浅谈我国公路路基的加固方法
2015-06-18
1 引言
路基工程是公路建设中的重要环节，其主要的施工工艺特点是流程简单，工程量大，耗费人工、材料多，涉及面较广。目前我国平原、微丘区的一级公路每公里的土石数量约16000~35000m3，山岭、丘陵地区的一级公路每公里可达这个数字的两倍以上。相关资料表明，一般公路的路基修建投资约占公路总投资的25%~45%，个别地形地貌复杂的地区可达65%以上。而公路在日常使用中，路基要发挥其作用，必须具备足够的强度和稳定性。随着交通运输对公路要求的不断提高，公路设计向大规模、超重载方向发展，公路路基沉降时有发生。因此，对路基必须进行必要的加固，使其达到设计要求的强度与稳定性指标。
2 公路路基加固的主要方法
2.1 机械碾压法
机械碾压法是最常见的一种路基压实加固方法。该方法是用压路机、推土机、平碾、羊足碾或其他碾压机械在路基表面来回开动，利用机械自重把松散的路基土压实加固，以充分发挥路基土的强度，减少路基在行车荷载作用下产生的沉降，增大路基土的不透水性，提高路基的强度稳定性。这种压实方法常用于地下水位以上大面积填土的路基压实以及一般非饱和粘性土和杂填土地基的浅层处理。
机械碾压法只有在一定的含水量范围内压实，才能得到较好的效果。土体含水量过低,土颗粒间的引力很大，土颗粒间的相对移动困难。土体含水量过高，土颗粒孔隙中充满自由水，虽然土颗粒易于移动，但多余的水不易排出，造成孔隙水压增加，抵消了冲击作用，阻止土粒的移动。因此只有土体含水量适当时，才适合采用机械碾压法加固路基。
2.2 强夯法
又称动力固结法，是利用起重机械将重锤提调一定高度后自由下落，给路基以巨大的能量冲击。强夯时巨大的冲击能量使土体产生强烈的振动和应力，从而导致土中孔隙压缩，土体局部液化，夯击点周围产生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水顺利排出，土体迅速固结以达到减少沉降提高承载能力的目的。振动波理论认为:强夯的特点是将机械能转换为势能,再变为动能作用于土体。在重锤作用于地基一瞬间，使土体产生强烈振动，类似于地震的震源，在地基土中产生震动波，从震源向四周传播。
强夯法适用于处理碎石土、砂土、粉土、粘性土、杂填土和素填土等地基。但对于饱和度较高的粘性土，一般来说处理效果不显著。其中尤其是淤泥和淤泥质土地基，处理效果更差。
2.3 注浆法
注浆法是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把某些能够固化土体的浆液均匀地注入地层中，浆液以充填、渗透和挤密等方式赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土料或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学元素稳定性好的“结石体”，从而提高地基承载力，减少地基的变形，达到地基加固的目的。
目前常用的注浆方法有4种，分别为渗透注浆、劈裂注浆、压密注浆、喷射注浆。渗入性注浆是指在注浆压力作用下，浆液克服各种阻力而渗入空隙和裂隙，压力越大，吸浆量及浆液扩散距离就越大。劈裂注浆是指在注浆压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石或土体结构的破坏和扰动，使地层中原有的孔隙或裂隙扩张，或形成新的孔隙或裂隙，从而使低透水性地层的可注性和浆液扩散距离增大。这种注浆法所用的注浆压力相对较高。压密注浆通过钻孔向土层中压入浓浆，随着土体的压密和浆液的挤入，浆液在压浆点周围形成灯泡形空间，并因浆液的挤压作用而产生辐射状上抬力，从而引起地层局部隆起。喷射注浆就是利用钻机钻孔，把带有喷嘴的注浆管插至土层的预定位置后，以高压设备使浆液成为高压射流，从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体。土粒在喷射流的冲击力，离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例有规律地重新排列。
2.4 桩加固方法
桩基加固是利用制孔机械设备在软土路基中钻孔，填入加固料制成桩,桩和软土构成复合地基。加固料和土体共同作用，增加地基承载力。根据填入孔中加固料不同而分为碎石桩、石灰桩、挤密砂桩等。
碎石桩是以碎石(卵石)为主要材料制成的复合地基加固桩。石桩加固路基的效果主要来源于以下3种作用：置换作用，即地基的原软弱土被较高强度的桩体置换而使地基强度增大的效应；挤密作用，因施工成桩过程中,桩周土受到挤压力而使桩周土强度增大的效应；加速排水作用，桩体使地基土排水渗流的渗径缩短而加速地基土固结从而使地基承载能力随时间提高的效应。石灰桩是由生石灰与粉煤灰等掺和料拌和均匀，在孔内分层夯实形成竖向增强体，并与桩间土形成复合地基的地基处理方法。挤密砂桩是在软土地基制成的孔中灌入中、粗混合砂料或砂与角砾的混合料，以振动或冲击方式挤密形成砂桩。密实的砂桩挤密了软土层形成复合地基。挤密砂桩加固主要适用于软土地基、人工填土和松散砂土的加固。
3 结语
近年来，随着我国经济的迅速发展，交通运输事业也进入了一个快速发展的阶段。随着公路通行压力的逐年增加，对地基的承载能力要求越来越高，天然的地基已经不能满足承载力的要求，各种各样的路基处理技术已得到广泛应用。随着科学技术不断进步，新型加固材料的开发与应用，加固工艺的提高，推动加固技术不断创新与发展。我国公路的发展方向是高速、重载线路。从设计标准、施工质量、对路基沉降和强度都提出了更高要求，只有不断提高软土路基加固技术水平，才能适应公路建设发展的需要。
