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簡(jiǎn)析山區(qū)公路高填方路基的下沉與治理措施隴 南 公 路 總 段簡(jiǎn)析隴南山區(qū)公路高填方路基的下沉與治理措施設(shè)計(jì)與建筑學(xué)院 袁浩【摘要】:本文分析了隴南山區(qū)公路高填方路基下沉的原因,結(jié)合施工實(shí)際介紹了換填土法、灌漿法、土工格柵法等行之有效的治理高填方路基下沉的措施及實(shí)例。關(guān)鍵詞:高填方路基;下沉;治理措施 This paper analyses the cause of high fill roadbed subsidence of road in Longnan mountain area, combined with the construction measures and examples of high fill subgrade effective governance for filling method, grouting method, geogrid, sinking introduced the actual一概述隴南市屬于秦巴山地,境內(nèi)山大溝深,河谷縱橫,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,公路不是依山傍水,就是翻山越嶺,因而高填方路基技術(shù)大量應(yīng)用。隴南公路總段管養(yǎng)的江(洛)武(都)公路全長(zhǎng)161,建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為山嶺重丘二級(jí)公路,線路經(jīng)過區(qū)域?qū)儆诟吆帩裆絽^(qū),高山、河谷、丘陵相互交錯(cuò),因此該路途徑米倉山和豐泉山段多處為高填方路基。由于高填方路基壓縮性大、均勻性差、沉降量大、固結(jié)周期長(zhǎng),如果加固方法不理想,對(duì)路基質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響,將會(huì)引起路面開裂、沉降、塌陷等現(xiàn)象。2002年底江武公路完工通車后,隨著時(shí)間的延長(zhǎng)和汽車重復(fù)荷載的作用,江武公路的豐泉山段和米倉山段常出現(xiàn)路基不同程度的局部沉降,路基縱橫開裂,進(jìn)而使得路基穩(wěn)定性降低,特別是在雨天裂縫進(jìn)水之后路基下沉導(dǎo)致路面平整度超限,給行車帶來很大危險(xiǎn);路基滑動(dòng)或者邊坡坍陷使路基的功能完全喪失。因此,這些病害形式不同程度地影響了道路的正常使用,給安全行車造成很大隱患,危害極大。2006年12月至2007年5月,隴南公路總段投資604萬元實(shí)施了S205線江武路豐泉山段養(yǎng)護(hù)維修工程項(xiàng)目,尤其對(duì)高填方路基進(jìn)行了重點(diǎn)工程處治,收到了較好的效果,極大改善了通行環(huán)境。二高填方路基下沉的原因我作為技術(shù)員有幸參與了S205線江武路豐泉山段養(yǎng)護(hù)維修工程項(xiàng)目,在處理高填方路基沉陷施工的過程中,通過對(duì)此病害的連續(xù)觀察和抽樣探查,發(fā)現(xiàn)該路段出現(xiàn)的路基下沉主要表現(xiàn)為三種情況:路基縱橫向開裂;路基整體下沉或局部沉降;路基滑動(dòng)或者邊坡坍陷。全面分析高填方路基下沉的原因,主要有 以下因素: 1、路基基底的壓實(shí)度不夠 由于一般路基基底的壓實(shí)度要求較低,而高填方路堤基底壓實(shí)度要求高,因此要按設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制好高填方路段地基的壓實(shí)度,否則當(dāng)路基填料不斷增加時(shí),原地面的土層會(huì)由于壓實(shí)度不夠而發(fā)生壓縮變形和擠壓移位,從導(dǎo)致路堤隨之沉降或開裂。 2、路基排水不當(dāng)引起地基承載力下降 江武公路地形包括了高山、河谷、丘陵,加之氣候潮濕,因此在通常的施工過程中,該路段雖按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了排水處理,經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求,但由于地形限制排水處理不當(dāng)或者后期的氣候影響,受水浸泡,使得地基的承載力急劇下降而導(dǎo)致路基下沉。 3、高填方路基與一般路基過渡段的地基沉降不均。 4、填料不合格 由于高填方段的淤泥、陷濕性黃土、凍土、有機(jī)土清除不徹底,或者填料中混有生活垃圾以及含草皮、樹根的腐殖土,這些土塊遇水即變成淤泥。另外,通車后這些不合格填料的微弱沉降變形累積起來即會(huì)引發(fā)高填方路基的下沉。 