淺談公路路基施工技術與方法

趙嘉 劉坤

1 路基填土與夯實

1.1 路基填料

規范規定了路基填料應有條件的選用,對路基填料的最小強度和最大粒徑給了量化的標準,采用CBR值表征路基土的強度,引入路床的概念。對上路床的填料,高速公路和一級公路路面底以下0 cm～30 cm的路床填料CBR值應大于8;對下路床及其下面的填土,也有相應的規定值;填料粒徑要求為路床不大于10 cm,路堤不大于15 cm。當填料達不到規定強度時,應采取摻和粗粒料或換填或用石灰等穩定材料處理。

1.2 路基填筑與壓實

路堤填筑必須根據設計斷面,嚴格控制填料的粒徑、壓實度和均勻性,采用薄層輪加法分層攤鋪填筑,分層均勻碾壓,分層厚度一般為20 cm～25 cm,分層填土最大松鋪厚度不應超過30 cm,填砂最大松鋪厚度不應超過50 cm。填筑至路床頂面最后一層的最小壓實厚度不應小于10 cm。分層碾壓應達到相應的壓實度,加載速度有路堤沉降和穩定控制,避免產生路堤滑移或其他破壞。

施工過程中注意控制壓實遍數、壓實速度,速度過快與土的接觸時間短,壓實效果差,速度過慢則影響效率。另一影響壓實效果的因素就是含水量,含水量過大,壓實遍數再多也達不到標準或出現軟彈現象(俗稱橡皮土),含水量過小不能緊密結合起來。因此,應在土壤的最佳含水量±2%～5%之間進行壓實效果最好。

2 路基路面排水

2.1 地面排水

對于高速公路和一級公路上的排水溝渠,一般都要求鋪砌防護,普遍采用漿砌片石加固,水泥混凝土預制板塊也開始應用。對于高速公路和一級公路上的排水過水網地段的路基,過去逢溝設涵的做法有了改進,對路線兩側的灌溉溝渠重新系統布置,免去了穿越路線的排灌涵洞,從而提高了路基的工程質量。

2.2 路面排水

路面排水的任務是迅速排除路面范圍內的降水,減少水從路面滲入,使之不沖刷路基邊坡。路拱橫坡應不小于2%。雨水排出路面有兩種方式:一種為集中排水,另一種為分散排水,多用于地勢平坦,縱坡較小的長路段。

2.3 地下排水

路基地下排水仍多用暗溝、盲溝、滲溝、滲井等,其特點是滲透式排水,當水流量較大,多采用帶滲水管的滲溝。傳統的砂礫料反濾層多改用有反濾功能的土工織物,帶有鋼圈、濾布和加強合成纖維組成的加勁軟式透水管直徑8 cm～30 cm,很適用于地下排水。

3 路基防護

3.1 坡面防護

坡面防護的目的是防止地表水流的沖刷、坡面巖土的風化剝落以及與環境的協調。近年來,隨著對環境保護的重視,高等級公路的邊坡多采用植物防護,利用植被對坡面的覆蓋,植物根系對邊坡的加固,保護路基免受降水沖刷,既保護邊坡又美化環境。

3.2 支擋防護

擋土墻用于支擋防護目前仍占主要因素。石砌的重力式擋土墻多用于石料豐富、墻高較低、地基較好的場合。鋼筋混凝土結構的懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻、板柱擋土墻,受力比較合理,墻身圬工體積小,已廣泛用于公路路基的防護。

3.3 噴漿防護與噴射混凝土防護

噴漿防護與噴射混凝土防護適用于邊坡易風化、裂隙和坡面不平整的巖石邊坡,主要作用是封閉邊坡巖石裂隙,阻止大氣降水及坡面流水侵入,從而阻止裂隙中側向水壓和冰裂,防止邊坡巖石風化,保護邊坡不發生落石崩塌。

