濕陷性黃土高填方路基質(zhì)量控制與殊路基處理施工方案

劉文錄

【摘要】本文結(jié)合實(shí)際工程案例，闡述了濕陷性黃土地區(qū)高速公路填方路基的沉陷原因，指出了沉陷病害的易發(fā)部位和防治辦法，旨在提高濕陷性黃土地區(qū)高速公路路基的使用耐久性，確保工程質(zhì)量和行車安全，同時(shí)為后續(xù)同類工程施工提供參考。

【關(guān)鍵詞】濕陷性黃土；路基沉陷；邊坡；加固

一.濕陷性黃土的形成及特征與填方路基易發(fā)生沉陷病害的部位

在上覆土層自重應(yīng)力作用下，或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，下沉穩(wěn)定后，受水浸濕，土體結(jié)構(gòu)迅速破壞，并產(chǎn)生顯著附加變形或下沉，嚴(yán)重影響路基質(zhì)量。高填方路基施工完工后，隨著時(shí)間的延長、氣候的變化和汽車重復(fù)荷載的作用，常出現(xiàn)路基的整體下沉與局部下沉、路基縱橫向開裂、路基滑動或者邊坡滑坍等病害。半填半挖路基及路基填挖結(jié)合部，最容易出現(xiàn)路基不均勻沉降導(dǎo)致路面開裂，其主要成因有不良地基、填土材料、結(jié)合部處理不當(dāng)、壓實(shí)工藝及交通因素等方面的影響。它們又可以歸納為兩大類：路基穩(wěn)定性不足，病害現(xiàn)象為路基滑動；填挖結(jié)合部路基的不均勻沉降，表現(xiàn)為路面長大裂縫、斷板等路面損害的發(fā)生。首先沖溝填方段落一般都具有填方較高但是縱向長度較短并且是在暗涵頂填筑的特征，因此在施工時(shí)應(yīng)當(dāng)足夠重視，嚴(yán)格控制每層填筑的層厚、壓實(shí)度及填料的各項(xiàng)指標(biāo)等要求，防止自然沉降引發(fā)的路基沉降。其次填筑最好整幅施工，這樣可以防止路基的縱向裂縫。最后關(guān)于排水，不論是施工期間的臨時(shí)排水還是路基形成后的最終排水系統(tǒng)，都應(yīng)做到完善暢通，對于挖方段落匯流過來的水，疏導(dǎo)至路基范圍外，防止對填方路基邊坡產(chǎn)生沖刷。

二、沖擊碾壓

沖擊碾壓施工就是采用沖擊式壓實(shí)機(jī)，配備壓實(shí)輪，壓實(shí)輪在牽引機(jī)拖動行駛滾動中將高位勢能轉(zhuǎn)化為動能對地面進(jìn)行沖擊從而對土體的深層產(chǎn)生較強(qiáng)的沖擊能量，同時(shí)輔以滾壓、揉壓的綜合作用，使土石顆粒之間發(fā)生位移、變形和剪切，隨著土石密實(shí)度增加，其影響深度也逐漸增加，從而使土體深層隨著沖擊波的傳播得到壓實(shí)。壓實(shí)輪在牽引機(jī)的拖動下連續(xù)作用于地面，使大面積地基得以壓實(shí)。沖擊碾壓技術(shù)的突出特點(diǎn)是影響深、速度快、壓實(shí)質(zhì)量高。

通過沖擊式壓實(shí)機(jī)的沖擊碾壓，能有效減少公路路基的工后沉降量，大大改善因不均勻沉降而形成的道路病害，提高路基的整體強(qiáng)度和均勻性，對于暴露地基或路基的內(nèi)部缺陷、避免隱患、提高施工質(zhì)量等具有顯著的效果。填土高度大于3m的涵洞按一般路基沖擊壓實(shí)。沖擊壓實(shí)機(jī)必須縱橫向輪跡交錯，沖擊夯坑均勻按梅花形散布，橫向輪跡重疊20厘米。前后連續(xù)的兩個沖壓段之間應(yīng)保證30米的搭接長度。施工中應(yīng)配備平地機(jī)，路基面起伏過大時(shí)，進(jìn)行整平然后繼續(xù)沖壓。沖壓完成后，用光輪壓路機(jī)進(jìn)行整平壓實(shí)。沖壓后經(jīng)高程檢測需進(jìn)行補(bǔ)土壓實(shí)時(shí)，補(bǔ)土層的最終壓實(shí)厚度不小于10厘米，且不得進(jìn)行表層貼補(bǔ)，如補(bǔ)土層厚度較薄，可對表層土翻松10厘米，與補(bǔ)土攤鋪均勻后用壓路機(jī)壓實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。沖擊壓實(shí)的檢驗(yàn)按最后一次碾壓的沖擊變形小于2cm進(jìn)行控制。補(bǔ)壓后路基壓實(shí)度較規(guī)范值提高2～3%，即路堤壓實(shí)度為95%，路床壓實(shí)度為97%。沖擊壓實(shí)機(jī)在單位長度地基表面行駛六次為一遍。