5、縱向分幅填筑、半填半挖搭接不好 高填方路基和一般路基填筑一樣,最好是整幅分層填筑,但有的路段受各種條件的限制,需沿縱向分幅填筑。在實(shí)際施工過程中,如果對(duì)高填方路基的填筑不嚴(yán)格控制,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)垂直式無搭接填筑,而這種施工結(jié)果會(huì)引起前后兩幅沉降不均勻。半填半挖路段如果施工不規(guī)范,也同樣會(huì)出現(xiàn)沉降。 6、每層填料碾壓時(shí)的含水量控制不均,造成壓實(shí)度不均勻 細(xì)粒土、砂類土、礫石土等用作填料時(shí),均應(yīng)嚴(yán)格控制在其最佳含水量2以內(nèi)壓實(shí)。當(dāng)填料的實(shí)際含水量不符合要求時(shí),應(yīng)均勻加水或?qū)⑼翑偲搅栏桑蛊溥_(dá)到上述要求后方可進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)。運(yùn)至路堤上的土需要加水時(shí),用水車均勻地澆灑在土中,一定要用拌合設(shè)備拌合均勻。否則,碾壓完成后,每一層的壓實(shí)度不均勻即會(huì)引起整個(gè)路堤的不均勻沉降。 7、其它方面的原因 在一些大型壓實(shí)機(jī)械無法施工的地方,如一些路橋過渡的死角和有管線等設(shè)施壓路機(jī)不能靠近的地方,未用小型夯實(shí)機(jī)械配合施工,這些薄弱點(diǎn)會(huì)留下隱患。 壓實(shí)厚度超標(biāo),每一層土整平不好,碾壓后會(huì)出現(xiàn)局部壓實(shí)度不夠。 填料來源不同,其性質(zhì)相差較大,且未分層填筑,則引起不均勻沉降導(dǎo)致路基開裂或局部沉陷。 三高填方路基下沉的防治措施與治理實(shí)例 山區(qū)公路地勢(shì)陡峻高填深挖路段多,填方和防護(hù)工程數(shù)量巨大,因地勢(shì)陡峻給施工帶來很大困難,很多路段無法壓實(shí),嚴(yán)重影響路基質(zhì)量,甚至出現(xiàn)滑坡造成路基失穩(wěn)。如何在高填方路段采取行之有效的處理辦法,保證路基質(zhì)量,不使邊坡失穩(wěn)呢?根據(jù)我們?cè)谥卫斫涔犯咛罘铰坊鲁痢⒙访骈_裂等病害的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),高填方路段路基處理措施一般有:換填土法、灌漿法、土工格柵法。1、 換填土法采用這種方法主要是針對(duì)填料不符合要求而引起的路基下沉,其下沉面積不大、深度不深。這種方法比較經(jīng)濟(jì),操作也比較方便快捷。如2006年3月2006年7月S205線K99+000K161+000養(yǎng)護(hù)維修工程中,豐泉山處高填方路基處理。此法是將原路基出現(xiàn)病害部分的填料挖除,把擾動(dòng)的浮土清理干凈,整平碾壓達(dá)到壓實(shí)度要求后,用符合規(guī)范要求的填料回填。換填時(shí)挖補(bǔ)面積要擴(kuò)大,且每層挖成臺(tái)階狀,由下往上,逐層整平碾壓,壓實(shí)度要求高出原路基壓實(shí)度12個(gè)百分點(diǎn)。 2、灌漿法 如果路基下沉的面積很大、深度很深,最好是采用灌漿法。灌漿法是利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理,對(duì)路基下沉部分鉆孔,孔深應(yīng)穿透薄弱層。然后通過注漿管將漿液均勻地注入地層中,漿液以充填、滲透和擠壓等方式灌入填料的空隙,經(jīng)人工控制一定的時(shí)間后,漿液將原來松散的土?;蛄严赌z結(jié)成一個(gè)整體,形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)性能穩(wěn)定的“結(jié)石體”,可以完全防止或減弱路基的下沉。由于漿液的擴(kuò)散能力和灌漿壓力的大小密切相關(guān),所以不同填料及形態(tài)的路基,采用的灌漿壓力主要取決于路基的密實(shí)度、強(qiáng)度、初始?jí)毫Α@孔深度、灌漿位置及操作規(guī)程等因素。而這些因素又很難準(zhǔn)確預(yù)知,因而必須通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來確定。水泥漿液在不同地質(zhì)和不同灌漿壓力條件下,在地下流動(dòng)的形式不同,當(dāng)灌漿壓力較低時(shí),路基填料滲透性較好,水泥漿在中等濃度的情況下以滲流的方式滲入路基土的孔隙,這時(shí)認(rèn)為路基原結(jié)構(gòu)未受擾動(dòng)和破壞;上述情況稱為滲流注漿法,壓力控制在0.5-1.5MPa,適用于碎石土、砂礫土填料的路基。