隨著西部大開發(fā)的全面實施,高速公路向西部的延伸也日益頻繁,而西部地區(qū)地勢通常變化較大,屬于在山嶺地區(qū)的建設,高速公路建設過程所面臨的地形地質條件以及氣候條件都更加復雜化,高填方路基大量出現(xiàn),最大填方高度甚至超過 50 米,進行高填方路基施工。致使路基沉降在公路建設中普遍存在并引起橋頭跳車、路基沉陷、路面早期破損等多種質量病害,直接影響到公路的使用質量和社會效益。
因此,我們要更好地了解和掌握路基沉降的原因,搞清路基填筑材料、填筑高度與路基沉降的關系,掌握高填方路基施工段的沉降控制措施。
高填方路基特點
高填方路基具有以下幾個特點:
一是填筑工程量大,工期長,涉及的填筑問題較多,控制起來比較困難;
二是高填方路基填筑較高,要求路基具有良好的邊坡穩(wěn)定性及足夠的整體抗壓性;三是路堤本身累積沉降大,必須嚴格控制路堤單位填筑高度的工后沉降要求更為嚴格 ;四是高路堤的穩(wěn)定性需要進行專門分析和驗證。
基于以上特點,路基填筑完畢之后,大約需要一年的時間才能趨于穩(wěn)定,這是因為路基填筑完畢之后,雖然地基所承受的土壓力趨于穩(wěn)定,但使用過程中除了土壓力之外,它還將受到行車及環(huán)境等多方面因素的影響。
所以,必須經(jīng)過大約一年的時間才能真正趨于穩(wěn)定。
高填方路基施工技術
高填方路基施工前,必須進行填筑段試驗。作為試驗段,控制長度大于 200m。在試驗過程中,選擇合適的設備類型以及各種參數(shù),進行反復試驗。確定工程中的各種設備和參數(shù),便于施工階段的施工。在施工前必須仔細勘察填方區(qū)域,了解其地質和土質情況,尤其是特殊地基,應根據(jù)相關規(guī)范,對地基進行處理?上葘⒌孛娴臉淠竞透迟|土清除,并排除積水,晾曬、平整,然后采用壓路機碾壓,直到壓實度達到規(guī)范要求。運料前,挖方區(qū)的填料經(jīng)試驗合格后使用。采用挖掘機或裝載機裝車,自卸汽車運輸?shù)教罘絽^(qū)。汽車卸料時,安排專人指揮,按每層 30cm 的松鋪厚度計算卸料密度,進行攤鋪和整平階段。然后采用自重 30t 以上大型履帶式推土機初步攤平,并在初平后,進行來回碾壓,完成初步壓實,以利于平地機平整。每層初步平整完成后,再用平地機進行精平,并形成一定的路拱以利于排水。對機械無法到達的邊角處,人工找平。
在經(jīng)過平地機精平后的填層面上,采用振動式壓路機碾壓。碾壓時直線段由兩邊向中間,小半徑曲線段內側向外側,縱向進退式進行,橫向接頭重疊 0.5m ~1.0m,縱向碾壓輪跡重疊 0.2m ~ 0.4m,壓路機的行駛速度控制在 4km/h 之內。初壓時,采用靜壓,然后改為振動壓實,壓實遍數(shù)均由試驗確定。對于邊角地帶,機械無法進行碾壓,可以采用強夯的方式進行處理。以灌砂法為主、貝克曼梁為輔助的方式進行檢測。路基進行填筑操作時,必須按相關規(guī)范進行土工試驗,從而確定土樣的密度以及最佳含水率,填層的壓實度,必須達到規(guī)范要求。如果沒有達到,需要進行反復碾壓,并對填料的汗水率進行分析計算,確定其值在最佳含水率±2% 的范圍。
沉降控制技術措施分析
沉降分析方法
高填土沉降的內涵主要是路基沉降,具體包括沉降技術和沉降預測。
