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摘 要 高速公路拓宽路基施工中,为有效处理新老路基之间差异沉降,根据工程案例实际情况,选取强夯法,并增设土工格栅或土工格室,局部软弱土层选取换填砂砾石强夯施工。以此提升路基稳定性,降低不均匀沉降。
关键词 高速公路;拓宽路基;沉降控制
中图分类号 U4 文献标识码 A 文章编号 2095-6363(2017)16-0100-01
1 工程概况
某公路工程总长度为57.2km,起止桩号为K52+000~K57+556.8.全线选取高速公路标准,24.5km为路基宽度。本路段泥岩为紫红色泥质结构。部分路段存有人工填土,主要构成成分为块石、小块石与粘性土,整体呈强—弱风化状态。土体具有良好渗透性。根据风化程度划分,主要包含强风化泥岩、弱风化泥岩两层。因本工程沿线主要不良地质不发育,在软硬相间的中薄层岩体内,极易产生小型坍塌。为此,必须做好拓宽路基沉降控制。本工程地基处理选用强夯法,并增设土工格栅或土工格室,局部软弱土层选取换填砂砾石强夯施工。
2 强夯法控制技术分析
强夯法主要通过将重锤起吊到一定高度之后,利用降落过程中产生的冲击能量,将路基结构中土体充分固结密实,挤碎部分碎石以填充土体间孔隙,并将地基土与周边土体结合在一起。通过强夯施工能够使原有土体的物理学指标得到改善,土体间孔隙率降低,进而有效提高路基承载能力。在具体应用过程中,强夯施工操作相对简单,大幅提升了路基固结速度。但强夯加固效果受到多方面因素影响,应充分了解公路工程地质水文情况,结合相关标准计算最佳夯击次数及有效加固深度,确保满足车辆通行需求。
2.1 施工要点
本工程强夯施工段总长度为42m,起止桩号K53+212~K53+254,11m~12m为其宽度。强夯施工前已做好填土碾压施工,风化泥页岩混合料为所需填料,颗粒各异,4m为碾压厚度,94%为压实度。要求分4遍进行强夯施工。选用间隔跳打法用于前3遍夯实作业,为1 600kN.m;第4遍为满夯,为8 00kN.m。夯实后要求路基土压实度控制在96%,30Mpa为回弹模量。
2.2 测试布设方案
路基土工程性质可选取原位测试法检测,该方法的应用可防止运输时改变土的状态,避免对原状土试验数据结果造成严重影响。作为一种测试效果良好的方式,目前已经得到了广泛应用。原位测试可将施工段该处原状物理性能准确反应出来,利用原位测试与土样室内试验相结合,对该土工程性质进行精确判断。原位测试技术试验方法较多,如载荷试验、标准贯入试验、钻孔旁压试验等。本文A、B两点较深处有软弱下卧层,按照规定选取强夯进行本路段施工,强夯选用的复缆能力在15t以上,15m为提升高度,并设置自动脱钩装置,10t为夯锤重量,2m为其直径,将4个贯通孔(30cm直径)设置到夯锤上,为满足施工要求,排气通畅,需适当减小起锤过程中的坑底吸力。完成上述作业后,需做好夯击作业,一般可进行3遍点夯+1遍满夯。待符合夯实要求后,即可将埋设观测工具,对比分析新旧路基沉降现象。针对原路基边坡,需选取台阶法进行刷坡施工,要求严格按照由下至上的顺序填土。每层需4遍强夯,完成填土找平碾压作业后,需开槽进行仪器埋设,在路基范围内引出导管导线,压实填土进行土工织物铺设。在土工织物下部30cm设置沉降杯埋设点,以便于织物铺设后对土体沉降量进行测量。同时各组沉降杯为5个,需在老路基埋设第1个,在行车道位置布设第2、3、4个,最后一个布设到路肩部位。
加宽路基后,因新旧路基存有差异沉降,将严重破坏路面结构,对正常使用道路造成影响。为达到路基变形、强度需求,可选取“震动碾压+强夯补强”措施处理加宽路基,以此实现有效控制新旧路基强度差异,沉降均匀。
3 土工格室及格栅的应用