三、強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基是一種行之有效的加固方法，強(qiáng)夯法又稱動力固結(jié)法，它是法國L.Menard于20世紀(jì)60年代末首創(chuàng)的一種地基加固方法，我國于1975年開始介紹和引進(jìn)強(qiáng)夯法技術(shù)，并于1978年底開始在工程中試用。其原理是用幾噸間，沖擊機(jī)距路基邊緣保持1米的安全間距?；驇资畤嵵劐N從高處落下，反復(fù)夯擊地面，這種強(qiáng)大的夯擊能在地基中產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波和動應(yīng)力，并向地基縱深方向傳播，使淺層和深處的地基土的骨架不同程度地被迫壓縮或顆粒重新排列而密實(shí)固結(jié)，從而提高地基土的強(qiáng)度并降低其壓縮性。試夯開始前首先測得地基土的最優(yōu)含水量。在強(qiáng)夯開始前及強(qiáng)夯結(jié)束10天后，利用探井取樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)等方法對處理前、后的地基進(jìn)行相關(guān)檢測，即對地基土含水量、干密度、孔隙比、壓縮系數(shù)、壓縮模量及濕陷系數(shù)進(jìn)行測定。

四、強(qiáng)夯及沖擊壓實(shí)質(zhì)量檢測方法及標(biāo)準(zhǔn)

在大面積強(qiáng)夯施工前，應(yīng)選擇代表性路段進(jìn)行試夯，以確定合理的強(qiáng)夯參數(shù)與工藝。強(qiáng)夯過程中，每遍每夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)用最后兩擊的平均夯沉量控制。第一、二遍夯沉量不大于10厘米，第二遍夯沉量不大于5厘米，此外夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起，不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。最后的夯沉量控制值以試夯結(jié)果確定，但最大不宜超過15厘米。強(qiáng)夯施工結(jié)束后2周應(yīng)對加固地基質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。

強(qiáng)夯及沖擊壓實(shí)質(zhì)量檢測，均采用標(biāo)準(zhǔn)貫入、動力觸探、現(xiàn)場荷載等原位測試方法和室內(nèi)土工試驗(yàn)方法，強(qiáng)夯地基的檢測深度要超過設(shè)計(jì)加固深度1.0米以上，沖擊壓實(shí)地基，其檢測深度一般為2.0米。強(qiáng)夯地基每個加固段不小于2處，沒處3點(diǎn)，沖擊壓實(shí)地基一般每100米布設(shè)一個檢測點(diǎn)。加固范圍內(nèi)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足一般路基及高填土路堤的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，濕陷系數(shù)小于0.015。

五、土工格室

為加強(qiáng)填挖交界結(jié)合部提高路基穩(wěn)定性，當(dāng)縱向填挖高差大于5 m或處于陡坎時(shí)，在結(jié)合部填方區(qū)填至路床底面后，將挖方段超挖區(qū)挖至路床底面，然后用沖擊壓路機(jī)全面補(bǔ)壓2～3遍，同時(shí)鋪設(shè)第一層土工格室，再分層填筑路床，在路床頂面鋪設(shè)第二層土工格室。土工格室內(nèi)填充砂礫。砂礫粒徑不大于20mm。鋪設(shè)土工格室時(shí)，應(yīng)進(jìn)行錨固，錨釘間距為3m×3m。土工格室技術(shù)要求：格室高50mm，整幅為單根筋帶制作；格室片的抗拉強(qiáng)度≥150MPa，延伸率<15%，網(wǎng)格尺寸25cm×25cm，鉚縫或焊接處的抗拉強(qiáng)度≥100N/cm，格室組間連接處抗拉強(qiáng)度：格室片邊緣≥200N/cm，格室片中間≥150N/cm。

六、填砂礫土

本合同段線外取土場CBR值偏低，且含少量易溶鹽，僅能滿足路床以下填料的要求，不能滿足路床填料要求，為保證路床的穩(wěn)定性和路面的安全使用，故該取土場供應(yīng)段落內(nèi)路床采用渭河砂礫填筑。挖方段均位于黃土梁峁，考慮黃土CBR值偏低，不能滿足路床填料要求，因此路床頂面以下80厘米范圍采取超挖換填砂礫的措施進(jìn)行處理。超挖部分進(jìn)入土石方調(diào)配，調(diào)至路堤段路床以下部分填筑。