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摘要:高填方路堤已成为控制道路工程质量的关键因素之一。因此,高填方的施工处理措施成为山区丘陵区道路工程设计的重点。系统地分析和介绍了高填方路堤施工中主要采用的一些技术方法,列举了处理高填方路堤不均匀沉降病害的施工措施,并对软土地区高填方路堤施工中所采取的施工措施进行了详细的分析和介绍。
关键词:高填土路堤;施工技术;路堤沉降;软土地基
随着我国公路建设逐步向西部山区延伸,高填方路堤边坡稳定性问题日益突出,相关研究工作逐步深入,取得了丰富的成果和经验。然而,随着公路环境的日益复杂,对公路安全和行车质量的要求越来越严格,现有的边坡稳定性评价方法和指标体系已难以满足现代公路建设的需要。有必要在综合梳理现有边坡理论和工程实践的基础上,进一步了解高路堤边坡的材料、结构特点及稳定性影响因素,所采取的工程控制措施有更准确的理论依据。
一、影向高填方路堤稳定性的主要因素
1.路堤的沉降是由其自身的压缩引起的。当路堤填料压实度不足或路基填料为不良土时,路堤本身会产生竖向压缩变形,引起沉降。对于高路堤,即使压实度和路基填料满足要求。然而,由于土体中孔隙的存在,在雨水渗流、毛管水压力和上部荷载的作用下,土体发生竖向压缩变形。如果这种变形大部分发生在施工后,路面损坏是不可避免的。
2.地基固结沉降和失稳破坏。特别是当它较厚时,固结沉降具有一定的稳定性。在施工前,地基的加固尚未完成。较大的泥沙可能会破坏路基和路面,对于高填方路堤,软土地基的概念只是相对的。对于相同的地基,低填方是一个良好的地基,但在高填方和大填土荷载作用下,它可能表现为与软地基相似的固结沉降甚至失稳破坏。
3.强度不足或填土不均匀引起的不均匀沉降和边坡失稳。路堤边坡为永久性边坡。为了节约土地和资金,边坡坡率应尽可能高,但这不仅降低了边坡的稳定性,而且增加了边坡压实的施工难度。对于高路堤边坡,虽然足够的填土强度可以满足路基稳定性的要求,但路堤边坡潜在的滑动面仍会导致边坡滑动,特别是在雨水渗透或冲刷作用下,高路堤会产生较大的侧向位移或沉降。另外,在分层碾压过程中,设备不能靠近路基边缘,另外还有坡度损失由于水和浸水性能高,难以控制土基的最佳含水量,使边坡难以达到设计压力。特别是在大型机械的动载压力作用下,边坡土体极易发生侧向蠕变产生位移。这不仅降低了压实度,还会在边坡上产生纵向裂缝高度越高,现象越严重。路堤建成后,受雨水渗透或毛细水作用的影响。使垂直从斜坡到裂缝,不断向公路中线发展。引起路堤纵向裂缝和沉降。
4.排水或密封设施不足。在雨季或洪水期间。填料被雨水长期浸泡。或者路堤本身被洪水冲走了。排水设施不足或设计不良。这将导致填充物和底土含水率的增加,导致土壤松软、强度降低、坡度塌陷等问题。
二、当前高填方路堤主要施工技术
1.压实技术。山区高填方路堤与一般路基相比,对路堤的整体强度和稳定性有更高的要求。根据规范,高填方路堤必须分层填筑并压实。常用的压实方法有冲击压实、强夯和振动压实。此外,堆载预压技术在一些工程中也得到了应用。该方法是在高填方施工区间内进行预压,使土体中的孔隙水排出,逐渐固结,发生地基沉降,强度逐渐提高,该方法能保证边坡稳定,控制工后沉降。以下是对广泛应用的冲击压实、强夯和振动压实施工技术进行了分析和探讨。强夯法是将重锤从高处抛出,对地基土产生强烈的冲击和振动,从而提高地基土的工程性质。该技术的施工质量易于控制,处理后地基土性质更均匀,影响深度深,成本低。
