公路路基常見病害及常見的加固防護(hù)方法探討
1 公路路基常見病害
1.1 填挖交界類
填挖路基產(chǎn)生縱向不均勻沉降,導(dǎo)致路面不平整。產(chǎn)生沉降的原因一是在填筑路堤之后,原土地基受到載荷作用產(chǎn)生壓縮固結(jié)變形;二是受填土高度、土的性質(zhì)和壓實(shí)度密等的影響,使得路堤本身產(chǎn)生固結(jié)變形。
1.2 路基壓實(shí)差
當(dāng)路基壓實(shí)度不夠時(shí),當(dāng)路面水滲入路基之后,會引起路面乃至整個(gè)路基產(chǎn)生縱向裂縫。
1.3 橋頭跳車
橋頭跳車是路基路面縱向變形最嚴(yán)重的一種形式,也是由路基路面沉降引起的。這是因?yàn)闃蝾^填土較厚時(shí),橋頭是剛性的,沉降量很小,而與其相接的路基路面容易產(chǎn)生大的沉降,從而產(chǎn)生錯(cuò)臺高差。
1.4 支擋結(jié)構(gòu)損壞
支擋結(jié)構(gòu)的損壞如擋墻開裂、墻體整體滑移、傾覆等,這是路基損壞的特殊形式。擋墻是用來平衡新填路堤的下滑力,如果擋墻所受土壓力過大,或者墻底受水浸泡、沖刷,就容易導(dǎo)致?lián)鯄Ψ�(wěn)定性不足,從而出現(xiàn)上述損壞形式。
1.5 水毀類破壞
主要是山區(qū)公路山洪暴發(fā)導(dǎo)致公路路基沖毀,或者是路基位于河流彎道處,洪水期間,由于水流速度增大、水位高,路基受到水流直沖刷。還有可能原有防護(hù)擋土墻由于基礎(chǔ)沖空倒塌等原因?qū)е侣坊粵_毀。
2 公路路基常見的加固防護(hù)方法
2.1 排水固結(jié)法。
包括真空預(yù)壓法、堆載預(yù)壓法、電滲排水法等幾種,此法是在公路施工之前,通過布置垂直排水井,并采取堆載或抽真空、抽水、電滲等方法,改善路基土層的排水條件,來使路基加速固結(jié),提前完成沉降,提高地基土的穩(wěn)定性。這種方法適用于處理厚度較大和飽和的軟土、充填土地基,但須有足夠的預(yù)壓的荷載及時(shí)間。
2.2 膠接法
(1)水泥攪拌樁。包括粉體噴射攪拌法和深層攪拌法兩種,前者是利用粉噴機(jī),將水泥粉等干粉直接與地基土在原位拌和,后者是利用深層攪拌機(jī),將水泥漿與地基土在原位拌和。最后形成一個(gè)個(gè)柱狀水泥土體,使得路基的整體承載力增強(qiáng),后期沉降減少。此法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、含水量較高、地基承載力小的粘性土等軟土地基。 (2)高壓噴射注漿法。借助鉆機(jī)將注漿管鉆到設(shè)計(jì)深度的土層,漿液經(jīng)高壓從注漿管噴嘴噴出,高壓沖擊土體并與其充分混合,最后在土層中形成固結(jié)體。高壓噴射注漿法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、砂土、黃土、碎石土及人工填土等地基,尤其適用于軟弱地基的加固;但在地下水流速較大或涌水工程以及對水泥侵蝕較嚴(yán)重的地基中慎用。
(3)灌漿法。向軟土路基中注入水泥漿液或化學(xué)漿液,使土粒膠結(jié),增加路基的穩(wěn)定性,提高承載力,減少沉降,并防止?jié)B水。適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高的粘性土等地基。
(4)水泥土夯實(shí)樁。以人工事先開挖深孔,并將攪拌好的水泥漿倒入孔中,再以夯錘夯實(shí),通過膠結(jié)作用形成樁體。對于高于地下水位的素填土、淤泥質(zhì)土和粉土等較適用。
2.3 加筋法
(1)加筋土。通過帶狀拉筋與填土的摩擦力來平衡,減小作用于擋土墻的土壓力。這種方法適用于人工填土、橋臺、砂土的路堤、水壩等。
(2)樹根樁。利用就地灌注的小直徑灌注樁,與土體構(gòu)成復(fù)合地基,增加地基的穩(wěn)定性,提高地基整體承載力,減少沉降。適用于各類土,主要用于穩(wěn)定土坡、支擋結(jié)構(gòu)物。