土具有较低抗拉强度、抗剪强度,将格栅、格室放置于土体内,可形成土加筋体,外力作用下,极易出现体变现象,导致筋材和附近土体出现位移现象,但因摩阻力存于两种材料间,将对两者位移产生极大限制,也就是说可施加一个侧向阻力,达到土体强度、地基承载力提升的作用。
3.1 土工格室的應用
土工格室试验段长度为100m,起止桩号为K53+700~K53+800,路基强夯处理后即可进行塑料土工格室铺设,土工格室尺寸如表1所示,试验段土工格室为150mm高度,300mm焊接间距。
填料施工中,需对填料粒径进行合理控制,不宜过大。禁止选取机器倾倒,防止格室被砸坏,可选取挖掘机一点一点填筑。相比格室,填土应多一些,一般为10cm。完成以上作业后,即可上机将土料卸载,严禁格室内卸载,待填土作业结束后,可在土体上完成卸载,随即进行填筑、碾压及整平施工。
表1 土工格室的尺寸型号
3.2 土工格栅的应用
本工程其他施工段应在强夯处理后选取钢塑土工格栅施工。完成第一层格栅铺设作业后,即可固定、填土,固定工具为U型钉,填土厚度为30cm,碾压施工后需反折多出路基部分的格栅,并向该层层面固定,在弯折端培土1m保护格栅,随后进行第二层格栅铺设,以此类推,保证形成一个裹体,2m弯折段长度。
4 试验监测成果及分析
完成强夯处理地基作业后,可选取灌砂法进行现场压实度的确定,为2.11g/cm?。
1)路基内部竖向位移监测。不均匀沉降极易产生于新旧路基搭接位置。新填土路基因未彻底完成固结沉降,通车使用时,常常出现竖向、水平位移,为此,必须做好位移监测工作。在本工程竖向位移监测中以沉降杯为主,按照连通器原理,确保杯内气压等同于大气压,此时测量杯内液面即可等同于地基下沉量。监测结果显示,路中心线具有较小沉降量,路中心位于原路基上,原路基沉降作业基本完成。新填车行道路基因长期荷载作用,则沉降严重。路肩属于行车道外侧,对其产生影响的因素较多,如土体、行车荷载等,因此存在一定沉降量。但整体沉降在合理控制范围内,即30cm以内,则表明地基强夯处理后,具有良好稳定性、较高强度,降低不均匀沉降。
2)路基侧向位移监测。作为一项长期观测内容,侧向位移观测极为重要。高填方路基位置并为完成固结沉降,极易出现竖向位移,通车后,荷载作用下将会加快固结速度,且会出现侧向位移,为此,必须监测侧向位移。本工程选取智能型系列测斜仪进行工程侧向位移监测。土工格室路堤上埋设1号,土工格栅路堤上埋设2号。监测结果如下:
第一,1、2号管软基换填位置,侧向位移量不大,则说明软土路基经砂砾换填、强夯处理后稳定性良好,与设计要求相符。软基处理后,上部填土路基具有较大位移量,1、2号管分别为17cm、21cm,其主要原因在于测管在路肩部位一侧临孔,因填土施工堆积土、碾压堆挤作用另一侧管位侧向位移较大。
第二,1、2号软基处理位置左右位移均在1cm以下,上部填土左右位移分别为7cm、4.2cm,最终偏移方向为右下偏移,具有较小偏移量,表明土工织物水平约束可达到工程需求,土体能够充分稳定,降低移动,提高路堤整体性、稳定性。
5 结论
综上所述,随着国民经济发展程度不断加深,对于公路工程质量提出了更高要求。拓宽路基沉降控制中必须合理选择施工方法,并严格规范操作行为,减少在施工中存在的安全隐患。同时加强施工质量控制工作,定期复核各项施工参数,一旦出现误差过大的现象,应及时采取处理措施,确保路基承载能力以及稳定性,提高公路工程建设质量,以满足车辆通行需求。
参考文献
[1]丁勇,郑传昌.有关高速公路施工路基沉降观测及评价研究[J].交通建设与管理,2013(1):88-89.
[2]张瑞华.高速公路路基沉降及路面动力特性探讨[J].住宅与房地产,2017(9).
[3]丰伟,董喜燕,伍金理,等.加宽路基沉降有限元分析[J].中国水运(下半月),2014(3):298-299.
