陽海龍
摘要:路基是公路的基礎,需要有足夠的穩(wěn)定性和安全性。路基加固是濕陷性軟土區(qū)公路工程中必不可少的施工環(huán)節(jié),對解決濕陷性軟土區(qū)公路路基變形問題具有重要作用。采用分層法對公路路基淺層的濕陷性軟土實施開挖,然后采用注漿法,對路基底層的濕陷性軟土進行加固處理,根據配合比設計對路基回填并強夯處理,以此完成濕陷性軟土區(qū)公路路基加固施工處理。實例分析結果表明:經本文技術處理后,公路路基沉降量和水平位移量均在合理范圍內,符合規(guī)范要求,取得了良好的路基加固效果。
關鍵詞:濕陷性軟土;路基加固處理;分層法;注漿法;強夯施工
0? ?引言
濕陷性軟土在國內分布范圍比較廣泛,主要分布在河口灣、沼澤以及湖泊等地區(qū),濕陷性軟土物理力學性質獨特,具有低透水性、高可壓縮性、低強度以及高含水量等特點。濕陷性軟土區(qū)由于土壤松散,水分含量較高,容易發(fā)生地基沉降和失穩(wěn),造成公路基礎設施的承載能力不足,導致沉降等安全隱患。
路基是公路的基礎,需要有足夠的穩(wěn)定性和安全性。這就需要路基有較強的強度,能夠抵抗行車荷載,如果公路路基產生較大的變形,不僅會影響公路的正常使用,而且還會引起公路路面開裂、橫坡變緩以及橋頭跳車等問題。
通常情況下,在公路建設選取路線時,都要盡可能避開濕陷性軟土區(qū)域,但是也有一些公路建設無法避開濕陷性軟土地區(qū),因此在建設過程中需要對路基進行正確的加固處理,以此保證濕陷性軟土區(qū)公路使用壽命和穩(wěn)定性。
盡管國內在公路路基加固施工處理方面展開了大量研究,同時也取得了一定的研究成果,但是濕陷性軟土區(qū)公路工程質量問題依舊存在,路基加固效果不夠理想,多數情況下處理后的路基變形仍然比較嚴重,處理技術存在一定的優(yōu)化空間?;谏鲜龇治?,本文提出一種新的濕陷性軟土區(qū)公路路基加固施工處理技術。
1? ?路基加固施工處理技術設計
根據濕陷性軟土區(qū)公路路基加固處理需求,此次采用濕陷性軟土濕陷性軟土換填+注漿加固施工處理方案。施工處理主要分為公路路基濕陷性軟土開挖、注漿加固、路基填石及強夯處理4個環(huán)節(jié),以下將從該4個方面出發(fā),對具體處理技術進行詳細說明。
1.1? ?公路路基濕陷性軟土開挖
考慮到濕陷性軟土區(qū)公路路基加固處理要求較高,采用換填法將公路路基底面以下較淺的濕陷性軟土層挖去,將其換填為質地堅硬且穩(wěn)定性良好的材料[1]。
1.1.1? ?開挖前準備
在軟土開挖施工前,用GPS放樣施工路段的首、尾和中線,然后用石灰撒出路基開挖線。開挖線應根據開挖深度計算放坡的寬度,保證路基開挖后坡度符合要求[2]。
1.1.2? ?開挖操作要點
由于換填法的處理深度在3.5m以下,因此在開挖過程中需將挖深控制在1.5~3.5m之間,具體挖深需要結合實際情況確定。
采用分層法對路基濕陷性軟土層開挖,將土層分為三層,首層開挖深度為0.5m。采用人工施工法。由施工人員從路段一端開始向另一端開挖,公路路基放坡15°左右[3]。當挖長能夠進入2~3臺挖掘機時,進行第二層濕陷性軟土層開挖,挖深控制在0.5~1m之間。采用機械施工挖,利用挖掘機對第二層和第三層濕陷性軟土挖出,直至達到設計挖深為止。
1.2? ?注漿加固
路基開挖只是對路基淺層的濕陷性軟土挖除,考慮到無法實現對路基底部濕陷性軟土全部挖除,故在上述基礎上,采用注漿法對深層的濕陷性軟土進行注漿加固[4]。
1.2.1? ?準備工作
在鉆機鉆孔前,要進行設備的檢查和維修工作,填寫檢修記錄,并且檢查工作平臺,保證鉆機施工作業(yè)平臺水平。確保鉆機對位與設計鉆孔中心位置的誤差不得大于2cm[5]。
1.2.2? ?鉆孔
采用干挖法進行鉆孔,根據設計勘測地質情況對不同的地質情況,采用不同的鉆進速度和鉆壓。在濕陷性軟質粘土層、黃土層、卵石層、砂礫層等濕陷性地層,采用低壓快速鉆進,鉆壓控制在5.55~7.55MPa,進尺速度為10~15m/h,鉆孔深度控制在10~30m,孔徑為1.55~2.15m之間,孔位間距控制在3.5~4.5m之間[6]。
