關(guān)于路基加固技術(shù)的探討
2015-12-29
引 言：
路基的穩(wěn)定是道路平整、行車安全舒適的最基礎(chǔ)條件之一，因此，路基加固處理技術(shù)在公路建設(shè)過程中日益受到重視。
一、路基加固工程概述
1.1 基本含義。在公路路基建設(shè)過程中，由于天然狀態(tài)下的路基填料結(jié)構(gòu)松散，強(qiáng)度與穩(wěn)定性都較差，再加上某些路段處于軟土地基上，致使公路路基很難滿足道路行車荷載和自然環(huán)境作用的要求，這就必然要求對路基予以人工再次壓實(shí)，即進(jìn)行必要的加固處理工程，以保證路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性指標(biāo)符合設(shè)計(jì)、規(guī)范的要求。
1.2 類型。按路基加固的不同部位，可分為坡面防護(hù)加固、邊坡支擋、濕弱地基加固三種類型。坡面防護(hù)加固方法主要包括坡面鋪砌和栽植；邊坡支擋則包括含有擋土墻、護(hù)面墻、護(hù)肩墻、護(hù)坡、護(hù)腳墻的路基邊坡支擋，以及含有支垛護(hù)腳、浸水墻、石籠、拋石、駁岸、護(hù)坡的堤岸支擋；濕弱地基加固包括擠密、換填土、排水固結(jié)、輾壓密實(shí)、化學(xué)固結(jié)。
二、路基加固方法
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(dòng), 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。
2.1.1碾壓機(jī)理
在泥土中, 在一定的壓實(shí)功能下, 當(dāng)含水量很小時(shí), 土顆粒表面僅存在結(jié)合水膜, 土顆粒間的引力很大, 土顆粒間的相對移動(dòng)困難, 土的干密度較小。隨著含水量的增加, 土顆粒表面水膜逐漸增厚, 顆粒間引力逐漸減小, 土顆粒相互間在外力作用下容易發(fā)生相對移動(dòng), 達(dá)到更密實(shí)的程度, 干密度隨之增加。但當(dāng)含水量繼續(xù)增加, 超過最佳含水量以后, 土顆?？紫吨袔缀醭錆M了自由水, 雖然土顆粒易于移動(dòng), 但多余的水不易排出, 在外力作用下, 孔隙水壓增加,抵消了沖擊作用, 阻止土粒的移動(dòng), 土體反而得不到壓實(shí), 干密度下降。
2.1.2施工方法
公路填方應(yīng)從最低處開始, 由下向上整個(gè)路基寬度水平分層碾壓。為了提高碾壓效率, 在碾壓機(jī)械碾壓之前用推土機(jī)鋪土、推平, 低速預(yù)壓4～ 5 遍, 以保證表面平實(shí)。然后用壓路機(jī)采用“薄填、慢駛、多次”的方法碾壓, 填土厚度不得超過30 cm； 碾壓方向從兩邊逐漸壓向中間, 碾輪每次碾壓與前次碾壓后輪輪跡重疊一半左右； 碾壓時(shí)要控制行使速度, 壓實(shí)遍數(shù)不少于6 遍。每碾壓完1 層后(以輪子下沉量不超過2cm 為度) , 用人工或推土機(jī)拉毛, 以保證層間的接合, 然后繼續(xù)填土碾壓。當(dāng)土層表面太干時(shí), 灑水濕潤, 使其含水量達(dá)到最佳, 以保證上下土層結(jié)合良好。在路基邊緣處, 碾壓機(jī)無法碾壓之處應(yīng)采用人工夯實(shí)并注意其質(zhì)量控制。
2.2強(qiáng)夯法加固路基施工工藝
2.2.1 施工要求
大面積夯實(shí)前需要試夯, 由試夯對設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證, 若有不符之處需再調(diào)整, 以便設(shè)計(jì)更合理；在強(qiáng)夯之前應(yīng)繪制夯錘ö最終成型布置圖, 便于施工； 如夯擊過程中出現(xiàn)彈簧等不利現(xiàn)象, 應(yīng)立即停止施工, 改進(jìn)方案； 強(qiáng)夯的目的是加固土體, 因此強(qiáng)夯結(jié)束后必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求, 否則需補(bǔ)夯。
2.2.2 施工過程
先對場地平整, 然后按照最終成型布置圖確定夯擊點(diǎn)位； 起重機(jī)就位, 使夯錘對準(zhǔn)夯擊點(diǎn)位置, 并測量夯點(diǎn)錘頂高程； 將夯錘起吊到預(yù)定高度, 待夯錘脫鉤下落后放下吊鉤, 測量錘頂高程, 若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜, 應(yīng)及時(shí)將坑底整平； 重復(fù)上述步驟3, 按設(shè)計(jì)規(guī)定的次數(shù)夯擊標(biāo)準(zhǔn)完成一個(gè)點(diǎn)的夯擊； 換夯點(diǎn), 重復(fù)上述步驟2～4, 直到完成第1 遍全部夯點(diǎn)； 用推土機(jī)將夯坑填平, 并測量場地高程； 在全部夯點(diǎn)完成后, 若無彈簧現(xiàn)象, 可以進(jìn)行第2 遍夯擊。
