公路路基土加固技术探讨
2015-07-27
我国公路的发展方向是重载高速线路无论设计标准还是施工质量，对路基强度和沉降都提出了更好的要求，而要达到这种要求，就要从路基施工准备阶段开始重视其加固措施，所有施工工序都必须按照设计、规范及业主的要求，科学组织、合理安排、严格管理、精心施工，以期从源头上狠抓施工质量，进而保证路基工程的成本、进度、质量三大目标的有效实现。
1 公路工程路基用土的浅层处理技术措施
填筑路基时，由于土壤含水率大，碾压弹软，达不到压实度要求，新建路基通过稻田、洼地，或路基两侧水位较高，在碾压过程中路基呈弹软现象，或有的根本不能上碾碾压，路基挖方，地下水位较高，路基下层土壤含水率大，路基压实度达不到质量标准，路基下层土壤结构具有软弱下卧层或系近代新沉积尚未固结土壤，孔隙大，承载力低，填筑路基修筑路面后容易产生较大沉陷，严重者措移塌方，致使路面折裂，特别是高填土路基更为严重，在软土地段填筑路堤应进行沉降和稳定监测，并严格控制路堤填筑速度，沉降量及侧向位移大于设计要求时，应采取措施防止塌方。
1.1 土壤翻晒及浅层换填法
若天气炎热气候干燥土壤含水率较大可采用铧犁或推土机将土壤翻松使水分蒸发当达到最佳含水率时可以摊铺压实，当挖方路基土壤含水率大时可以把表面40 cm土用推土机推出通常处理深度为60 cm，待含水率接近最佳含水率时即底层20 cm采取原地翻晒进行整平压实表层40 cm再分两次摊铺压实。路基土壤若路基弹软含水率通常较大改换深度为60 cm换填好土可将路基软土层挖掉，若底层含水率仍很大或地下水位很高确保其回填土达到压实度的要求，要采取降低下层土壤含水率的措施是降低地下水位的方法来完成。
1.2 粒料加固法
沟渠洼地及水塘排水清淤后填土不能上碾或因下层土含水率大填土碾压达不到压实度要求时采用粒料加固法进行加固。粒料加固的材料必须采用水浸泡或干湿循环不易分解且水稳定性好的材料如矿渣、砂砾、砾石、块石或碎石以及混凝土块等，最大粒径不可超过30 cm。铺筑块石、混凝土块不能驾空并且要码放整齐每层厚度不得大于30 cm并用碎石灌满空隙并应碾压挤实。用块石或混凝土块加固时，下层最好铺筑一层粒径不大于25 inm的小颗粒砂砾、砾石或、碎石作垫层且厚度不小于5 cm，防止填土加载后块石等挤入泥中，竣工后致使路面造成破坏路面产生较大变形。
1.3 灰土处理法
软土掺入石灰后最优含水率随石灰掺入量的增大而增加塑性指数明显降低，击实曲线峰值段比掺灰前具有相对较宽的最优含水率区间最大干密度醚石灰掺入量的增大而减少在回填施工过程中达到设计压实度要求的含水率容易控制。
在实际工程中掺加的灰比例宜控制在5%～8%。理论研究远远落后于实际工程应用在软土地区常用石灰来改良软土作路基填料但石灰改良土在交通荷载作用下的力学特性的研究很不成熟。路基大面积弹软经设计确定采用灰土加固处理的地段处理深度为60 cm通常采用8%的灰土处理也可按照实际情况确定处理深度。因此，研究石灰改良土具有十分重要的理论意义和实用价值研究其在交通荷载作用下动力特性的变形性状特点。
为了使土块含量达到石灰土基层的要求先将表层40 cm土推出其下层20 cm加土壤重量8%的石灰用铧犁拌和破碎土块整平压实后将上层40 cm分两层，每层20 cm，加灰拌和均匀后压实。对于软土路基加固压实时，可以采用第一层用拖拉机排压法使压实度达到90%以上；第二层用8t平碾碾压进行是其压实度达到95%以上；第三层要求压实度达到98%以上可以用12 t位以上的大碾碾压。对于灰土压实度达不到质量要求下水道沟槽较深，为了防止出现较大沉陷折裂应待其经水沉析实或填料压实后方可进行灰土处理。
1.4 混合加固法：依据施工条件及材料来源，在同一地段内可综合采用前述几种方法进行路基加固处理。
