高填方路基變剛度處理技術與設計

范 彬 余 佳

長江勘測規劃設計研究有限責任公司

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高填方路基變剛度處理技術與設計

范 彬 余 佳

長江勘測規劃設計研究有限責任公司

隨著社會經濟水平的提升，交通運輸行業的需求逐步增大。各級公路、鐵路的建設取得了飛速的發展。在地勢比較特殊的地段，出現了很多的高填方路基，具有面積大、范圍廣、工程復雜等的特點，這就需要路基具有穩定性和強度性。為了將道路安全隱患降到最小值，本文針對高填方路基變剛度的處理技術與設計作了總結性的探討，希望能為高填方路基性能的提高提供一些可行性建議。

高填方路基；變剛度；后處理技術

引言

高填方路基通常出現在地質地形條件比較復雜的西部地區，因為山區斜坡存在著不穩定的因素，而公路本身的承載力大，再加上設計施工各方面步驟的干預，在自重應力的作用下，很有可能出現路基局部乃至整體出現壓縮沉降的問題，會造成過往車輛在運行的過程當中出現劇烈的顛簸、跳躍等不良反應，影響了正常的交通運輸速度和效率，嚴重的甚至會導致車輛因為過度遭受沖擊而發生碰撞、側翻等安全事故，無論對道路、橋梁等建筑還是車輛或者人員都帶來巨大的傷害危險，形成一定的額經濟損失。所以保證路基的平穩與強硬是建筑公路至關重要的第一步。對變剛度采取有效的措施進行處理，有助于預防一系列問題狀況的發生，無疑是值得我們去加以思考并且探索的。

一、高填方地基變剛度處理思想的相關理論概述

變剛度思想最初是由高層建筑設計理念逐步演變到建筑工程項目的運用中去的。由于起初高層建筑中普遍容易產生樓棟之間的沉降問題，而傳統的增加樁基的長度或者筏板厚度的辦法被證實效果不佳而且會造成比較大的浪費，甚至技術處理不當還會適得其反。變剛度重在發展樁式復合地基的運用，因此被廣泛接受并且由單純的變剛度設計變化成復合路基的處理技術。根據我國現有的實踐狀況來看，一般的低等級的公路是不會運用到筏板的，除非遇上特殊的情況和位置條件，因此這種柔性基礎的地基相對于剛性基礎來說，應力分布與變形發生的程度都存在明顯的差異。如果直接套用原始的建筑理論，必然導致部分數值產生偏差而影響使用效果，所以對于以剛性基礎為主的高填方路基而言，現行研究集中在無砂混凝土小樁的地基后處理技術，另外常見的還有先處理技術。當然具體的采用哪種進行處理操作，應該要根據地基的情況分類來確定。

二、高填方地基的變剛度處理主要的技術設計介紹

前文已經大致清楚了變剛度處理思想在高填方地基中的應用演變。總的來說，在高填方路基處理中通常劃分為先處理技術、后處理技術。兩種技術各自適用于一定的地基基礎中，各自有著優勢和不足。而隨著后期地基技術的發展，變剛度思想的運用很好地將這兩者的不足進行彌補，同時充分融合了兩者的優勢，既能有效地化解高填方路基的承受危機，同時在取得良好經濟效益的情況下實現地基的穩固性。下面分別就先處理技術和后處理技術的具體運用來講解高基方的變剛度處理技術的設計。

（一）先處理技術。這種技術通常分為復合地基法和土性改善法。復合地基法是指運用材料置換或者通過設置加緊材料而讓原始的自然地基局部的土體得到增強性的改變。按照樁體的特征性質的不同又可以分成粘結材料樁、散體材料樁。其中粘結材料樁復合地基的材料之間存在相互粘結的作用；而散體材料樁材料之間不具有粘結的作用；土性改善法按照處理的形式的不同分為強夯法、高壓注漿法、灌漿法、排水固結法等，主要原理是通過改變地基土體的變形程度或者水的滲透性來提高抗液化能力。

（二）后處理技術。主要是無砂混凝土小樁技術。工作原理是通過成孔處理讓土體的固結速度增加從而使土體應力增加。還具有讓材料膠結的作用。由于在軟土地區的高速公路高填方路基，在填筑的過程中軟土的滲透系數很小，不能有效增加土體有效應力而影響路堤的沉降力度和穩定性能。總之，這種技術能夠有效解決傳統造價高、工期長、注漿壓力大等問題，并且因其能夠實現小范圍內的機具配套施工、簡單易操作，因而具備靈活度和較強的適應力，適合運用于各層土質和各種環境條件下的變剛度處理。

（三）變剛度處理技術。根據以上分析，變剛度復合地基的處理本質上是先處理與后處理技術的綜合。具體的運作機理就是以復合地基承載力設計準則來確定先處理水平，即保證填土高度的增加，對路基進行預先處理，使整體的有效應力更趨于均衡分布的狀態；同時用路基填筑的固結度設計來確定后處理水平，即根據前期的超空隙水壓的消解程度來進行二次的土體密實度的增強處理。這樣經過了前后兩次的增強，高填方路基的土體強度實現最大化，能夠讓地基的不均勻沉降現象減到最小，從而取得良好的質量效應。具體技術要點控制如下：

先確定深度和位置，再根據設計好的方案插入注漿管，在初步的填土中形成附加應力以后，然后用碎石樁進行置換，第二次的時候使用壓密注漿的辦法往孔內壓力注漿，讓土體得到密實處理。在樁體處理環節中，隨著樁身規模的增大，樁體承受的重量也更大，土體整體的應力減少，因此，樁體的軸向應力的適當位置應該是位于樁體的一半以上位置。如圖1所示：

圖1 高填方路基變剛度處理技術操作原理解析圖

在灌漿的過程中，通常使用的材料是粉煤灰水泥漿，可以通過慢慢地增加壓力，確定好灌漿的條件，來實施灌漿。灌漿時要考慮灌漿量的統計標準。在這個基礎上，進行后期加固工程的處理。尤其值得注意的是，對于軟土基礎的基石地區，在高填方路基的處理過程中，由于樁體的作用會產生豎向變形，短期的小樁施工處理能夠較大限度的增加路堤中間部位的沉降量，這樣一來，路基兩側的凸起概率就會變小，路堤的總體穩定性能能夠得到有力的保障。因此，使用小樁施工不僅減輕甚至徹底解除超孔隙壓力，還能通過適當的樁長的增加而增強基石土體的承受力。另外還要注意的是在無砂小樁后處理填方施工之前可以先在地面鋪設一定厚度的碎石，如此能夠增加基石的剛性層次，能夠有效的協調變形的程度。

三、結束語

在高填方路基的變剛度處理實施過程中，要充分發揮先處理技術與后處理技術的運用優勢，將精準的數值計算和嚴謹的現場情況勘測結合在一起，在嚴格執行公路施工的規范標準的基礎上，設計出合理的方案進行操作。當然，我國現階段的變剛度處理技術還不夠成熟，還有很大的空間去提升該技術的實施效果。因此，我們要不斷加強實踐經驗的積累，在摸索和總結中豐富技術，為高填方路基的穩定工作盡獻綿薄之力。