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(shí)間后, 漿液將原來松散的土料或裂隙膠結(jié)成一個(gè)整體, 形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)元素穩(wěn)定性好的“結(jié)石體”。注漿方法目前常用的有4 種, 分別為滲透注漿、劈裂注漿、壓密注漿、噴射注漿。
2.3.1注漿法的加固機(jī)理
目前, 關(guān)于注漿法的加固機(jī)理有以下4 類理論.(1) 滲入性注漿理論: 在注漿壓力作用下, 漿液克服各種阻力而滲入孔隙和裂隙, 壓力越大, 吸漿量及漿液擴(kuò)散距離就越大。(2) 劈裂注漿: 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(dòng), 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。
2.3.2注漿法加固路基施工工藝
(1) 注漿次序
在設(shè)計(jì)注漿孔的排列時(shí), 一般原則是從外圍進(jìn)行圍、堵、截, 內(nèi)部進(jìn)行填、壓, 即先將注漿區(qū)圈圍住,再在中間插孔注漿擠密, 最后逐序壓實(shí), 這樣易于保證注漿質(zhì)量。所以, 注漿的施工次序必須遵循逐漸加密的原則。先鉆、注第1 次序孔, 而后開始第2 次序孔的鉆進(jìn)和注漿, 依次類推。這樣還可以隨著各次序孔的推進(jìn), 及時(shí)地檢查注漿效果。為使?jié){液滲透均勻,注漿段長不宜太長。
(2) 注漿施工中的技術(shù)管理
①注漿壓力的管理: 注漿壓力是了解漿液在地基中滲透情況的重要線索, 是注漿施工中最基本的管理內(nèi)容。根據(jù)注漿壓力的變化情況可以進(jìn)行漿液流量、凝膠時(shí)間的調(diào)控, 也可通過注漿壓力的變化來判斷注漿情況。在向充填后的暗穴注漿時(shí), 所使用的漿液主要是水泥漿。開始注漿時(shí), 采用的注漿壓力較小(當(dāng)有承壓水時(shí), 注漿壓力應(yīng)高于動(dòng)水壓力)。隨著漿液的流動(dòng), 水泥顆粒逐漸沉淀增加了漿液流動(dòng)阻力, 這時(shí)需較高的注漿壓力才能使?jié){液繼續(xù)流動(dòng), 最后達(dá)到最終注漿壓力。
2.4樁基加固法
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、生石灰樁、擠密砂樁等。
2.4.1碎石樁
碎石樁根據(jù)成樁方式不同分錘擊式碎石樁、預(yù)配式碎石樁和振沖碎石樁等。振沖碎石樁與前兩種樁相比具有操作簡單、施工方便、成樁效率高等特點(diǎn), 被廣泛采用。碎石樁加固軟土地基的機(jī)理是軟土和碎石樁組成復(fù)合地基, 一般樁體應(yīng)力要比土體應(yīng)力高3～5倍。碎石樁的直徑一般為80～90cm , 樁長視軟土層厚度而定, 一般樁長為6～8m , 間距按要求的承載力通過計(jì)算確定, 常按梅花或方形排列。粒徑小于8cm 的碎石、卵石、礫石、礦碴等均可作為樁體填料。碎石樁頂部鋪以0.5～1.0 m 厚的碎石墊層, 一方面均布基底應(yīng)力, 另兼作橫向排水通道。
2.4.2擠密砂樁
擠密砂樁是在軟土地基制成的孔中灌人中、粗混合砂料或砂與角礫的混合料, 以振動(dòng)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。擠密砂樁施工若置換率很大時(shí)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。遇此情況, 一是采用砂和角礫摩擦力較大的回填材料； 二是采用間隔擠密的方法。
以上幾種常見的路基加固方法，固然會(huì)增強(qiáng)路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，但無論哪種理論和技術(shù)，其存在與發(fā)展或多或少地具有一定的局限性，這就要求設(shè)計(jì)、施工單位在具體應(yīng)用時(shí)，要避免盲目套用、不切實(shí)際，要在對路基具體情況、地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、處理指標(biāo)及范圍、材料來源、工程費(fèi)用、工程進(jìn)度等方面予以綜合考慮的基礎(chǔ)上，因地制宜、統(tǒng)籌規(guī)劃、科學(xué)合理地選擇適宜的加固方法。
結(jié)束語：
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，公路交通量與日俱增，重型車輛日益遞增，這就對公路建設(shè)過程中路基的強(qiáng)度和沉降都提出了更高的要求。因地制宜，采取適宜的路基加固措施，科學(xué)組織、合理安排、嚴(yán)格管理、精心施工，從源頭上狠抓施工質(zhì)量，進(jìn)而保證路基工程的穩(wěn)定是公路建設(shè)項(xiàng)目中的重中之重。