[4]袁堃,汪双杰,牛富俊,等.多年冻土拓宽路基差异沉降特征分析[J].中国公路学报,2016,29(9):21-28.
关键词 高速公路;拓宽路基;沉降控制
中图分类号 U4 文献标识码 A 文章编号 2095-6363(2017)16-0100-01
1 工程概况
某公路工程总长度为57.2km,起止桩号为K52+000~K57+556.8.全线选取高速公路标准,24.5km为路基宽度。本路段泥岩为紫红色泥质结构。部分路段存有人工填土,主要构成成分为块石、小块石与粘性土,整体呈强—弱风化状态。土体具有良好渗透性。根据风化程度划分,主要包含强风化泥岩、弱风化泥岩两层。因本工程沿线主要不良地质不发育,在软硬相间的中薄层岩体内,极易产生小型坍塌。为此,必须做好拓宽路基沉降控制。本工程地基处理选用强夯法,并增设土工格栅或土工格室,局部软弱土层选取换填砂砾石强夯施工。
2 强夯法控制技术分析
强夯法主要通过将重锤起吊到一定高度之后,利用降落过程中产生的冲击能量,将路基结构中土体充分固结密实,挤碎部分碎石以填充土体间孔隙,并将地基土与周边土体结合在一起。通过强夯施工能够使原有土体的物理学指标得到改善,土体间孔隙率降低,进而有效提高路基承载能力。在具体应用过程中,强夯施工操作相对简单,大幅提升了路基固结速度。但强夯加固效果受到多方面因素影响,应充分了解公路工程地质水文情况,结合相关标准计算最佳夯击次数及有效加固深度,确保满足车辆通行需求。
2.1 施工要点
本工程强夯施工段总长度为42m,起止桩号K53+212~K53+254,11m~12m为其宽度。强夯施工前已做好填土碾压施工,风化泥页岩混合料为所需填料,颗粒各异,4m为碾压厚度,94%为压实度。要求分4遍进行强夯施工。选用间隔跳打法用于前3遍夯实作业,为1 600kN.m;第4遍为满夯,为8 00kN.m。夯实后要求路基土压实度控制在96%,30Mpa为回弹模量。
2.2 测试布设方案
路基土工程性质可选取原位测试法检测,该方法的应用可防止运输时改变土的状态,避免对原状土试验数据结果造成严重影响。作为一种测试效果良好的方式,目前已经得到了广泛应用。原位测试可将施工段该处原状物理性能准确反应出来,利用原位测试与土样室内试验相结合,对该土工程性质进行精确判断。原位测试技术试验方法较多,如载荷试验、标准贯入试验、钻孔旁压试验等。本文A、B两点较深处有软弱下卧层,按照规定选取强夯进行本路段施工,强夯选用的复缆能力在15t以上,15m为提升高度,并设置自动脱钩装置,10t为夯锤重量,2m为其直径,将4个贯通孔(30cm直径)设置到夯锤上,为满足施工要求,排气通畅,需适当减小起锤过程中的坑底吸力。完成上述作业后,需做好夯击作业,一般可进行3遍点夯+1遍满夯。待符合夯实要求后,即可将埋设观测工具,对比分析新旧路基沉降现象。针对原路基边坡,需选取台阶法进行刷坡施工,要求严格按照由下至上的顺序填土。每层需4遍强夯,完成填土找平碾压作业后,需开槽进行仪器埋设,在路基范围内引出导管导线,压实填土进行土工织物铺设。在土工织物下部30cm设置沉降杯埋设点,以便于织物铺设后对土体沉降量进行测量。同时各组沉降杯为5个,需在老路基埋设第1个,在行车道位置布设第2、3、4个,最后一个布设到路肩部位。
加宽路基后,因新旧路基存有差异沉降,将严重破坏路面结构,对正常使用道路造成影响。为达到路基变形、强度需求,可选取“震动碾压+强夯补强”措施处理加宽路基,以此实现有效控制新旧路基强度差异,沉降均匀。
3 土工格室及格栅的应用
土具有较低抗拉强度、抗剪强度,将格栅、格室放置于土体内,可形成土加筋体,外力作用下,极易出现体变现象,导致筋材和附近土体出现位移现象,但因摩阻力存于两种材料间,将对两者位移产生极大限制,也就是说可施加一个侧向阻力,达到土体强度、地基承载力提升的作用。