1.2.3? ?制備水泥砂漿
鉆孔完成后,使用水、水泥制備水泥砂漿,將水泥砂漿水灰比控制在53%,將制備好的水泥砂漿注入到孔內[7]??變茸{前,檢查孔底沉渣厚度,確保沉渣厚度滿足設計要求,并對孔底、孔壁情況留存影像資料[8]。
1.2.4? ?注漿
使用注漿泵將水泥砂漿注入到鉆孔內,注漿泵壓控制在10.25~11.25MPa之間,壓力過大會容易出現溢漿現象,壓力過小則會影響到施工效果,因此要對泵壓進行嚴格把控。
漿液達到設計高度后,使用封孔器進行封孔??變葷{液在壓力作用下,向四周濕陷性軟土滲入,以此增強路基濕陷性軟土層強度,從而加固公路路基。
1.3? ?路基填石及強夯、碾壓處理
在注漿加固基礎上,將其之前挖出的濕陷性軟土換填為強度較高的石料,石料組成為粒徑小于10.55mm河砂+15.45~55.62mm石灰?guī)r+普通碳酸鹽水泥。
1.3.1? ?路基填石
路基填石施工前,首先分層培兩側包邊土,總厚度稍大于每層路基壓實厚度,寬度不小于60cm,包括超填30cm。若采用硬巖石料,則先碼兩側,再推鋪中間[9]。填石路基采用自卸汽車從一頭上料向前推進,硬巖石料填筑的路提應進行兩側碼砌,碼砌在包邊土完成后進行,碼砌寬度不小于1m。
1.3.2? ?強夯處理
對于同一區(qū)域大面積施工,當需分次施工時,在施工區(qū)域的外側區(qū)域應立側模,以保證路基填石外邊緣的壓實。每次施工面積的目標值為2000m2。
路基填石施工過程中,段落長度不小于100m時,每隔2.0m分層對路堤采用沖擊碾壓補強夯實。段落長度小于100m時,每隔2.0m分層對路堤采用重夯處理,重夯單擊夯擊能要求到達300kN·m。沖擊碾壓或重夯的處理范圍,為橋頭濕陷性黃土厚度≤5m的地基,選取一段具有代表性的路段進行試夯。
1.3.3? ?碾壓
攤鋪完成后,用履帶機械或靜壓壓路機穩(wěn)壓1~2遍,穩(wěn)壓順序為先兩側(即靠路肩部分)后中間。當路基表面沒有明顯的車輪印跡時,停止履帶機械或靜壓壓路機穩(wěn)壓,改用CHAH-A5F5X型號雙鋼輪壓路機進行路基攤鋪料碾壓作業(yè)。
碾壓分出壓、復壓和收面3次進行,每次碾壓的速度有所差異,初壓、復壓和收面3次碾壓速度分別為2.55~3.25km/h、2.15~2.45km/h、1.75~1.95km/h,碾壓速度逐漸減小[10]。
攤鋪料碾壓過程中,壓路機重疊寬度不大于20cm,地面至下路床底10m,并同時在路床0.3m、1.2m處及每補強夯實6m時鋪設一層土工格柵。
1.3.4? 檢驗
濕陷性軟土路基換填及強夯完成后,施工單位質檢自檢小組檢測合格后,再報業(yè)主進行檢驗,待檢驗合格后開展下一段公路路基加固施工,以此完成濕陷性軟土區(qū)公路路基加固施工處理。
2? ?工程實例應用分析
2.1? ?工程概況
本文以J公路路基工程為工程背景進行分析研究。該工程施工路段全長3751.62m,互通連接線長9.06km,公路路基寬度為33.15m,公路等級為雙向四車道高速公路,設計行車速度為100km/h,設計車輛荷載為公路I級,主要工程量為公路路基加固施工。
路線方案兩端均為沖洪積傾斜平原區(qū)、地形較為平坦;中部為管涔山山脈、地勢高峻,海拔高程在1145.5~1436.0m之間。
根據區(qū)域地形地貌特征可知,該工程施工區(qū)為山前洪積扇地貌單元,從出露地層剖面看,洪積扇的底部由黏土和粉質黏土組成,垂直向上物質顆粒逐漸變粗,表層多砂礫石。地表部分地帶為第四系坡洪積黃土覆蓋,厚度在5~30m不等,具有弱、中等濕陷性,其下為古生界奧陶系中統(tǒng)石灰?guī)r、泥灰?guī)r,且部分區(qū)域基巖直接祼露。
鑒于該公路路基土質為濕陷性軟土,公路路基容易發(fā)生沉降變形,故采用上述處理技術對該公路路基進行加固施工。
2.2? ?處理效果與討論
沉降是濕陷性軟土區(qū)公路路基加固施工處理質量重要檢測指標,同時也是處理過程中重要監(jiān)測項目,因此在完成路基加固施工處理后,需對公路路基沉降量進行測量。
