西南多雨地區(qū)高速公路路基處治方案研究

吳 兵

(貴州公路開(kāi)發(fā)總公司)

西南多雨地區(qū)高速公路路基處治方案研究

吳 兵

(貴州公路開(kāi)發(fā)總公司)

我國(guó)西南地區(qū)公路路基大多數(shù)是飽和粘性土，具有含水量高、孔隙比大、滲透系數(shù)小、強(qiáng)度低等特點(diǎn)，若作為高速公路地基需要處理，否則產(chǎn)生不同程度的坍滑。排水固結(jié)法和擠密砂樁是較為常用的方法。隨著高速公路汽車(chē)數(shù)量的增多，對(duì)路基的變形要求也嚴(yán)格，相應(yīng)對(duì)路基變形要求隨之提高。為此，簡(jiǎn)要分析了西南多雨地區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)，并對(duì)如何提高高速公路路基方案進(jìn)行了綜述。

西南;多雨地區(qū);高速公路;路基處治

1 引言

西南多雨潮濕地區(qū)地質(zhì)多呈現(xiàn)濕軟風(fēng)化狀態(tài)，普遍分布著大量潮濕的粘性土，其含水量高，而且塑性指數(shù)大。隨著西部經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，公路交通建設(shè)規(guī)模也逐年增加，發(fā)揮的作用也日趨顯著，尤其是高速公路的快速發(fā)展，為拉動(dòng)西南地區(qū)與外部省市的銜接建立了有利條件。然而，一些特殊地段由于多雨導(dǎo)致的軟弱淤泥地基也對(duì)公路帶來(lái)了嚴(yán)峻考驗(yàn)。特別是橋梁結(jié)構(gòu)物如通道處的滑移沉降，橋涵通道等人工構(gòu)造處的跳車(chē)顛簸……都使路基安全系數(shù)大大降低。所以如何改善地質(zhì)情況，提高高速公路路基的承載質(zhì)量成為施工急需優(yōu)化的問(wèn)題。

2 西南多雨地區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)

西南多雨地區(qū)的地質(zhì)一般多為軟土。一般是指水下沉積的飽和粘性土，是淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉土、泥炭質(zhì)土等一類土體的簡(jiǎn)稱。軟土作為工程的地基，由于其承載力低會(huì)產(chǎn)生坍滑或沉降陷等。軟土的特征如下。

(1)透水性弱。盡管含水量大，但其透水性卻很小，當(dāng)土體受到荷載后，呈現(xiàn)高的孔隙水壓，影響公路的壓密固結(jié)。

(2)孔隙比大。天然孔隙比一般在1～2之間，天然含水量W=50% ～70%，高的甚至可達(dá)200%。

(3)靈敏度高。粘土在結(jié)構(gòu)未被破壞時(shí)具有抗剪強(qiáng)度，但一經(jīng)擾動(dòng)，抗剪強(qiáng)度將降低。

(4)抗剪強(qiáng)度低。軟土在外部荷載作用下，抗剪性能差，我國(guó)的軟土無(wú)限抗剪強(qiáng)度一般小于30 kN/m2。

因此，必須要考慮進(jìn)行路基處理。對(duì)于新建的工程，應(yīng)重點(diǎn)考慮利用天然路基進(jìn)行，對(duì)于淤泥質(zhì)土可以利用其上覆較好土層，對(duì)于雜填建筑垃圾，當(dāng)密實(shí)度較好時(shí)，均可利用作為路基的持力層;當(dāng)覆蓋土層比較薄時(shí)，應(yīng)注意避免淤泥質(zhì)土的擾動(dòng);對(duì)于有機(jī)質(zhì)含量較多的工業(yè)廢料等雜填土，不宜作為路基持力層。若路基軟弱，不能滿足要求，則需根據(jù)工程情況及路基土質(zhì)條件不同進(jìn)行處理。

路基處理方法按其處理原理大致可分為改變路基的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和在外部進(jìn)行人工加固。