4 軟土地基處理

4.1 換填法

軟土厚度小于2 m,可將路基范圍內的軟土全部挖除,使路堤筑于基底或換填滲水性強的土層上。

4.2 強夯置換法

在夯坑內回填塊石、碎石、砂等回填料,通過夯擊排開軟土,從而在地基中形成塊石墩。

4.3 塑料排水板法

塑料排水板是帶有孔道的板狀物體,插入土中形成豎向排水通道。最大有效處理深度18 m,其施工簡單、快捷,應用較為廣泛。

4.4 袋裝砂井

袋裝砂井通過在軟土地層施打砂井作為豎向排水體,然后在排水體上面加載以達到排水固結后穩定地基。采用振動打夯機,砂袋采用聚丙烯編織袋,砂井用砂采用風干潔凈中砂,裝砂采用機械裝砂法保證灌砂密實。成孔時樁管要下沉到設計深度,嚴格控制其垂直度和樁位。

4.5 灰土擠密樁

當軟土地層含水量過大或過小時,采取灰土擠密樁。含水率過大,可往孔內填干土粉或石灰粉,或快速成孔澆灌,或邊成孔邊下套管,或成孔后下套管。含水率過小,應預先浸濕加固范圍內土層,成孔順序應先外圈,后里圈并間隔進行。填料前,應先夯打孔底3錘～4錘,根據試驗測定的密度要求,隨填隨夯,嚴格控制下料速度和夯擊次數;回填料應拌和均勻,并控制其含水量。

4.6 水泥攪拌樁

水泥攪拌樁采用噴漿法施工,為控制成樁質量,要求控制樁徑、樁長、用灰量、攪拌均勻性。對于樁徑,要求鉆頭直徑不小于攪拌樁的設計直徑,對于樁長,在樁機上應設置可以檢查攪拌頭下沉深度的裝置,嚴禁在尚未達到設計樁長及未噴漿的情況下進行鉆機提升作業,當軟土層厚度發生變化時,以穿透弱土層為原則;應通過試樁(試驗樁數不宜少于5根)確定合適的提升速度和水灰比,確保用灰量。

4.7 CFG樁

CFG樁主要由碎石、石屑、粉煤灰、摻適量水泥和水拌和而成。CFG樁和樁間土一起通過由中粗砂組成的褥墊層形成CFG樁復合地基。CFG樁一般采用振動沉管灌注成樁,施工時應勻速拔管,拔管速度一般控制在1.2 m/min～1.5 m/min,土質較軟時還應放緩,送混合料數量要與拔管速度相匹配。

4.8 輕質路堤

用輕質材料填筑路堤,可減輕地基承載力。國內已有采用粉煤灰填筑路堤的經驗,可使路堤自重減輕25%左右。用重型擊實試驗法測定最大干容重為9 kN/m3～12 kN/m3。硅鉆型粉煤灰粘性小,不具塑性,但液限在64%左右,最佳含水量 37%～41%,有良好的壓實性能。粉煤灰路堤邊坡表層1 m～2 m用粘質土包覆,以穩定邊坡和利于長草,路床頂面用粗粒土封閉0.3 m～0.5 m厚度。

4.9 土工合成材料加固

1)土工布。路基的土體松軟、土壤潮濕、地下水位高時,以土工布攤鋪底層,并拉向邊坡作防護,有利于排水,使荷載均布從而加強路基的穩定。在高填土路堤,可適當分層使用土工布,加強路堤剛度。2)土工格柵。土工格柵是通過格柵將上部填料的垂直變形向水平方向擴散,使其上部填料的抗剪變形能力得以充分發揮,從而使軟基表面承載區增加,表面壓強減小,以達到提高承載力的目的。

5 黃土陷穴處理

黃土陷穴是黃土地區路基施工常見的病害。黃土陷穴處理范圍應視具體情況而定:1)灌砂法適用小而直的陷穴,以干砂灌實整個洞穴。2)灌漿法適用于洞身不大、洞壁起伏曲折較大,并離路基中線較遠的小陷穴,施工時先將陷穴出口用草袋土堵塞,再在陷穴頂部每隔4 m～5 m打鉆作為灌漿孔,待灌好的土漿或水泥漿凝固收縮后,再在各孔做補充灌漿,一般需要重復2次～3次。3)開挖回填夯實用于各種形狀的陷穴,填料一般用就地黃土分層夯實。4)導洞和豎井適用較大、較深的洞穴,由洞內向洞外逐步回填夯實,在回填前,應將穴內虛土和雜物徹底清除干凈。當接近地面0.5 m時,應用老黃土或新黃土,加10%的石灰拌勻回填夯實。

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