强夯处理后,地基的压实度可提高到94%,对提高地基承载力起到了良好的作用。冲击压实是利用砝码从一定高度落下,砝码的势能瞬间转化为动能。这种能量使土壤在与土壤接触的瞬间以体积波和表面波的形式振动和压实钢筋的深度越大。冲击压实具有冲击能量小、对土体结构损伤小、连续冲击、施工速度快、成本低等优点。振动压实是指振动压路机振动,对地面产生往复冲击力,使颗粒相互填充,提高压实填料的压实度。振动压实的显著特点是:施工时间短、加载频率大、材料适应性强、连续作业、平整度好。影响高填方路堤质量的因素很多在实际施工中,要因地制宜,综合考虑各种因素,确保工程质量。
2.桩法处理技术。桩法处理技术属于路堤处理的压实法。它是一种通过振动、冲击或套管成孔,然后用砂、土、石灰或其他材料填充孔,形成较大直径桩的方法。桩法加固路堤的效果包括路堤填料的压实、换填、排水、垫层和加固,以提高路堤的承载力。对目前高填方路堤施工中广泛采用的振冲碎石桩法、粉喷桩法、无砂混凝土小桩和深层搅拌桩技术进行了分析和探讨。振冲碎石桩法是在振动和水冲洗的联合作用下,由地面向中段逐段填筑碎石。在振冲装置的振动作用下,每段填好的碎石振捣挤至要求的密实度后,即可吊起振冲设备,将下一段碎石送入地面。
3.灌浆技术。填土路基经旋压注浆后,注浆体将路基土中的孔洞和冷却孔填满,提高了路基土的密实度,降低了路基土的孔隙率。同时,由于泥浆对土中散落的石块和土颗粒的固结作用,使土体的抗变形能力分离。现广泛应用于高填方、高压旋喷灌浆技术、粉喷灌浆技术做了以下分析和介绍:高压旋喷灌浆技术是在熔筑高填方路基下的水稳性基底孔深度下,采用边注水边插管的方法,从起升喷淋的预定深度,结合后,将泥浆泵、注浆管和软基中的浆液全部清除,同时清洗孔内的混合液,并按1:0.6水泥浆的水灰比密封孔。它能有效提高路基承载力,耐久性好,材料来源广,设备简单,适用范围广。
三、控制高路堤稳定的措施
1.削坡、减重、背压。当开挖边坡塌方范围不大时,可采用清除塌方、削坡缓坡的简单方法。路堑边坡时,边坡底部支护部分不宜过多切割,以免边坡失稳。直接削坡最简单,但需减小路基宽度。否则,需加宽坡脚,增加占地和土石方量。实际上,为了检验边坡的稳定性,有必要对边坡进行分段开挖。另一方面,如果原护道边坡较陡,边坡不稳定,可对护道进行整平,降低坡度,或采用挖填平衡法。在挖填平衡的情况下,不需要增加土方量来减缓边坡。但是,填至坡脚的土壤材料必须质量良好。必要时,可在坡脚处设置排水垫层,以减小土内渗水对坡面的影响。对于滑动范围大、上下滑动面较陡的边坡,应开挖坡顶土石方,以减小滑动力。不允许在坡脚底部刷毛。在滑坡体的抗滑部分应填充弃土,以提高其稳定性。当软土地基不稳定时,可以在原有路堤的脚下设置反压堤。
2.排水和保护。堤防失稳主要是由水蚀引起的。因此,应建立良好的地表和地下排水系统,对滑坡区内外的地表水和地下水进行拦截、排水和排水,并采取防护措施,防止地表水渗入边坡或冲刷坡脚。排水是改善土壤稳定性的重要方法之一。首先,应采取各种措施,确保地表水来自坡面,使其不会浸入滑带土中。对于滑带土的内部地表水,应注意防渗,并应尽快收集和引出。为此,应平整边坡,并种植草皮或防护。
影响高填方路堤质量的因素很多,各工程的具体情况也不尽相同。在实际施工中,要综合考虑各种因素,确保工程质量。每种方法都有自己的优缺点。为解决工程问题,应先铺筑试验段,再从施工效果、工期、经济性等方面着手综合考虑后,决定采用一种或多种方法组合使用。
参考文献:
[1]孟浩.FCB工法在高填路堤中的应用[J].铁道建筑,2018(2).
[2]刘建.高填方路堤压实工艺[J].筑路机械与施工机械,2018(5).