高速公路軟基處理方法應用探討

鄒玉龍

(重慶高速公路集團有限公司渝東建設分公司)

1 引 言

經濟的發展,帶來了交通的發展。高速公路的建設,作為交通發展的一個重要分項,有著投資大,作用大和影響大的“三大”特點。一旦出現質量問題,必將導致巨大的損失。

高速公路建設中,對路基的處理尤為重要。軟土路基,是高速公路不良路基中經常遇到的一種,正確的看待和有效的處理,是高速公路從業者高度重視的問題。

2 高速公路路基處理的基本原則

由于高速公路路堤高度一般都會超過軟土填土的極限高度,同時軟土在大交通量,重載車輛的作用下,路基容易產生側向膨脹擠出滑動,基底沉降現象也比較嚴重,必須對其處理。對高速公路路基處理的一般原則是:(1)盡可能早的采用堆載預壓,不作深層的處理,以自然沉降的方式逐漸達到路基穩定。這是一種既簡單又十分經濟的方法,但是由于我國公路基本建設的資金和工期的特點,一般較難以實現; (2)倘若施工工期緊迫,時間有限,除非個別低路堤地段的高度在臨界高度以下,此時可不作地基處理。在橋梁采用的基礎處,其余軟土都需采用不同方法處理,有時還需進行多種方案的有機組合。

3 軟基處理的幾種措施

3.1 砂墊層法

砂墊層法用于軟土距地面不深且厚度薄時 ,不必采用深層處理或僅用堆載加壓使其達到沉降穩定。砂墊層的作用是為了加固地基和增強排水。其材料一般選用砂、砂石墊層的材料,宜采用級配良好、質地較堅硬的粒料,其顆粒的不均勻系數最好不能小于 9,采用的潔凈、透水性良好的中、粗砂其含泥量不應大于 5.5%,而且需將其中植物、雜質剔除干凈;或者采用天然級配砂礫料,其最大粒徑小于或等于6cm,礫石強度大于或等于四級。

其具體施工方法為:(1)將砂料運送到各即將攤鋪的土基上,用小型推土機攤鋪并整平,攤鋪后灑水適當,再分層壓實,壓實厚度宜為 0.15～0.2m。如采用砂礫石,應使之無粗細粒料分離。(2)砂墊層寬度應寬出路基邊腳 50～100cm,兩側端以片石護砌或采用其他方式防護,以免砂料流失。(3)砂墊層的壓實度,須達到相對密實度的 85%以上。因此要調整控制最佳含水量(一般為 7%～13%)。道路工程砂墊層均采用碾壓法施工并找平后,先用推土機排壓,然后用 100kN以上壓路機往復碾壓。人工配合找平和修理邊坡。

3.2 袋裝沙井法

袋裝沙井法是利用路堤重量,分層加載,使軟土因其孔隙水排出后而逐漸固結,地基因此產生壓密沉降,強度也隨之提高的一種方法。其材料一般選用滲水率較高的中、粗砂,粒徑大于0.5mm的砂的含量宜占總重的 60%以上,含泥量應小于或等于 3.5%,滲透系數應大于或等于6×10-3cm/s。砂袋應采用具有良好的透水性,裝砂后砂袋的滲透系數應不小于砂的滲透系數且韌性和耐水性好及抗拉強度能保證承受砂袋自重的聚丙烯或其他適用的編織料縫合而成。

袋裝沙井法的主要施工機械為:履帶臂架式吊機導架式和軌道門架式振動打樁機。待門架打設機就位后,在空心套管下端插入混凝土樁尖,開動振動錘,將套管沉入土中,在達設計深度后停止,將已裝好的砂袋從套管側孔中徐徐送入管中,達設計深度后,然后將套管拔出到砂墊層以上,砂袋留在土孔中,埋砂袋頭。到此為一個樁位的施工,將套管移動至另一樁位,按照上述程序重新開始施工。

