水固結(jié)法
袋裝砂井的編織袋應(yīng)具有良好的透水性能一定的抗老化能力和耐腐蝕性能袋子材料應(yīng)具有足夠的抗拉強(qiáng)度袋內(nèi)砂不易漏失。目前使用的聚丙烯編織袋應(yīng)防止老化避免在太陽光下長時間照射，袋裝砂井直徑一般為7 cm，間距1-2 m，深度根據(jù)設(shè)計要求而定。
所用的干砂要含泥量要小于3%具有良好的透水性能，袋裝砂井的打樁專用施工設(shè)備有軌道門架式和履帶吊機(jī)式等頂端固定在振動錘的卡盤上，套管的頂端圓形套管以鋼導(dǎo)架作導(dǎo)向有一個能裝入砂袋的漏斗，要在砂袋人口漏斗處安裝滑輪目的是為了防砂袋被剮破，套管的下端安裝可以分離的預(yù)制混凝土樁尖。此樁尖要有足夠的強(qiáng)度，距頂面與鋼套管接觸處必須嚴(yán)密，以防軟土擠入管內(nèi)，影響砂袋下沉。先放出道路中心線，然后從砂井起點(diǎn)按照砂井間距，用標(biāo)釬放出樁位線；在整平的土基上鋪筑一層厚30 50 cm砂墊層，并適量灑水碾壓，使達(dá)到要求壓實(shí)度；移動打設(shè)設(shè)備使套管樁頭對準(zhǔn)樁位，裝好并插緊預(yù)制混凝土樁尖；待砂袋沉達(dá)管底抽出套管將砂袋放入套管漏斗中也可隨砂袋下落往管內(nèi)徐徐注水以減小砂袋與管壁的摩擦阻力啟動振動錘沉人套管至要求深度，砂袋應(yīng)有足夠長度至伸入排水砂墊層中以保持袋裝砂井與排水墊層相連接；移動打設(shè)設(shè)備繼續(xù)按前述程序打設(shè)袋裝砂井。
2.3 反壓護(hù)道法
路基下層土壤承載力很低或路堤填土達(dá)到一定高度還繼續(xù)填土?xí)r，兩側(cè)坡腳容易出現(xiàn)隆起、沉降加速現(xiàn)象，嚴(yán)重者出現(xiàn)滑坡或塌方現(xiàn)象，要采用反壓護(hù)道法。反壓護(hù)道法可以防止軟弱地基產(chǎn)生剪切、滑移等現(xiàn)象，保證路基穩(wěn)定。反壓護(hù)道是指在路堤兩側(cè)各修筑一條馬道，馬道與路堤一起施工。反壓護(hù)道橫斷面由設(shè)計確定。反壓護(hù)道的填筑速度不得低于主路堤施工時避免過高堆填應(yīng)充分壓實(shí)分層鋪平并應(yīng)有一定橫坡度以利于排水，應(yīng)先填包括反壓護(hù)道在內(nèi)的砂墊層及路堤最后填筑主路堤。主路堤在施工中或完工后，可以將反壓護(hù)道設(shè)計高度以上的部分挖除如能確定反壓護(hù)道下面的地基強(qiáng)度已增長到要求的值利用這些材料填筑主路堤。
2.4 輕質(zhì)填料法
采用輕質(zhì)材料填筑路堤，由于荷載降低，沉陷值可以減小，此法適用于橋頭填土。填筑的輕質(zhì)材料要求重量輕、低壓縮性、水穩(wěn)定性好、無污染、不腐爛變質(zhì)等。例如煤渣、貝殼、粉煤灰、浮石等。輕質(zhì)材料應(yīng)分層填筑，分層壓實(shí)，每層壓實(shí)厚度不大于20 cm。
輕質(zhì)材料填筑的路基兩側(cè)邊坡100 cm以上寬度內(nèi)，應(yīng)培粘性土夯實(shí)，防止輕質(zhì)材料流失。頂面應(yīng)用20 cm填土覆蓋。
2.5 超載預(yù)壓排水固結(jié)法
此法經(jīng)常與垂直排水法配合進(jìn)行。超載預(yù)壓是指在路堤填土達(dá)到設(shè)計高程后在路堤頂部增加一定填土高度作為超載土方沉陷后成為路堤一部分，路堤填土?xí)r按要求壓實(shí)度壓實(shí)應(yīng)埋設(shè)沉降觀測板填土完畢后應(yīng)定期觀測并繪制沉降曲線靜止后即可撤除路堤上多余的超載土方用于其他路段填土。