3.1 土工格室的應用
土工格室试验段长度为100m,起止桩号为K53+700~K53+800,路基强夯处理后即可进行塑料土工格室铺设,土工格室尺寸如表1所示,试验段土工格室为150mm高度,300mm焊接间距。
填料施工中,需对填料粒径进行合理控制,不宜过大。禁止选取机器倾倒,防止格室被砸坏,可选取挖掘机一点一点填筑。相比格室,填土应多一些,一般为10cm。完成以上作业后,即可上机将土料卸载,严禁格室内卸载,待填土作业结束后,可在土体上完成卸载,随即进行填筑、碾压及整平施工。
表1 土工格室的尺寸型号
3.2 土工格栅的应用
本工程其他施工段应在强夯处理后选取钢塑土工格栅施工。完成第一层格栅铺设作业后,即可固定、填土,固定工具为U型钉,填土厚度为30cm,碾压施工后需反折多出路基部分的格栅,并向该层层面固定,在弯折端培土1m保护格栅,随后进行第二层格栅铺设,以此类推,保证形成一个裹体,2m弯折段长度。
4 试验监测成果及分析
完成强夯处理地基作业后,可选取灌砂法进行现场压实度的确定,为2.11g/cm?。
1)路基内部竖向位移监测。不均匀沉降极易产生于新旧路基搭接位置。新填土路基因未彻底完成固结沉降,通车使用时,常常出现竖向、水平位移,为此,必须做好位移监测工作。在本工程竖向位移监测中以沉降杯为主,按照连通器原理,确保杯内气压等同于大气压,此时测量杯内液面即可等同于地基下沉量。监测结果显示,路中心线具有较小沉降量,路中心位于原路基上,原路基沉降作业基本完成。新填车行道路基因长期荷载作用,则沉降严重。路肩属于行车道外侧,对其产生影响的因素较多,如土体、行车荷载等,因此存在一定沉降量。但整体沉降在合理控制范围内,即30cm以内,则表明地基强夯处理后,具有良好稳定性、较高强度,降低不均匀沉降。
2)路基侧向位移监测。作为一项长期观测内容,侧向位移观测极为重要。高填方路基位置并为完成固结沉降,极易出现竖向位移,通车后,荷载作用下将会加快固结速度,且会出现侧向位移,为此,必须监测侧向位移。本工程选取智能型系列测斜仪进行工程侧向位移监测。土工格室路堤上埋设1号,土工格栅路堤上埋设2号。监测结果如下:
第一,1、2号管软基换填位置,侧向位移量不大,则说明软土路基经砂砾换填、强夯处理后稳定性良好,与设计要求相符。软基处理后,上部填土路基具有较大位移量,1、2号管分别为17cm、21cm,其主要原因在于测管在路肩部位一侧临孔,因填土施工堆积土、碾压堆挤作用另一侧管位侧向位移较大。
第二,1、2号软基处理位置左右位移均在1cm以下,上部填土左右位移分别为7cm、4.2cm,最终偏移方向为右下偏移,具有较小偏移量,表明土工织物水平约束可达到工程需求,土体能够充分稳定,降低移动,提高路堤整体性、稳定性。
5 结论
综上所述,随着国民经济发展程度不断加深,对于公路工程质量提出了更高要求。拓宽路基沉降控制中必须合理选择施工方法,并严格规范操作行为,减少在施工中存在的安全隐患。同时加强施工质量控制工作,定期复核各项施工参数,一旦出现误差过大的现象,应及时采取处理措施,确保路基承载能力以及稳定性,提高公路工程建设质量,以满足车辆通行需求。
参考文献
[1]丁勇,郑传昌.有关高速公路施工路基沉降观测及评价研究[J].交通建设与管理,2013(1):88-89.
[2]张瑞华.高速公路路基沉降及路面动力特性探讨[J].住宅与房地产,2017(9).
[3]丰伟,董喜燕,伍金理,等.加宽路基沉降有限元分析[J].中国水运(下半月),2014(3):298-299.
[4]袁堃,汪双杰,牛富俊,等.多年冻土拓宽路基差异沉降特征分析[J].中国公路学报,2016,29(9):21-28.