2 公路工程路基用土的深层处理技术措施
2.1 塑板桩排水固结法
其设备与袋装砂井基本相同。门架打设设备安装在铺有砂垫层的两根轨道上，打桩机可以在轨道上纵向移动。附在钢导架上的圆形套管钢套管为具有矩形桩头的圆形钢管以具有足够高度的钢导架作导向，由于门架轨道式打设设备可以纵横向自由移动也可利用门架上的自身的轨道横向移动因而可以减少设备移动及因移动消耗的时间。塑板带架设在地面的滚筒上，塑板经附设在导架上端的滑轮进入钢套管由矩形桩尖伸出与桩靴卡紧，桩靴为一焊有门形钢筋的钢板，塑板从桩头伸出从桩靴空档中穿过再回插到管内使桩靴钢板与桩头贴严。塑板桩打设程序：先横向打完轨道间塑板桩然后纵向移动门式桩架一个桩位间距为移动距离继续打设第二排塑板桩。塑板桩打设方法与袋装砂井相同。先移动钢架使套管桩尖对准桩位带好桩靴打入套管最后拔出套管将塑板用工具剪断后将塑板穿过桩靴带好桩靴移动桩架对准桩位打入第二根塑板桩如此顺序进行施工控制。
2.2 袋装砂井排水固结法
袋装砂井的编织袋应具有良好的透水性能一定的抗老化能力和耐腐蚀性能袋子材料应具有足够的抗拉强度袋内砂不易漏失。目前使用的聚丙烯编织袋应防止老化避免在太阳光下长时间照射，袋装砂井直径一般为7 cm，间距1-2 m，深度根据设计要求而定。
所用的干砂要含泥量要小于3%具有良好的透水性能，袋装砂井的打桩专用施工设备有轨道门架式和履带吊机式等顶端固定在振动锤的卡盘上，套管的顶端圆形套管以钢导架作导向有一个能装入砂袋的漏斗，要在砂袋人口漏斗处安装滑轮目的是为了防砂袋被剐破，套管的下端安装可以分离的预制混凝土桩尖。此桩尖要有足够的强度，距顶面与钢套管接触处必须严密，以防软土挤入管内，影响砂袋下沉。先放出道路中心线，然后从砂井起点按照砂井间距，用标钎放出桩位线；在整平的土基上铺筑一层厚30 50 cm砂垫层，并适量洒水碾压，使达到要求压实度；移动打设设备使套管桩头对准桩位，装好并插紧预制混凝土桩尖；待砂袋沉达管底抽出套管将砂袋放入套管漏斗中也可随砂袋下落往管内徐徐注水以减小砂袋与管壁的摩擦阻力启动振动锤沉人套管至要求深度，砂袋应有足够长度至伸入排水砂垫层中以保持袋装砂井与排水垫层相连接；移动打设设备继续按前述程序打设袋装砂井。
2.3 反压护道法
路基下层土壤承载力很低或路堤填土达到一定高度还继续填土时，两侧坡脚容易出现隆起、沉降加速现象，严重者出现滑坡或塌方现象，要采用反压护道法。反压护道法可以防止软弱地基产生剪切、滑移等现象，保证路基稳定。反压护道是指在路堤两侧各修筑一条马道，马道与路堤一起施工。反压护道横断面由设计确定。反压护道的填筑速度不得低于主路堤施工时避免过高堆填应充分压实分层铺平并应有一定横坡度以利于排水，应先填包括反压护道在内的砂垫层及路堤最后填筑主路堤。主路堤在施工中或完工后，可以将反压护道设计高度以上的部分挖除如能确定反压护道下面的地基强度已增长到要求的值利用这些材料填筑主路堤。
2.4 轻质填料法
采用轻质材料填筑路堤，由于荷载降低，沉陷值可以减小，此法适用于桥头填土。填筑的轻质材料要求重量轻、低压缩性、水稳定性好、无污染、不腐烂变质等。例如煤渣、贝壳、粉煤灰、浮石等。轻质材料应分层填筑，分层压实，每层压实厚度不大于20 cm。
轻质材料填筑的路基两侧边坡100 cm以上宽度内，应培粘性土夯实，防止轻质材料流失。顶面应用20 cm填土覆盖。
2.5 超载预压排水固结法
此法经常与垂直排水法配合进行。超载预压是指在路堤填土达到设计高程后在路堤顶部增加一定填土高度作为超载土方沉陷后成为路堤一部分，路堤填土时按要求压实度压实应埋设沉降观测板填土完毕后应定期观测并绘制沉降曲线静止后即可撤除路堤上多余的超载土方用于其他路段填土。