(1)換土墊層法

換土墊層法常用于處理較為軟弱的路基，主要是應(yīng)用合適材料對(duì)路基中的軟弱土層進(jìn)行置換，從而達(dá)到處理目的，該法利用分層壓實(shí)作為墊層，還可用于處理濕陷或膨脹路基。換土墊層法一般適用于處理淺層路基。

(2)排水固結(jié)

該法主要為了減小地基的沉降，從而提高承載力。該法是處理粘土路基常用的方法之一。主要采用頂壓等方法促使土層的排水固結(jié)，當(dāng)采用預(yù)壓法時(shí)，一般在路基內(nèi)設(shè)置一系列塑料排水板或者砂井或，形成豎向的排水通道，從而加速固結(jié)土層。

(3)擠密振密法

該法的適用范圍一般只限于砂土低的粘性土，可用于處理雜填土及濕陷性黃土等路基。主要借助機(jī)械或爆破產(chǎn)生的夯壓土減小孔隙比，或在路基內(nèi)打砂樁從而達(dá)到處理目的。其中主要有重錘夯實(shí)法，振沖法以及灰土樁擠密法等，°

(4)拌入法

此類方法采用手段主要有深層噴漿、高壓噴射以及深層噴粉法等。是加入水泥等能固化的材料或者在土中摻入水泥漿，經(jīng)固化后，在路基中構(gòu)筑柱狀固化體，與周?chē)馏w組成復(fù)合路基從而達(dá)到處理目的。

(5)灌漿法

該法一般可用于處理砂土及飽和粘性土等地基。主要是靠壓力把含有膠結(jié)物質(zhì)傳送灌入土層。使其滲入土裂縫中，或者把漿體壓入鉆孔中，借助于壓力擠密土體并上抬，達(dá)到加固處理。

(6)加筋法

加筋法常用于公路路堤的加固。該法采用強(qiáng)度較高的土工合成材料，如土工積物等，抗腐蝕性好，可起到排水、隔離和補(bǔ)強(qiáng)作用，還可用于處理軟弱路基

通過(guò)分析，排水固結(jié)法和擠密砂樁是兩種處理路基最主要的方法，分別對(duì)其施工工藝及質(zhì)量檢測(cè)分析如下。

2.1 排水固結(jié)法

排水固結(jié)法是對(duì)已設(shè)置豎向排水體的路基施加荷載，使土體中孔隙體積減少，孔隙水被排出，達(dá)到固結(jié)沉降路基的目的，處理之后抗剪強(qiáng)度明顯提高，應(yīng)力逐漸增長(zhǎng)。該法可以對(duì)所施加荷載的方法進(jìn)行分級(jí);也可以是在修建高速公路之前，利用其他重物對(duì)場(chǎng)地先進(jìn)行預(yù)壓。

由固結(jié)理論可知:排水距離的平方和性土固結(jié)所用時(shí)間和正比。在被加固路基中置入塑料排水板或者殺精等排水體，可使土層中孔隙水主要向通過(guò)砂井排出，縮短了排水距離，加速了地基固結(jié)。

2.2 擠密砂樁

采用振動(dòng)等方式在軟弱路基中成孔后，再將材料搗實(shí)擠入軟土路基中，在路基中造成直徑較大的密實(shí)樁。按填入材料不同，可分砂樁、碎石樁、生石灰樁和灰土樁;按施工方法可分為振沖擠密樁或者振動(dòng)擠密樁等。采用砂樁加固路基主要有兩個(gè)作用。

(1)置換作用

對(duì)黏性土路基，砂樁的主要作用是置換，而不是擠密路基。密實(shí)的砂樁在軟黏土中形成“復(fù)合地基”，使承載力提高，路基沉降也減小。荷載試驗(yàn)證明砂樁復(fù)合地基承受荷載時(shí)，發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，使土層承受壓力減小，沉降減小。砂樁復(fù)合路基承載力增大率和沉降減小率都與置換率成正比。根據(jù)我國(guó)在淤泥質(zhì)亞黏土中形成的砂樁復(fù)合路基上的荷載試驗(yàn)，同等荷載作用下沉降可比天然路基減少20%。

