公路工程中软土路基的技术探析

发表时间:2020/12/8   来源:《城镇建设》2020年25期   作者:刘泽礼
[导读] 现代社会经济发展迅速,我国的公路建设也随之不断发展,在这个情况下
        刘泽礼
        云浮市公路勘察规划设计院,广东 云浮 527399
        摘要:现代社会经济发展迅速,我国的公路建设也随之不断发展,在这个情况下,公路等级设计被赋予了更高的要求,路况指标的选用也更加严格,因此公路路基穿过软土地区的情况就不可避免,在软土地基上修筑公路基已经变得非常常见。如果成功处理公路软地基的,通常可以达到提高建设速度、确保工程质量、降低工程造价的效果。所以,在软土地基上进行公路施工,需要适应的处理软地基,促进公路建设长期发展。
        关键词:公路工程;软土路基;技术要点;措施分析
1公路工程软土路基设计要点
        在公路工程软土路基设计期间,需要结合现场软土路基的实际情况,本着边检查边设计的原则,针对不同的软土地质情况,选择不同类型的软土处理形式:
        ①在普通填方路基设计期间,可以综合考虑地质条件、边坡高度以及填料等相关情况对路基边坡率进行科学设计,确保路基边坡率设计值同公路工程现场施工实际情况之间保持一致。比如,针对辅道或者主线加宽的公路路段,如果边坡高度不高于8.0m,那么填土路基边坡的坡率适宜控制在1:1.5。如果边坡高度控制在8~12m范围内,那么相应的上部和下部的边坡坡率适宜分别控制在1:1.5和1:1.75。在部分公路路段中存在放坡受限问题时,可以相应地设计护肩、护脚与挡墙几种支挡结构,做好收坡处理,如可以在填方边坡的坡脚位置处设置护坡道,相应的宽度与横坡外倾分别适宜保持在1m和4%。
        ②在低填浅挖路基设计期间,为了保证相应路基的压实度与强度满足规定设计要求,适宜对软土部位处的路基填料换作石渣,并在盲沟中科学设计碎石结构来提高其排水效率,保证相应路基设计效果。
        ③在填挖交接部位处的路基设计期间,纵横向上的路基可以将陡坡设计为1:5,并且要注意在该部位处开挖台阶,保证台阶宽度设计值和横坡内倾斜度分别维持在2m左右和4%;在开挖纵向台阶期间,要保持其首先基于路床底部基本标高,之后再相应地依据公路路床方向进行深挖10m,保证公路路基和路面之间衔接的质量与过渡的效果,相应的路基压实度适宜保持在96%。然后需要结合实际情况,做好路基填挖的压实方案设计工作。挖方路基设计需要立足于软土路基挖方路线视角,在确保整体公路路基稳固性的基础上,有效控制路堑的实际挖掘深度,同时还要注意综合、有效考虑土质的密实度、湿度以及边坡高度等相关因素,避免挖方路基设计给整个施工带来不利影响。比如,在设计岩石挖方边坡期间,需要充分考虑边坡稳定性、开挖高度、岩石状况、地表水以及岩石的平衡性等相关因素,力求可以更好地增强所设计挖方路基的整体安全性与稳固性。
2公路工程软土路基施工中存在的主要问题
2.1软土路基在结构上呈现不均匀的缺点
        由于软土路基在土质上的不同,不同地区、不同地块的软土路基的硬度、密度、强度都有不同程度的差异。不同的土质组成的软土路基如果在同样的基础上可能会有部分路道路基密度和强度很小,有的路基的密度和强度大,那么道路施工时不同程度的外力作用,可能会导致软土路基受到外力影响而在结构上出现区块结构不均匀的结果。这种情况的出现不仅影响施工的质量,而且对于工程团队施工的工程量也有相应的影响。
2.2软土路基缺乏稳定性