對(duì)于粘性土填筑的路基由于其滲透性很小,通過滲入灌漿法難以奏效。當(dāng)灌漿壓力提高到一定程度時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)單位時(shí)間內(nèi)注漿量明顯上升,實(shí)際上粘性土路基已在注漿周圍發(fā)生縱向劈裂,漿液沿裂隙流入土體,并將土體切割成不規(guī)則的塊體,在塊體之間形成互相穿插的膠狀水泥結(jié)石,粘性土又受到充填漿液時(shí)的壓縮,形成一種復(fù)合型巖土,從而提高了路基的強(qiáng)度和剛度。這種方式稱為劈開式或脹裂式灌漿。灌漿法施工程序如下: (1)打孔打孔原則 為滿足路基強(qiáng)度的要求,打孔要結(jié)合灌漿的特點(diǎn)、路基形態(tài)等因素來考慮。既要充分發(fā)揮灌漿孔的效率,又能保證漿液灌注在路基加固范圍內(nèi),防止留下空白區(qū)和跑漿,打孔時(shí)還應(yīng)視路基實(shí)際情況而定。 打孔方法 根據(jù)原路基施工時(shí)的原始記錄,估算路基孔隙率,通過試驗(yàn)測(cè)定灌漿量,然后確定鉆孔數(shù)量。如果需要全幅灌漿,應(yīng)采用等距離梅花形方格網(wǎng)打孔,中間孔淺,邊緣孔較深。孔距一般以2.02.5m為宜。 (2)鉆孔 為確保原路基不受損壞,成孔的孔徑應(yīng)盡量小,且必須采用于鉆法,嚴(yán)禁加水,否則路堤受水浸泡,路基原結(jié)構(gòu)受到破壞,造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失,還將給注漿帶來不必要的麻煩。鉆孔深度視路基高度和路基填料階情況而定。 (3)下注漿管 首先選取適當(dāng)?shù)淖{管,注漿管底部預(yù)留2030cm空隙,確保漿液的灌注流暢。鉆子L口要密封,一般用木塞填充膨脹水泥的方法,以保證漿液不從鉆孔口溢出。 (4)注漿 灌漿的主要內(nèi)容是灌漿壓力、漿液濃度和操作規(guī)程。灌漿壓力是保證灌漿質(zhì)量的重要因素。如果壓力過小,漿液流不到預(yù)計(jì)范圍內(nèi),擴(kuò)散范圍小易形成空白區(qū);如果壓力過大,則會(huì)損壞原路基結(jié)構(gòu),頂破路面或沖垮邊坡,以致使?jié){液沿路基薄弱部位沖出路基,達(dá)不到灌注的目的。因此,注漿壓力應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)而定。2008年5.12汶川MS8.0級(jí)地震使江武公路S205線多處路段路基沉陷,路基下沉的面積很大、深度很深,不能采用造價(jià)小的換填土法,決定實(shí)施灌漿法進(jìn)行處治。在S205線成縣豐泉山K32+600K45+100路段高填方路段沉陷處治中,通過技術(shù)人員和施工人員反復(fù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)局部瀝青混凝土路面漿液的濃度采用水灰比(重量比)1:1較為合適,但起始漿液濃度要大些,正常灌漿時(shí)再采用標(biāo)準(zhǔn)水灰比的漿液比較合適。通過實(shí)際操作試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與高填方過渡段實(shí)際灌漿時(shí),大范圍灌漿時(shí)采用的操作規(guī)程,第I階段,因原路基孔隙率較大,壓力在0.20.5MPa,用12:1的水灰比漿液即可,第、階段間隔2030min,目的是確保漿液充分滲流到位。第、階段壓力逐漸加大,但第、階段仍要間隔2030min,2009年9初,通過對(duì)處理過地段的觀測(cè),發(fā)現(xiàn)路基沒再出現(xiàn)沉降,說明灌漿法處理隴南山區(qū)高填方路基下沉是成功的,達(dá)到了預(yù)計(jì)的目的。 3、土工格柵法 有的高填方路段路基下沉不明顯,只是在路面上出現(xiàn)了縱向的開裂,經(jīng)過一段時(shí)間的觀察,發(fā)現(xiàn)路面標(biāo)高變化很小,可采用這種方法。此法只是將裂縫兩側(cè)的瀝青路面用切割機(jī)對(duì)稱切除(寬度以1.02.0m為宜),鋪設(shè)玻纖土工格柵,用鋼釘固定,最后恢復(fù)瀝青路面,這種處理措施既經(jīng)濟(jì)又方便,比較實(shí)用。 地震同樣使S205線石坪收費(fèi)站行車道部位出現(xiàn)了15mm寬的縱向裂縫,長(zhǎng)度有250m不等,出現(xiàn)裂縫處為高填土路段。根據(jù)所做的標(biāo)識(shí)、測(cè)量情況以及掌握的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):瀝青路面的裂縫一旦形成便不再延伸,寬度
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