填石路基作為一種特殊結構型式的路基,目前在山區(qū)公路建設中正得到廣泛應用。由于其填料比較堅硬,壓實密度大,且透水性好,水容易從路面、邊坡等部位進入基底而造成路基整體的不均勻沉降。鑒于此,為了保證路基的穩(wěn)定性,本文分別對填石路基的特性、填石路基對地基的處理要求、填石路基石質地基的處理方法等問題進行了研究。
目前填石路基多修筑在山區(qū),其填筑高度較大,地基承載力不足容易導致填石路基整體沉降過大,或出現(xiàn)變形模量差異而產(chǎn)生非均勻沉降,因而要針對填石路基地基的承載力提出較高的技術要求,盡量減少地基的壓縮變形,以保證填石路基的穩(wěn)定性。
一、填石路基的特性
填石路基多修筑在地勢險峻,溝壑縱橫的山嶺地區(qū)。由于線形的緣故,路堤的填筑高度較高,填方量大,再加上碎石填料本身的密度較大,路堤填筑體的自重荷載很大。這就對地基的承載力提出了較高的要求。就普通的填土路基而言,其填料顆粒之間具有一定的粘聚力,抗剪強度較低,填筑體本身的塑性較強,當?shù)鼗捎诔休d力不足等自身原因發(fā)生較大不均勻沉降時,路基填筑體可以在一定范圍內隨著地基的沉降而共同沉降。但是填石路基的填料為粒徑較大的碎石,顆粒之間基本上沒有粘聚力,其抗剪強度多由顆粒之間的摩擦力與嵌擠力來形成,且強度較高,故填石路基在一定程度上可以看成是半剛性體。當?shù)鼗牟痪鶆虺两党潭容^小時,顆粒之間的嵌擠作用可以保證路基的整體穩(wěn)定性,避免其發(fā)生較大的變形沉降,路基總體上表現(xiàn)出一定的剛性。然而,當?shù)鼗l(fā)生較大沉降,路基填筑體內部產(chǎn)生的剪應力大于路基的極限抗剪強度時,路基就會發(fā)生較大的剪切變形而失去穩(wěn)定。由此可見,填石路基對地基的不均勻沉降較為敏感,石料之間的嵌擠作用一旦被破壞后,就難以象填土路基那樣慢慢得以恢復。因此,對于填石路基而言,尤其是高填方路堤,地基承載力是保證路基壓實質量和正常使用性能的前提條件,如若地基承載力不足,必將會導致路基的坍塌和失穩(wěn),進而使路面產(chǎn)生病害破壞。
二、填石路基對地基的處理要求
1.填石路基對地基承載力的要求
填石路基對地基的沉降要求較為嚴格,在填石路基填筑前應對地基的承載力進行測試(具體測試方法可參照橋梁基礎的規(guī)定進行),地基的承載力應滿足路基不同填筑高度的要求:(1)當填石路基填筑高度小于l0m時,地基承載力不宜低于150KPa;(2)路基填筑高度為10-20m時,地基承載力不宜低于200KPa;(3)路基填筑高度大于20m時,路基應宜填筑在巖石基底上。
2.填石路基填筑前的清理要求
在填石路基填筑前,首先應該對原地面進行表面清理,清除樹木等雜物。一般耕植土地段原地面應清除表土15cm深,同時用滿足規(guī)范要求的土料回填原地面的坑、洞等低凹處,并按規(guī)定進行壓實。當基底為松散土,且含水量較高時,壓實前應先進行翻曬,使其重型壓實度度不小于90%,當填石路基高度大于80cm時,基底壓實不應小于95%,當路堤基底原狀土的強度不符合要求時,應進行換填,其換填深度不小于30cm。若遇到不良地基(膨脹土、鹽漬土、黃土等)時,應視具體工程條件采取清淤、排水固結、拋石、換填或復合地基等技術措施進行加固處理。此外,在土質地基上填筑填石路基時,為提高地基的強度與均勻性,應設置過渡層。
3.填石路基對地基的排水要求
