关于路基加固技术的探讨
2015-12-29
引 言：
路基的稳定是道路平整、行车安全舒适的最基础条件之一，因此，路基加固处理技术在公路建设过程中日益受到重视。
一、路基加固工程概述
1.1 基本含义。在公路路基建设过程中，由于天然状态下的路基填料结构松散，强度与稳定性都较差，再加上某些路段处于软土地基上，致使公路路基很难满足道路行车荷载和自然环境作用的要求，这就必然要求对路基予以人工再次压实，即进行必要的加固处理工程，以保证路基的强度与稳定性指标符合设计、规范的要求。
1.2 类型。按路基加固的不同部位，可分为坡面防护加固、边坡支挡、湿弱地基加固三种类型。坡面防护加固方法主要包括坡面铺砌和栽植；边坡支挡则包括含有挡土墙、护面墙、护肩墙、护坡、护脚墙的路基边坡支挡，以及含有支垛护脚、浸水墙、石笼、抛石、驳岸、护坡的堤岸支挡；湿弱地基加固包括挤密、换填土、排水固结、辗压密实、化学固结。
二、路基加固方法
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。
2.1.1碾压机理
在泥土中, 在一定的压实功能下, 当含水量很小时, 土颗粒表面仅存在结合水膜, 土颗粒间的引力很大, 土颗粒间的相对移动困难, 土的干密度较小。随着含水量的增加, 土颗粒表面水膜逐渐增厚, 颗粒间引力逐渐减小, 土颗粒相互间在外力作用下容易发生相对移动, 达到更密实的程度, 干密度随之增加。但当含水量继续增加, 超过最佳含水量以后, 土颗粒孔隙中几乎充满了自由水, 虽然土颗粒易于移动, 但多余的水不易排出, 在外力作用下, 孔隙水压增加,抵消了冲击作用, 阻止土粒的移动, 土体反而得不到压实, 干密度下降。
2.1.2施工方法
公路填方应从最低处开始, 由下向上整个路基宽度水平分层碾压。为了提高碾压效率, 在碾压机械碾压之前用推土机铺土、推平, 低速预压4～ 5 遍, 以保证表面平实。然后用压路机采用“薄填、慢驶、多次”的方法碾压, 填土厚度不得超过30 cm； 碾压方向从两边逐渐压向中间, 碾轮每次碾压与前次碾压后轮轮迹重叠一半左右； 碾压时要控制行使速度, 压实遍数不少于6 遍。每碾压完1 层后(以轮子下沉量不超过2cm 为度) , 用人工或推土机拉毛, 以保证层间的接合, 然后继续填土碾压。当土层表面太干时, 洒水湿润, 使其含水量达到最佳, 以保证上下土层结合良好。在路基边缘处, 碾压机无法碾压之处应采用人工夯实并注意其质量控制。
2.2强夯法加固路基施工工艺
2.2.1 施工要求
大面积夯实前需要试夯, 由试夯对设计参数进行验证, 若有不符之处需再调整, 以便设计更合理；在强夯之前应绘制夯锤ö最终成型布置图, 便于施工； 如夯击过程中出现弹簧等不利现象, 应立即停止施工, 改进方案； 强夯的目的是加固土体, 因此强夯结束后必须达到设计要求, 否则需补夯。
2.2.2 施工过程
先对场地平整, 然后按照最终成型布置图确定夯击点位； 起重机就位, 使夯锤对准夯击点位置, 并测量夯点锤顶高程； 将夯锤起吊到预定高度, 待夯锤脱钩下落后放下吊钩, 测量锤顶高程, 若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜, 应及时将坑底整平； 重复上述步骤3, 按设计规定的次数夯击标准完成一个点的夯击； 换夯点, 重复上述步骤2～4, 直到完成第1 遍全部夯点； 用推土机将夯坑填平, 并测量场地高程； 在全部夯点完成后, 若无弹簧现象, 可以进行第2 遍夯击。
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”。注浆方法目前常用的有4 种, 分别为渗透注浆、劈裂注浆、压密注浆、喷射注浆。
2.3.1注浆法的加固机理
目前, 关于注浆法的加固机理有以下4 类理论.(1) 渗入性注浆理论: 在注浆压力作用下, 浆液克服各种阻力而渗入孔隙和裂隙, 压力越大, 吸浆量及浆液扩散距离就越大。(2) 劈裂注浆: 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。
2.3.2注浆法加固路基施工工艺
(1) 注浆次序
在设计注浆孔的排列时, 一般原则是从外围进行围、堵、截, 内部进行填、压, 即先将注浆区圈围住,再在中间插孔注浆挤密, 最后逐序压实, 这样易于保证注浆质量。所以, 注浆的施工次序必须遵循逐渐加密的原则。先钻、注第1 次序孔, 而后开始第2 次序孔的钻进和注浆, 依次类推。这样还可以随着各次序孔的推进, 及时地检查注浆效果。为使浆液渗透均匀,注浆段长不宜太长。
(2) 注浆施工中的技术管理
①注浆压力的管理: 注浆压力是了解浆液在地基中渗透情况的重要线索, 是注浆施工中最基本的管理内容。根据注浆压力的变化情况可以进行浆液流量、凝胶时间的调控, 也可通过注浆压力的变化来判断注浆情况。在向充填后的暗穴注浆时, 所使用的浆液主要是水泥浆。开始注浆时, 采用的注浆压力较小(当有承压水时, 注浆压力应高于动水压力)。随着浆液的流动, 水泥颗粒逐渐沉淀增加了浆液流动阻力, 这时需较高的注浆压力才能使浆液继续流动, 最后达到最终注浆压力。
2.4桩基加固法
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、生石灰桩、挤密砂桩等。
2.4.1碎石桩
碎石桩根据成桩方式不同分锤击式碎石桩、预配式碎石桩和振冲碎石桩等。振冲碎石桩与前两种桩相比具有操作简单、施工方便、成桩效率高等特点, 被广泛采用。碎石桩加固软土地基的机理是软土和碎石桩组成复合地基, 一般桩体应力要比土体应力高3～5倍。碎石桩的直径一般为80～90cm , 桩长视软土层厚度而定, 一般桩长为6～8m , 间距按要求的承载力通过计算确定, 常按梅花或方形排列。粒径小于8cm 的碎石、卵石、砾石、矿碴等均可作为桩体填料。碎石桩顶部铺以0.5～1.0 m 厚的碎石垫层, 一方面均布基底应力, 另兼作横向排水通道。
2.4.2挤密砂桩
挤密砂桩是在软土地基制成的孔中灌人中、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。挤密砂桩施工若置换率很大时应避免产生地面隆起和侧向挤出, 这种情况一般发生在砂桩设置于约束力很小的超软土层中。遇此情况, 一是采用砂和角砾摩擦力较大的回填材料； 二是采用间隔挤密的方法。
以上几种常见的路基加固方法，固然会增强路基的强度与稳定性，但无论哪种理论和技术，其存在与发展或多或少地具有一定的局限性，这就要求设计、施工单位在具体应用时，要避免盲目套用、不切实际，要在对路基具体情况、地质条件、周边环境、处理指标及范围、材料来源、工程费用、工程进度等方面予以综合考虑的基础上，因地制宜、统筹规划、科学合理地选择适宜的加固方法。
结束语：
随着我国经济建设的快速发展，公路交通量与日俱增，重型车辆日益递增，这就对公路建设过程中路基的强度和沉降都提出了更高的要求。因地制宜，采取适宜的路基加固措施，科学组织、合理安排、严格管理、精心施工，从源头上狠抓施工质量，进而保证路基工程的稳定是公路建设项目中的重中之重。