        软土路基具有孔隙多、含水量高的特点,所以软土路基在稳定性上面临很大问题。软土路基的稳定性不太好,强度也比较低,因此软土路基不仅仅是中间部分容易出现陷落情况,其边缘也容易因为雨水的大量冲刷而发生一定的坍塌。这种情况大大影响了道路的使用情况,并且此类问题经常成为道路问题中的常见问题。所以施工团队在设计软土路基道路建设时,绝对不能忽略对于道路边缘工程的加固,以免道路受到损坏,影响市政的正常运行。
2.3软土路基吸水性差
        由于软土路基本身在性质上有着低吸水性的特点,如果施工队在施工时遇到软土路基的土质密度比较大的情况,那么将非常容易加大地面载重,导致软土路基的沉降速度变慢,使软土路基出现流塑的情况。
2.4软土路基使用耐受力低
        在介绍软土路基的时候提到过,软土路基具有高含水性特点,因此,软土路基孔隙较多,软土路基耐受力低便会大大影响道路的使用寿命。大的空隙和高含水性使道路潮湿并且有车驶过时压缩软土路基的情况容易发生。所以这个时候就会导致软土路基承载耐受力小,使得道路容易出现不同程度的变形或者损坏。这些情况对市政道路安全和稳定性形成很大的挑战。
3影响软土路基施工的主要因素
3.1基地状况
        土质条件往往能够影响软土路基,不同的土质条件需要采取不同的方法进行处理。对黏性土通常使用压实法,在施工中选择的处理方法需要尽量减少对路基的干扰。对砂性土使用挤实砂桩法或振动压实法,优化可能发生液化的砂性土,这主要是由于黏土经过扰动后强度会大幅度降低。路基构成情况也是需要考虑的因素,软土层较浅时,要求简单处理表层。通常使用开挖换填法进行重要的构造物基础。如果软土层较厚,可以采取其他方法与表层处理法相结合,具体分析为:带有砂层且厚度较薄(5m~6m以下)的软土层,使用表层处理法、荷载压重法等,在进行土质调查中不要遗漏7cm的砂层,因为7cm的砂层也属于有效排水层。如果软土层厚且无砂层,排水距离会变长,相应的固结沉降时间也会变长,强度也会随之增长。
3.2公路等级要求的道路性质
        如果设计要求的公路等级高,那么相应的平整度也就会由更高的要求,就会需要使用强有力的措施对软路基沉降进行处理。相反,如果设计要求的公路等级不高,就可以先在公路上铺设简单的路面,在路基沉降后,再铺设普通的公路路面,节省资金。
3.3公路施工的周围环境
        在公路施工的过程中,会对周围环境产生很大的影响,因此,在选择软基地施工方法时,必须对如何解决处理路基时的振动、噪声与地下水的变化和多余的泥水散落等问题做出考虑。针对路堤高度较高但路基特别软弱的现象,在公路施工进程中,可能会经常出现周围路基发生较大隆起或沉降的现象。所以,如果在路堤坡脚附近有民房和重要建筑物时,应对多方因素做出考量,最大限度减少总沉降量,控制剪切变形。
4公路工程软土路基施工技术分析
4.1砂垫层处理法
        砂垫层处理法是比较常用的一种软基加固方法,尤其适用于浅层软土路基处理。该种处理方法可以在较湿且松软的表面上使用,可以利用这种处理工艺在软土路基底部形成一个良好排水体系,以此来提高软土路基的承载力与强度,有效补充路基土的抗剪强度,避免局部路基承载力不足而致使公路路基或路堤出现不均匀沉降问题。该种路基处理方法主要适用于那些比较薄的软土层施工处理中,并且在经过施工处理完毕后显著降低公路路基的沉降量。


4.2粉喷桩处理法
        在应用粉喷桩施工工艺期间,相应的施工步骤及要点主要包括如下几个方面:其一,首先做好施工现场的场地平整和施工测量放样工作,确保测量放线的桩位与轴线的准确性;其二,保持搅拌机准确就位,并对其搅拌施工作业的各部位运作位置进行精确调整,保证其和桩位之间存在的误差控制在50mm以内,搅拌轴的竖直偏差度不超过1%;其三,在启动搅拌机械之后,要首先进行预搅下沉,之后再相应地钻到设计厚度位置处;其四,要注意提升粉喷的搅拌,再提升其到达停灰标高位置处后要注意保持原地进行2min时间慢速搅拌;其五,要重复搅拌全桩,直至所形成的粉喷桩构成材料保持良好的均匀性;其六,在提高钻机设备到距离地面0.5m位置时,要停止喷粉操作;其七,在移动钻机设备后即可进行下根桩施工,并做好路基养护施工与质检工作。