(3)土工織物。在路堤內(nèi)鋪設(shè)土工織物、鋼帶、尼龍網(wǎng)等作為拉筋,借助其強(qiáng)度、韌性等力學(xué)特性,與土體構(gòu)成各種復(fù)合土工結(jié)構(gòu),使土中應(yīng)力得以擴(kuò)散,土體的剛度和抗拉強(qiáng)度都得到大幅提高。適用于砂土、粘性土和軟土的加固,也可用作反濾、排水和隔離的材料。
(4)錨固法。將受拉桿件錨固在邊坡土中,使其錨固力,承受由于土壓力、水壓力或風(fēng)力所施加在公路路堤邊坡的推力,維持路基邊坡的穩(wěn)定性。適用于可靠錨固的土層或巖層;對于液限大于50%的粘性土,有機(jī)質(zhì)含量較高的土層均不可作永久性錨固地層。
2.4 置換法、擠密法
(1)振沖置換法。在軟弱粘土地基中利用振沖器或沉樁機(jī)進(jìn)行成孔,并分批將碎石等硬質(zhì)材料填入孔內(nèi)制成樁體,與原地基構(gòu)成復(fù)合地基,使得地基整體承載力得到較大提高(可使天然地基承載力提高20%～60%左右)。此法適用于不排水剪切強(qiáng)度為20～50kPa的飽和黃土、飽和軟粘土和沖填土。
(2)鋼渣樁。用振動(dòng)打樁成孔灌注工藝,分批將廢鋼渣投入孔內(nèi)并振密成樁,與原地基構(gòu)成復(fù)合地基,提高地基穩(wěn)定性,減少沉降。適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、飽和及非飽和的粘性土、粉土。
(3)CFG樁。利用振動(dòng)打樁機(jī)擊沉直徑300～400mm的樁管,將碎石、粉煤灰、水泥和水拌和后形成半剛性的樁體,并可通過調(diào)整水泥摻量來調(diào)節(jié)樁體強(qiáng)度,CFG樁與樁間土通過褥墊層一起構(gòu)成復(fù)合地基,提高路基整體承載力,大約可使天然地基承載力提高70%以上。適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土、粘性土和粉土。
(4)石灰樁。在打樁機(jī)成孔過程中,沉管對周圍土體產(chǎn)生一定的擠密作用,并投入新鮮的生石灰,其對周圍土體有一定的脫水作用,從而使土體固結(jié)。石灰與土體發(fā)生一系列的物理、化學(xué)反應(yīng),樁間土硬殼層與樁身組成變形模量較大的樁體,置換部分軟土,構(gòu)成復(fù)合地基,提高地基強(qiáng)度。此法不適合在地下水位以下的滲透系數(shù)較大的土層中采用,適用于滲透系數(shù)適中的軟粘土、雜填土、膨脹土和濕陷性黃土。
(5)強(qiáng)夯法。將80～300kN的重錘從8～20m的高處落下,利用其產(chǎn)生的沖擊能來夯擊地基土,使地基土得到夯實(shí)。該法最大處理深度達(dá)40m,適用于碎石土、砂土、濕陷性黃土、雜填土、素填土和低飽和度的粉土與粘性土。
(6)強(qiáng)夯置換。將重錘從10多米的高空落下,在地面擊出直壁夯坑,倒入置換材料并連續(xù)夯擊,最終形成一定直徑的碎石樁體,與周圍士體形成復(fù)合地基。此法一般用于3～6m的淺層飽和軟土的加固處理。
3 結(jié)語
隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的飛速發(fā)展,我國車輛總數(shù)和車輛載重都有大幅提高,這對公路的路基質(zhì)量有了更高的要求。因此,為了滿足交通量不斷擴(kuò)大這一現(xiàn)實(shí)需要,我們公路工作者應(yīng)充分了解公路路基的各種質(zhì)量病害現(xiàn)象及原因,結(jié)合實(shí)際的地質(zhì)條件和施工技術(shù)水平,選取成本低、效果好的加固防護(hù)技術(shù),從源頭上提高公路的質(zhì)量。