(2)排水作用

在軟黏土路基中，砂樁形成豎向的排水通道，明顯縮短了孔隙水平滲透路徑，從而加快了路基的沉降速率。與天然路基荷載試驗(yàn)對(duì)比表明，在荷載相同條件下砂樁復(fù)合路基的沉降穩(wěn)定比后者要短。

3 西南多雨地區(qū)的路基處理詳細(xì)方案

(1)多雨潮濕地區(qū)進(jìn)行路基施工時(shí)應(yīng)特別注意排水。機(jī)具停放地、庫(kù)房、生活區(qū)域必須選在地勢(shì)較高不易被水淹的地點(diǎn)，并有可靠的排水防洪設(shè)施，預(yù)防洪水造成危害。

(2)開(kāi)工前場(chǎng)地準(zhǔn)備工作應(yīng)特別注意排除地面水。低洼地帶沿用地兩邊應(yīng)控大斷面的縱向排水溝并引向出水口。在縱向排水溝之間應(yīng)挖掘橫向排水溝并互相貫通疏于地表以達(dá)到地面不積水。

(3)多雨潮濕地區(qū)地面多為含水量過(guò)大的過(guò)濕土應(yīng)按下列方法處理。

含水量過(guò)大的潮濕土深度在2 m以內(nèi)時(shí)可挖去濕土，換填適用的干土或挖方石渣、天然砂礫等，并分層壓實(shí)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。挖去淤泥后將上層濕土翻松耙碎摻5%～10%的生石灰粉壓實(shí)其層厚以能達(dá)到規(guī)定壓實(shí)度為準(zhǔn)使之成為穩(wěn)定土加固層。當(dāng)有非風(fēng)化大塊巖石可利用時(shí)，在挖去軟濕土后鋪筑厚50 cm左右石塊層，嵌填石渣后用重型壓路機(jī)碾壓成型，再于其上填筑路堤。二級(jí)以下公路可采用拋填片石擠淤整理碾壓成型后填筑路堤。

(4)利用潮濕土填筑路堤時(shí)，應(yīng)按下列壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)和方法進(jìn)行。

當(dāng)天然稠度小于1.1、液限大于40、塑性指數(shù)大于18的粘質(zhì)土用作高速公路、一級(jí)公路和二級(jí)公路上路床的填料時(shí)，進(jìn)行處治或采用重型壓實(shí)度確有困難，可采用輕型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。碾壓潮濕土填筑的路堤適宜的壓路機(jī)型式、規(guī)格、填層的適宜厚度、所需碾壓遍數(shù)和壓實(shí)度應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。

碾壓完成后的路段，若不立即鋪筑路面，且不需維持通車(chē)時(shí)，應(yīng)在路床頂面鋪蓋一層碾壓緊密的防水粘土層或?yàn)r青封閉層。

(5)多雨潮濕地區(qū)土的含水量大，地下水位高容易影響路基穩(wěn)定。填方邊坡宜用漿砌護(hù)坡防護(hù)。二級(jí)以下公路也直采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

(6)路堤填筑每層表面宜做成2%～4%的橫坡以利排水。當(dāng)天的填土必須當(dāng)日完成壓實(shí)。

(7)路堤坡腳護(hù)坡道外應(yīng)設(shè)置加大斷面的石砌邊河以降低地下水位。

4 結(jié)語(yǔ)

西南多雨地區(qū)的路基多為軟土，有很大的危害性，如果不處理不當(dāng)，就會(huì)造成隱患，使構(gòu)造物沉降過(guò)大，對(duì)構(gòu)造物造成破壞。如何選擇有效的處治方法，采用合理的施工方案要依項(xiàng)目的具體要求具體分析，從而總結(jié)出最適用的處治方法。

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U416.1

C

1008-3383(2014)03-0041-02

2013-10-16

吳兵(1969-)，男，貴州凱里人，本科，主要從事:高速公路建設(shè)工程管理研究。