3.3 塑料排水板施工

一般來說,塑料排水板施工是將將 0.1m寬、厚 3～5mm的塑料板插入軟土層中,板中設有深溝,土中孔隙水在受壓情況下順溝排出。塑料排水板應采用原生塑料制成,以保證質量均勻性和一致性,不致在施工時拉斷和折裂;插入土中時要按設計要求的位置和深度垂直而下,不要讓其偏斜和減短。

塑料排水板的施工機械,基本上可與袋裝砂井打設機械,同類只是將圓形套管改為矩形套管,套管下口為扁嘴形。塑料排水板的施工方法與袋裝沙井法的施工步驟類似。

袋裝沙井法和塑料排水板法一般都能起到排水固結作用,而且由于價格低,施工器具簡單,可施工性好,效果也不錯,因此二者都已成為公路軟土地基深層處理的常用方法。相對而言,袋裝砂井適用性更廣,更被優先選用。

3.4 土工織物法

土工織物法是指利用編織式土工格柵或土工布,鋪設于軟基表面,通過土工織物改變調整土層之間的應力,增加軟基的穩定性,減少路基基底不均勻沉降,減少總沉降量。一般在鋪設施工時,多采用張拉施工,并將兩端錨固為佳。

主要施工方法為:(1)在平整好的下承層上,鋪設路堤底寬全斷面的土工聚合物,攤鋪時應緊貼下承層,拉直平順,不使之出現折皺、扭曲和重疊等現象。在斜坡上攤鋪時,還應保持一定的松緊度;(2)鋪設土工聚合物時,應在路堤每邊各留足夠長的錨固區間,回折覆裹在壓實的填料面上時,應保持平整順適,外側用土覆蓋,以免被破壞;(3)應保證土工合成材料的整體性,采用縫接法時,縫接寬度應不小于8cm;采用粘接法時,其粘接寬度不應小于8cm,粘合強度應不低于土工合成材料的抗拉強度;當采用搭接法連接時,其搭接區間長度宜為35～95cm的范圍內;(4)當施工中發現土工合成材料存在破損時,必須立即對其修補好;(5)土工合成材料在存放以及施工鋪設過程中應盡量避免長時間曝曬或暴露,以免導致其性能劣化,降低效果;(6)雙層土工合成材料上、下層接縫應交替錯開,錯開長度不應小于 0.8 m。

3.5 復合地基法

復合地基是指天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強,或被置換,或在天然地基中設置加筋材料,加固區是由基體(天然地基土體)和增強體兩部分組成的人工地基。外界荷載效應由天然地基和增強體共同承受。由于復合地基法適用性廣,施工簡單和經濟性好等特點,在地基處理中被廣泛應用。

4 工程實例

某高速公路經過區域位于長江沖擊洪積平原區,上部土層主要為低液限粘土,由于其含水量高、強度低、可壓縮性強,會使路基產生過大的變形和沉降。因此有必要對其進行軟基處理。考慮到軟弱土地基的范圍不算很大,且當地盛產石灰巖,再結合經濟指標,決定采用復合地基法對其加固處理:軟基施工采用壓密注漿,壓密灌漿孔徑為 80～120mm,灌漿深度為9m,密度為1.5m×1.5m,再在上面覆蓋35cm的碎石墊層。

依據規范規定的軟弱土路基穩定及沉降計算方法及安全系數要求,參照地質勘察資料提供的軟弱土地基土體的相關物理力學參數,選取三個典型斷面,對軟弱土地基穩定性、工后沉降、總沉降三個指標進行計算分析。

表1 未加固前

表2 加固處置后

對比表 1與表 2,可以明顯的看出,采用復合地基法配合碎石墊層,可以有效的改善軟弱土體的重要指標,達到高速公路路基的建設要求。

5 結束語

通過對高速公路軟基處理的幾種方法進行了簡單分析介紹,并對其注意的問題、特點和適用范圍作了說明,對今后高速公路軟基的處理有一定的借鑒意義。

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[2] 林彤.粉噴樁加固軟基的試驗研究[J].巖土力學,2000,(2)

[3] 高玉杰.復合地基作用機理的試驗研究.長安大學,2000.

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