淺談我國公路路基的加固方法
2015-06-18
1 引言
路基工程是公路建設中的重要環(huán)節(jié)，其主要的施工工藝特點是流程簡單，工程量大，耗費人工、材料多，涉及面較廣。目前我國平原、微丘區(qū)的一級公路每公里的土石數(shù)量約16000~35000m3，山嶺、丘陵地區(qū)的一級公路每公里可達這個數(shù)字的兩倍以上。相關資料表明，一般公路的路基修建投資約占公路總投資的25%~45%，個別地形地貌復雜的地區(qū)可達65%以上。而公路在日常使用中，路基要發(fā)揮其作用，必須具備足夠的強度和穩(wěn)定性。隨著交通運輸對公路要求的不斷提高，公路設計向大規(guī)模、超重載方向發(fā)展，公路路基沉降時有發(fā)生。因此，對路基必須進行必要的加固，使其達到設計要求的強度與穩(wěn)定性指標。
2 公路路基加固的主要方法
2.1 機械碾壓法
機械碾壓法是最常見的一種路基壓實加固方法。該方法是用壓路機、推土機、平碾、羊足碾或其他碾壓機械在路基表面來回開動，利用機械自重把松散的路基土壓實加固，以充分發(fā)揮路基土的強度，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，提高路基的強度穩(wěn)定性。這種壓實方法常用于地下水位以上大面積填土的路基壓實以及一般非飽和粘性土和雜填土地基的淺層處理。
機械碾壓法只有在一定的含水量范圍內(nèi)壓實，才能得到較好的效果。土體含水量過低,土顆粒間的引力很大，土顆粒間的相對移動困難。土體含水量過高，土顆?？紫吨谐錆M自由水，雖然土顆粒易于移動，但多余的水不易排出，造成孔隙水壓增加，抵消了沖擊作用，阻止土粒的移動。因此只有土體含水量適當時，才適合采用機械碾壓法加固路基。
2.2 強夯法
又稱動力固結(jié)法，是利用起重機械將重錘提調(diào)一定高度后自由下落，給路基以巨大的能量沖擊。強夯時巨大的沖擊能量使土體產(chǎn)生強烈的振動和應力，從而導致土中孔隙壓縮，土體局部液化，夯擊點周圍產(chǎn)生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水順利排出，土體迅速固結(jié)以達到減少沉降提高承載能力的目的。振動波理論認為:強夯的特點是將機械能轉(zhuǎn)換為勢能,再變?yōu)閯幽茏饔糜谕馏w。在重錘作用于地基一瞬間，使土體產(chǎn)生強烈振動，類似于地震的震源，在地基土中產(chǎn)生震動波，從震源向四周傳播。
強夯法適用于處理碎石土、砂土、粉土、粘性土、雜填土和素填土等地基。但對于飽和度較高的粘性土，一般來說處理效果不顯著。其中尤其是淤泥和淤泥質(zhì)土地基，處理效果更差。
2.3 注漿法
注漿法是指利用液壓、氣壓或電化學原理，通過注漿管把某些能夠固化土體的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)人工控制一定時間后，漿液將原來松散的土料或裂隙膠結(jié)成一個整體，形成一個結(jié)構(gòu)新、強度大、防水性能高和化學元素穩(wěn)定性好的“結(jié)石體”，從而提高地基承載力，減少地基的變形，達到地基加固的目的。
目前常用的注漿方法有4種，分別為滲透注漿、劈裂注漿、壓密注漿、噴射注漿。滲入性注漿是指在注漿壓力作用下，漿液克服各種阻力而滲入空隙和裂隙，壓力越大，吸漿量及漿液擴散距離就越大。劈裂注漿是指在注漿壓力作用下，漿液克服地層的初始應力和抗拉強度，引起巖石或土體結(jié)構(gòu)的破壞和擾動，使地層中原有的孔隙或裂隙擴張，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散距離增大。這種注漿法所用的注漿壓力相對較高。壓密注漿通過鉆孔向土層中壓入濃漿，隨著土體的壓密和漿液的擠入，漿液在壓漿點周圍形成燈泡形空間，并因漿液的擠壓作用而產(chǎn)生輻射狀上抬力，從而引起地層局部隆起。噴射注漿就是利用鉆機鉆孔，把帶有噴嘴的注漿管插至土層的預定位置后，以高壓設備使?jié){液成為高壓射流，從噴嘴中噴射出來沖擊破壞土體。土粒在噴射流的沖擊力，離心力和重力等作用下，與漿液攪拌混合，并按一定的漿土比例有規(guī)律地重新排列。
2.4 樁加固方法
樁基加固是利用制孔機械設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、石灰樁、擠密砂樁等。
碎石樁是以碎石(卵石)為主要材料制成的復合地基加固樁。石樁加固路基的效果主要來源于以下3種作用：置換作用，即地基的原軟弱土被較高強度的樁體置換而使地基強度增大的效應；擠密作用，因施工成樁過程中,樁周土受到擠壓力而使樁周土強度增大的效應；加速排水作用，樁體使地基土排水滲流的滲徑縮短而加速地基土固結(jié)從而使地基承載能力隨時間提高的效應。石灰樁是由生石灰與粉煤灰等摻和料拌和均勻，在孔內(nèi)分層夯實形成豎向增強體，并與樁間土形成復合地基的地基處理方法。擠密砂樁是在軟土地基制成的孔中灌入中、粗混合砂料或砂與角礫的混合料，以振動或沖擊方式擠密形成砂樁。密實的砂樁擠密了軟土層形成復合地基。擠密砂樁加固主要適用于軟土地基、人工填土和松散砂土的加固。
3 結(jié)語
近年來，隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，交通運輸事業(yè)也進入了一個快速發(fā)展的階段。隨著公路通行壓力的逐年增加，對地基的承載能力要求越來越高，天然的地基已經(jīng)不能滿足承載力的要求，各種各樣的路基處理技術已得到廣泛應用。隨著科學技術不斷進步，新型加固材料的開發(fā)與應用，加固工藝的提高，推動加固技術不斷創(chuàng)新與發(fā)展。我國公路的發(fā)展方向是高速、重載線路。從設計標準、施工質(zhì)量、對路基沉降和強度都提出了更高要求，只有不斷提高軟土路基加固技術水平，才能適應公路建設發(fā)展的需要。
