關于路基加固技術的探討
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條件之一，因此，路基加固處理技術在公路建設過程中日益受到重視。
一、路基加固工程概述
1.1 基本含義。在公路路基建設過程中，由于天然狀態(tài)下的路基填料結構松散，強度與穩(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，即進行必要的加固處理工程，以保證路基的強度與穩(wěn)定性指標符合設計、規(guī)范的要求。
1.2 類型。按路基加固的不同部位，可分為坡面防護加固、邊坡支擋、濕弱地基加固三種類型。坡面防護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、護面墻、護肩墻、護坡、護腳墻的路基邊坡支擋，以及含有支垛護腳、浸水墻、石籠、拋石、駁岸、護坡的堤岸支擋；濕弱地基加固包括擠密、換填土、排水固結、輾壓密實、化學固結。
二、路基加固方法
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。
2.1.1碾壓機理
在泥土中, 在一定的壓實功能下, 當含水量很小時, 土顆粒表面僅存在結合水膜, 土顆粒間的引力很大, 土顆粒間的相對移動困難, 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, 達到更密實的程度, 干密度隨之增加。但當含水量繼續(xù)增加, 超過最佳含水量以后, 土顆粒孔隙中幾乎充滿了自由水, 雖然土顆粒易于移動, 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, 土體反而得不到壓實, 干密度下降。
2.1.2施工方法
公路填方應從最低處開始, 由下向上整個路基寬度水平分層碾壓。為了提高碾壓效率, 在碾壓機械碾壓之前用推土機鋪土、推平, 低速預壓4～ 5 遍, 以保證表面平實。然后用壓路機采用“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； 碾壓時要控制行使速度, 壓實遍數(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) , 用人工或推土機拉毛, 以保證層間的接合, 然后繼續(xù)填土碾壓。當土層表面太干時, 灑水濕潤, 使其含水量達到最佳, 以保證上下土層結合良好。在路基邊緣處, 碾壓機無法碾壓之處應采用人工夯實并注意其質量控制。
2.2強夯法加固路基施工工藝
2.2.1 施工要求
大面積夯實前需要試夯, 由試夯對設計參數(shù)進行驗證, 若有不符之處需再調整, 以便設計更合理；在強夯之前應繪制夯錘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, 應立即停止施工, 改進方案； 強夯的目的是加固土體, 因此強夯結束后必須達到設計要求, 否則需補夯。
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位； 起重機就位, 使夯錘對準夯擊點位置, 并測量夯點錘頂高程； 將夯錘起吊到預定高度, 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, 應及時將坑底整平； 重復上述步驟3, 按設計規(guī)定的次數(shù)夯擊標準完成一個點的夯擊； 換夯點, 重復上述步驟2～4, 直到完成第1 遍全部夯點； 用推土機將夯坑填平, 并測量場地高程； 在全部夯點完成后, 若無彈簧現(xiàn)象, 可以進行第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, 經人工控制一定時間后, 漿液將原來松散的土料或裂隙膠結成一個整體, 形成一個結構新、強度大、防水性能高和化學元素穩(wěn)定性好的“結石體”。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注漿法的加固機理
目前, 關于注漿法的加固機理有以下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力和抗拉強度, 引起巖石或土體結構的破壞和擾動, 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。
2.3.2注漿法加固路基施工工藝
(1) 注漿次序
在設計注漿孔的排列時, 一般原則是從外圍進行圍、堵、截, 內部進行填、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, 這樣易于保證注漿質量。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 次序孔的鉆進和注漿, 依次類推。這樣還可以隨著各次序孔的推進, 及時地檢查注漿效果。為使?jié){液滲透均勻,注漿段長不宜太長。
(2) 注漿施工中的技術管理
?、僮{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容。根據(jù)注漿壓力的變化情況可以進行漿液流量、凝膠時間的調控, 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, 所使用的漿液主要是水泥漿。開始注漿時, 采用的注漿壓力較小(當有承壓水時, 注漿壓力應高于動水壓力)。隨著漿液的流動, 水泥顆粒逐漸沉淀增加了漿液流動阻力, 這時需較高的注漿壓力才能使?jié){液繼續(xù)流動, 最后達到最終注漿壓力。
2.4樁基加固法
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、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, 被廣泛采用。碎石樁加固軟土地基的機理是軟土和碎石樁組成復合地基, 一般樁體應力要比土體應力高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。擠密砂樁施工若置換率很大時應避免產生地面隆起和側向擠出, 這種情況一般發(fā)生在砂樁設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，固然會增強路基的強度與穩(wěn)定性，但無論哪種理論和技術，其存在與發(fā)展或多或少地具有一定的局限性，這就要求設計、施工單位在具體應用時，要避免盲目套用、不切實際，要在對路基具體情況、地質條件、周邊環(huán)境、處理指標及范圍、材料來源、工程費用、工程進度等方面予以綜合考慮的基礎上，因地制宜、統(tǒng)籌規(guī)劃、科學合理地選擇適宜的加固方法。
結束語：
隨著我國經濟建設的快速發(fā)展，公路交通量與日俱增，重型車輛日益遞增，這就對公路建設過程中路基的強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，科學組織、合理安排、嚴格管理、精心施工，從源頭上狠抓施工質量，進而保證路基工程的穩(wěn)定是公路建設項目中的重中之重。