就現(xiàn)在而言,路基沉降技術和預測的方法有三個類別。一是分層綜合法,即利用規(guī)范以及相關標準而計算出路基的最后沉降量,此法應用較多。二是數(shù)值計算法,即利用當前以及成熟的理論,根據(jù)不同的土質,構建不同的模型,從而利用計算機來分析計算出各個有限元的沉降量。三是以實際的沉降資料為基礎,進行推算出路基的沉降量,此法具備非常獨特的優(yōu)勢,通常在實際工程中,衍生出各種指數(shù)曲線法、S 型成長曲線法、時間序列法、雙曲線法、線性回歸法、灰色預測法、神經(jīng)網(wǎng)絡法及近年出現(xiàn)的小波神經(jīng)網(wǎng)絡法等;诂F(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的沉降預測方法既有它的理論基礎,又簡單易行、便于操作,結果也往往與實際情況吻合較好。前兩類方法需要很多實際工程來確定,而且在取樣過程中難免出現(xiàn)很多干擾因素,導致實際結果與理論沉降量并不呼應。對于高速公路而言,其重要的控制點是預測以及控制工后沉降。在實際施工過程中,必須全面預測和分析路基沉降數(shù)據(jù),合理選擇施工工藝,強有力地保障路基沉降的穩(wěn)定是重中之重。
沉降控制技術
具體施工中,控制沉降必須從施工前抓起。施工前期,必須建立 3~ 4 個觀測基點,基點位置必須在沉降范圍以外的區(qū)域,結合全站儀、水準儀等精密儀器,測量出基點位置的標高及相關基線方位,然后在路基兩邊,即路堤坡腳處、坡腳以外 2m和 4m 處,對稱埋置 3 個觀測點,各觀測點間距為 200m,這些觀測點用鋼筋混凝土澆筑成土樁,尺寸大小為 15cm×15cm×150cm。路 基 填筑前,以全站儀測定好的基點標高和基線方位為基礎,作為初始位置,做好詳細記錄。路基正式澆筑時,以每天進行一次觀測為宜。如果測點位移以及沉降數(shù)值變化很小時,可采取 3 天測量一次。如果基本沒變化,則可 10天測量一次,詳細記錄每次觀測的數(shù)據(jù)。為了控制沉降,必須在施工過程中把握填層厚度和填筑寬度。當每一層初平之后,必須進行填層厚度的檢查。一般而言,填筑的厚度要不能超過 30cm。如果在檢查過程中,有超過范圍的,必須采取減薄措施。利用推土機進行初鋪時,必須控制攤鋪的寬度,一般來講,攤鋪的寬度要大于設計寬度,一般大 50cm 為宜,這樣可以充分保證路基邊緣的壓實度。一般而言,強度小而且透水性較差的土,填在下層,相反來說,強度大、土質較好的良性土填在上層。對于填土而言,必須全面保障其壓實度,每填完一層,必須由專業(yè)人員對壓實度進行檢測試驗,尤其是路基的薄弱環(huán)節(jié),必須進行強有力的抽查試驗。如果密實度達不到要求時,必須采取相關措施,比如強夯處理等,用以保障路基壓實度。在高填土施工過程中,必須做好排水工作。填筑過程中,在填層設置橫向的排水坡,坡度控制在 2%~4%,在路基兩邊設置交錯排水溝,間距以 10m~20m 為宜。
快速補強措施
高填方路基在施工后存在路基下沉及路面不均勻沉降及側移的隱患,可以擬定采用局部壓密注漿處理方案。
壓密注漿法即漿液在一定壓力下,先對原地層空隙、裂隙進行充填,后隨壓力增大。沿土體最小主應力面進行劈裂,漿液進一步擴散和延伸,最終形成板狀和樹根狀漿脈,與原狀土形成復合地基。該工藝既能提高承載力,又具有施工速度快,造價較低的特點。
施工工藝流程為:布孔→鉆機就位→成孔→清孔→檢測漿液配制→漿液攪拌、檢測→疏通管路→檢查儀表→注漿器→下止?jié){塞→分段灌注→灌注結束→封孔→清洗泵體、管路→妥善處理余漿。
高填方路基施工過程中,最為重要的是施工質量的理性控制,尤其是對沉降的控制。地質條件越好,填筑高度越低,沉降越小,反之,路基沉降越大。必須遵循相關標準,提前分析沉降產(chǎn)生的原因,合理利用相關的施工技術,才能充分穩(wěn)定路基沉降,提高施工水平。