2.2.1? ?路基沉降檢測
隨機選擇8個路段作為檢測路段,路段長度為200m,每個路段各布設10個測點,利用KHFAG-A45F測量儀對公路路基沉降量進行測量,使用電子表格記錄測量數據。濕陷性軟土區(qū)公路路基沉降測量結果如表1所示。
根據《公路路基施工技術規(guī)范》(JTG/T 3610-2019)規(guī)定,公路路基最大沉降量不能超過55.45mm,否則視為質量不合格。觀察表1可知,在完成路基加固施工處理后,路基最大沉降量僅為6.42mm,在規(guī)定范圍內,符合《公路路基施工技術規(guī)范》(JTG/T 3610-2019)中質量檢驗標準,證明該公路路基不存在沉降問題。
2.2.2? ?路基水平位移測量
為了進一步驗證公路路基加固施工處理效果,選擇水平位移作為路基質量第二評價指標,在施工后使用KHFFG-A488型測量儀,每隔20d對路基水平位移定點測量,直到160d為止。使用電子表格對測量數據記錄,具體數據如表2所示。
根據《公路路基施工技術規(guī)范》(JTG/T 3610-2019)規(guī)定,公路路基最大水平位移量不能超過40.55mm,否則視為質量不合格。觀察表2可知,在完成路基加固施工處理140d后,路基水平位移量基本穩(wěn)定在5.2mm左右,在質量要求范圍內,符合《公路路基施工技術規(guī)范》(JTG/T 3610-2019)中質量檢驗標準,證明該公路路基不存在水平位移問題。
綜上所述,本次處理具有良好的路基加固效果,應用的處理技術可以有效保證施工質量,能夠有效克服濕陷性軟土區(qū)公路路基變形。
3? ?結束語
公路路基產生較大的變形,不僅會影響公路的正常使用,而且還會引起公路路面開裂、橫坡變緩以及橋頭跳車等問題。路基加固是濕陷性軟土區(qū)公路工程中必不可少的施工環(huán)節(jié),對解決濕陷性軟土區(qū)公路路基變形問題具有重要作用。
此次結合實際工程案例,在原有處理技術基礎上對其進行了改良與創(chuàng)新,形成了一個新的路基加固處理工藝,有效提高了濕陷性軟土區(qū)公路路基穩(wěn)定性,解決了濕陷性軟土區(qū)公路路基變形問題,提高了濕陷性軟土區(qū)公路路基加固施工處理技術水平,可為實際工程提供技術支撐,同時也為該方面技術研究提供了參考依據。
本文設計的施工工藝目前尚處于初步探索階段,尚未在實際工程中得到大量的實踐與應用,在某些方面或許存在不足,今后將在技術優(yōu)化設計方面展開進一步研究,以期取得更好的路基加固效果。
參考文獻
[1] 黃海.注漿加固處理技術在高速公路路基施工中的應用[J].工程建設與設計,2023(7):193-195.
[2] 劉正春.預應力管樁施工技術在高速公路路基加固中的實踐分析[J].運輸經理世界,2023(8):20-22.
[3] 牟俊杰.軟土路基加固處理技術數值分析及在公路工程中的應用[J].科學技術創(chuàng)新,2022(36):143-146.
[4] 楊華保.基于有限元分析的軟土路基加固效果研究:以茂名市某公路工程為例[J].工程技術研究,2022,7(22):30-32.
[5] 徐以強,徐紅.公路工程施工中路基加固處理的工藝與技術分析[J].運輸經理世界,2022(32):23-25.
[6] 卞新燕.公路工程施工中路基加固處理的工藝與技術研究[J].運輸經理世界,2022(20):149-151.
[7] 杜文亮.公路路基加固施工中強夯技術的應用分析[J].交通世界,2022(10):70-71.
[8] 郭梅.淺析干拌水泥碎石樁(CGMT)在甘肅隴東地區(qū)高速公路路基加固中的應用[J].中國建材科技,2021,30(5):143-144+41.
[9] 姜文曉.公路工程施工中路基加固處理的工藝與技術措施分析[J].運輸經理世界,2021(27):28-30.
[10] 黃玉玲,黃玉珍.公路工程施工中路基加固處理工藝與技術研究[J].運輸經理世界,2021(3):41-42.