4.3排水固结处理法
        排水固结处理法主要适用于天然路基加固,或者在路基当中合理地设置砂井等一些竖向排水体,并借助道路工程自重或者外力荷载作用来排出软土路基当中包含的孔隙水,以此实现加固软土路基,提升路基强度的目标,同时这种软基处理方法也可以解决软土路基稳定性不足和沉降等问题,提高路基土的抗剪能力、承载性与稳固性。此外,该种软基加固方法本身的加固效果比较好,成本比较低,可以显著降低软基的沉降值。
4.4加筋路基处理法
        该种路基处理工艺与方法也是当前公路软基区域中路堤加固中比较常用的一种加固方法。如果加固的高路堤填土,那么适宜借助土工布加以隔垫,这样可以在很大程度上对软基和路基的侧向位移进行限制,同时也有利于增加其侧向的约束能力,降低整体的应力水平以及提升公路路基的整体刚度和稳定性。此外,通过在公路软土路基中有效地运用加筋路基法,也有利于提升加固施工的效率,缩短整体的施工工期,降低加固施工的成本,增加整体的加固施工效益。
4.5塑料排水板加固处理法
        首先要在待加固处理的软土路基上面铺设一层水平垫层,之前需要对路基表面上存在的杂物进行仔细清理,排除掉上部残存的积水,之后再在其上面铺设一层厚度为30~40cm的砂砾石,并运用吨位为6~8t的压路机械设备进行碾压。如果路基路面呈现为向上拱的变化,那么可以相应地插入塑料板。经过上述施工操作之后,可以自然地排除掉水平垫层上面残存的积水。在此基础上,可以科学地在垂直方向上设置塑料排水板,但是要注意对实际的安装顺序进行控制,一般主要包括如下几个流程与步骤:基准定位→管靴安装→下降套管→打设到预定位置→套管提升→剪切排水板→检验与记录质检数据→调整到恰当位置。通过该种设置塑料排水板的方式,也可以起到加固路基的作用。相较于其他几种软基加固方法,该种加固方法的操作更加便捷,成本也更低。
4.6其他软基处理法
        为了全面提升公路工程软基加固处理的效果,还可以采取挤密法、振密法、反压护道法等一些加固处理方法。其中的挤密法和振密法主要是采取挤压或振动的方法来压实软土路基的土体,减小软基的孔隙比,提高其整体的强度与承载力;反压护道法主要是在路堤两侧的位置处填筑高度和宽度已经确定的护道结构,并有效地控制路堤下侧的淤泥隆起与淤泥质土,使公路路基始终保持良好的平衡性与稳定性,这样处理方法同样可以大大提升公路工程软土路基的整体处理效果。此外,无论采用何种软基处理方法,都要做好施工材料的应用质量管理,保证各种路基加固工艺与处理方法得以顺利应用。
5提高公路工程软土路基施工效果的措施和建议
5.1提高沥青路面施压重量
        提高沥青路面施压重量是维护路面施工质量的核心部位。因此,在施工过程中,需要选择合适的压路机类型,比如振动压路机或者钢轮静压压路机等。同时,根据压路机需要及时调整和监控沥青混合料的温度,特别是使用沥青层厚度不足或结构类似SMA、RAC等特殊混合料时,受混合料冷却性能影响,必须在高温情况下跟随摊铺机压路机。施工过程中,专业的工程师及时对摊铺后的油面温度进行检测和保护,发现其中存在的问题,尤其针对初压、再压和终压施工段。根据施工工艺,在滚压法中,静压先逐渐形成形状,保证造成的温度流失增多,通过振动滚压后或用轮胎压路机揉搓滚压成形,从而减少混合料的温度偏析情况的发生。
5.2对施工材料和施工设备质量进行把控