由于填石路基的孔隙較大,水較易從邊坡或路面等部位進入路基中,而且由于路基填筑體的滲透性好,水很容易浸濕地基,同時若地基范圍內存在地下水,這都會影響填石路基的整體穩(wěn)定。因此,當路堤基底范圍內由于地面水或地下水影響路基穩(wěn)定時,填石路基應采取必要的引排、攔截等措施,或在路堤底部填筑不易風化的片石、砂礫石或塊石等透水性材料來設置透水層,其厚度應不小于30cm,以防止水對地基的不良影響。
4.填石路基對地基坡度的處理要求
當原地基有一定的坡度時,為保證填石路基的整體穩(wěn)定性,應對地基進行如下處理:(1)在地基橫坡陡于1∶5的地段,應將原地面挖成寬度不小于1.0m,高30cm的搭接臺階,同時臺階進行內傾處理,然后進行平整壓實,使基底強度和密實度達到設計要求;(2)在地基橫坡緩于1∶5的地段,當清除樹根草皮或腐植土后,承載力滿足要求時,可直接在天然地面上填筑填石路基。
5.填石路基對地基壓實的要求
施工現(xiàn)場中由于石料爆破后的粒徑較大,變化差異復雜,且細粒土的含量較少,從而導致填料的粒徑組成不佳,大塊石之間點面接觸容易松動,不易嵌鎖緊密,再加上填石路基所在的地形一般都較為復雜,斜坡溝谷縱橫。如果施工管理上再存在一定的疏漏,將使填石路基不易壓實達到穩(wěn)定的狀態(tài),給竣工后公路的正常使用留下較大的隱患。正由于填石路基具有以上所述的壓實特性,所以路基在壓實過程中應著重注意以下幾點:(1)應針對不同工程性質的填料具體對待,在施工中加強工藝控制,避免盲目施工。(2)在壓實過程中,石料有可能不斷被壓碎,改變原有的粒徑組成,從而對路基密度、強度和穩(wěn)定性都會產(chǎn)生重要影響。(3)由于填料的透水性良好,填石路基宜產(chǎn)生孔隙,在一定條件下(如雨水沖刷或浸水路堤)會導致路基填筑體中的細粒料流失,從而發(fā)生較大的沉降,所以應采取必要的措施加以防范。
三、填石路基石質地基的處理方法
1.填石路基石質地基的處理方法
一般認為石質地基較為理想,其承載力較大,能為填石路基的穩(wěn)定性提供較為理想的支承保證。但是應當看到,如果對石質地基的要求過低或施工時處理不當,其承載力的不均勻現(xiàn)象仍然會對路基產(chǎn)生不利的影響。因此不應對填石路基的石質地基掉以輕心,放松要求,應確保石質地基的平整性與強度的均勻性。
2.填石路基巖石和土混合地基的處理方法
在山區(qū)填石路基的施工現(xiàn)場經(jīng)常會遇到巖石和細粒土混合地基,這種地基的強度很不均勻,同時其表面不易整平,如不采取必要的處理措施將會對路基的穩(wěn)定性有較大的影響,尤其是路基填筑高度較高時,會增加不均勻沉降,導致路基路面產(chǎn)生破壞。對于巖石和細粒土混合的地基,主要問題是由于強度不同,存在承載力差異,故應提高細粒土部位的強度,具體處理方法是將巖石炸平,并在細粒土部位設過渡層。
四、小結
根據(jù)填石路基填料的工程特性,即填料多為粒徑較大的碎石,顆粒之間基本上沒有粘聚力,其抗剪強度多由顆粒之間的摩擦力與嵌擠力來形成,且強度較高,填石路基在一定程度上可以看成是半剛性體。填石路基對地基的不均勻沉降較為敏感,針對不同類型的地基,本章提出了相應的技術要求和處理方法,強調土質地基的地基承載力滿足與否直接影響著填石路基的整體穩(wěn)定性,同時,對于混合地基類型,強調保證其強度的均勻性和平整度是地基處理時的關鍵問題。