        施工的设备和材料会对整体公路路基路面施工的质量产生关键影响。公路施工单位需要提高施工工作重视程度,根据公路施工发展规划和工程建设标准,制定相应的管理和考核制度。同时,建立专业的施工管理机构,明确部门职责,对于涉及的公路施工数据进行切实可行的分析和应用,升级改造施工设备,帮助提高改造效果。
5.3提高混凝土施工质量
        为了有效减少公路施工在后期出现的各种问题,要在施工过程中提升混凝土施工质量。提高混凝土质量可以从多方面开展,比如原材料的选择、混凝土施工配合比和混凝土浇筑方法等。首先,施工人员需要对混凝土的水泥、砂、石等原材料的选择进行严格把控,根据不同的公路建设要求,选择优质原材料,提升后期混凝土的抗碳化性。其次,在分配混凝土比例的时候要严谨。从分配比例来说,混凝土的混凝土强度和耐久性关键在于水和水泥的比例,正常来说要大概控制在0.6,超出这个比例时其坚固程度会导致防水防渗能力显著下降,水灰比越大,防水防渗性能越差。在保证分配比例的同时要搅拌足够的时间,不能出现离析的现象,按照石子、水泥、沙子先后顺序,使材料混合均匀后加水搅拌90秒以上,并且控制水的比例,特别是雨季,控制含水率非常关键。为了使混凝土的质量得到提升,需要在混凝土搅拌完成后,通过科学的措施和手段对混凝土地凝结状态进行全面的检测和管理,保证混凝土的性能能够满足实际的施工需要。
5.4完善监管与保障体系
        为了从源头上确保施工项目的稳定性,就要用高标准的监管与监督保障体系对施工上的质量以及技术来进行约束。质量地把控是由完善的监督管理体系来制约的,其相互之间有着非常重要的关系。不同的施工项目在技术的要求和质量的标准上都不同,在施工质量的监管和把控方面,要依据项目的不同要求进行分层次的监督和管理。为了施工质量和技术的更好把控需要形成系统化的管理体系,要依照实际施工的现场情况,把现代化的道路施工理论知识作为现场施工的指导理论,在施工的各个方面,像技术、材料等其他因素上提高施工技术,不停地改善和完善施工技术和管理体系的发展,确保体系在各个方面的科学性和有效性。
5.5增强技术规范性,严格把控技术要求
        为了使市政道路工程建设得到有效地保障,需要加强道路施工技术的规范性,其影响着整个工程项目的质量。所以在施工的时候,要引起施工单位对技术规范的重视程度,严格把控,增加对技术的监控和管理。市政道路项目中的施工技术要进行合理的规范和管理,全方位落实施工过程中的安全性。需要对施工中的每个工序仔细地进行检验,排除出现的问题,不能漏掉任何一个环节,甚至更细微的安全隐患都不允许,更好的保证了工程的质量。
5.6提高排水技术的利用率
        进行公路工程项目施工的时候,需要提高排水技术的利用率,保证排水设计的合理性,以便使公路工程项目施工质量符合相关要求。假如公路受到暴雨长久浸泡影响,必然将导致公路质量出现一定的缺陷。所以,开展公路路基路面施工的过程中,可以运用分散排水、集中排水等两种不同的形式。一般来说,对于降雨量较少的干旱区域来说,以分散排水的使用为主;对于降水量较大的区域而言,则集中排水的使用为主。关于路面排水设施则涵盖了众多不同的构成部分,比如,常见的急流槽、边沟、排水沟以及跌水等等;针对路基排水形式则涵盖了暗沟和渗井等等。
6结束语
        综上所述,公路工程软土路基施工技术和质量地把控,对于整个公路工程至关重要。在实际的软土路基工程作业中,必须依据施工的标准增加施工的技术及管理,每个环节的施工质量都要秉承严格的控制和监督,降低公路软土路基施工质量出现安全隐患的概率。
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