張素玲
【摘要】軟土地基路段作為高速公路改擴建工程的重要構成部分,為有效解決軟土地基問題,滿足日益增長的交通需求,必須重視軟基處理方式的選擇。如選取的軟基處理方法不當,在填筑路基時,因剪切破壞將產生地基失穩(wěn)現(xiàn)象,進而產生附加沉降或不均勻沉降,造成施工質量問題。為此,本文通過具體工程案例,對軟土地基路段加寬施工設計與施工工藝進行了分析與探究,以期有效提升公路工程建設的整體質量,推動道路行業(yè)的快速發(fā)展。
【關鍵詞】軟土地基路段;加寬改造工程;施工工藝;工程案例;設計方案;填筑;碾壓;土工格柵
西方發(fā)達國家于20世紀30年代產生為汽車交通提供特殊服務的基礎設施—高速公路,通過幾十年發(fā)展,高速公路得到了廣泛發(fā)展。伴隨我國社會經濟發(fā)展速度的不斷提升,部分高速公路以無法滿足現(xiàn)階段交通量發(fā)展需求,早期修建高速公路已進入大修期,因此高速公路拉開了改擴建施工的序幕。目前,我國高速公路發(fā)展還處于初級階段,其特點主要包含施工難度大、施工工藝復雜與質量要求高等,為有效提升高速公路施工質量,必須重視軟土地基路段加寬施工技術,降低軟土路基沉降量及減短沉降持續(xù)時間,提升地基承載力,只有這樣才能確保公路工程改擴建施工的質量。
一、工程案例
在方案最初選定時,某高速公路改擴建工程應與路面大修相結合,在老高速公路每側進行1.75m加寬,形成簡單6車道(無硬路肩),但改善交通通行能力不足,需進行橋梁等拆遷工作,但該方案不符合工程建設需求。根據(jù)工程建設需求,從4車道向8車道進行增寬,其工程造價只增加了1/5,因此,可選取此方案。高速公路改擴建工程橫斷面選取8車道數(shù)量,42米為路基寬度,并通過原路加寬。本工程挖、填方路段具體加寬方式如下:
(1)單側加寬。在高速公路左側或右側加寬路基,新舊路基中心線位置不同為其特點,其優(yōu)勢為施工便捷、施工面積大,可防止拆遷一側重要設施的產生。
(2)雙側加寬。高速公路路基對稱加寬左右2側,是舊路加寬的主要方式。其新老路基中心線具有一致性,其橫斷面如圖1所示。
圖1 高速公路雙側加寬路基橫斷面示意圖
二、軟土路基施工設計
根據(jù)工程案例具體情況,可選取軟基處理法+三層土工格柵設計方案進行分析。具體如下:
拋石擠淤或基底天然砂礫換填+土工格柵與山皮土+土工格柵與山皮土+土工格柵與天然砂礫。旱地段先進行石渣(40厘米厚度)換填再碾壓,根據(jù)8厘米高度計算換填前碾壓下沉量。軟土段先換填石渣、砂礫(70厘米厚度)再碾壓,根據(jù)14厘米高度計算換填前碾壓下沉量。選取單向拉伸高密度聚乙烯土工格柵進行路基加寬,其技術指標如表1所示。
表1 土工格柵技術指標要求
路基填料作為軟土地基路段加寬施工的重要材料,要求碎石、礫石等含量控制在3/10—1/2之間;0.5到10厘米間為碎石、礫石粒徑;30到40Mpa間為碎石、礫石或山皮土的回彈模量,密度為每立方厘米1.85到1.95克之間,10%到15%為其含水量范圍。施工前,應合理配置施工機械,并事前做好機械調試工作,以此保證施工過程中機械不會出現(xiàn)故障,降低對施工進度的影響。
三、軟土地基路段加寬施工工藝
為進一步做好軟土地基處理工作,提高公路技術等級與路面等級,必須重視高速公路工程軟土地基路段加寬施工技術的應用。伴隨社會經濟的快速發(fā)展,公路工程事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。軟土路基作為公路加寬工程的重要組成部分,,其施工技術水平的高低將直接影響到公路工程建設的整體質量,為此,施工企業(yè)必須重視軟基加寬施工技術,規(guī)范施工工藝,做好施工質量控制工作,只有這樣才能推動公路工程事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
1、拋石擠淤處理方式
石料選取時應確保其不宜風化,厚度需控制在30厘米以上,或粒徑在30厘米以下的石料可控制在20%以下范圍。如軟土地層相對較為平坦,可沿路中線向前拋投、填筑,并依次向2側延伸。軟土地層橫坡在1:10以上時,拋投順序可由高到低,并多拋投低側邊部,確保低側邊部存有一定平臺頂面,寬度為2米左右。片石向軟土密胺50厘米拋出,選取石渣、砂礫進行20厘米填筑并做好碾壓工作。
2、換填石渣處理方式
20厘米為石渣施工最大控制指標,含土量需控制在1/10以下,5毫米以上粒料需控制在7/10以下。每層填筑石渣厚度需控制在40厘米以下,如厚度超標,可分層填筑。一般選取2種施工方式,第一單層施工。石渣通過推土機推平,選取40T拖式振動碾作為壓實機械,碾壓順序為靜—振、輕—重,通常進行6遍強化振壓。
第二兩層或多層施工。第一層40厘米鋪筑,先選用推土機粗平及2到3遍排壓;隨后選取18T振動壓路機進行3遍靜壓與3遍振壓;最后通過平地機進行精平,并利用18T振動壓路機進行3遍靜壓,做好第2層鋪筑作業(yè),并選取YCT-20-25T進行20遍沖擊碾壓。
3、土工格柵鋪筑施工
土工格柵鋪筑施工流程如圖2所示:
圖2 土工格柵鋪筑施工流程
(1)碾壓整平路基。鋪設土工格柵時對路基平整度要求較高,在土工格柵鋪筑前需進行一層土上料鋪筑,需對填料粒徑加以控制,并做好碾壓整平工作,以此為土工格柵鋪設提供可靠保障。(2)布設和固定土工格柵。根據(jù)順風向將制作完成的土工格柵疊層布放與鋪平,每塊土工格柵需進行10厘米橫向疊壓,選取U型鋼卡釘向路基釘入,固定土工格柵,相隔2米釘入一個U型釘,避免土工格柵位置不正確。(3)鋪料施工。土工格柵鋪設的材料,應具有良好的干密度及粒徑含量適中。根據(jù)工程建設需求,填筑時可選取強風化砂巖。(4)填筑。在鋪筑完成的土工格柵上不能有上料車行駛,需由一端或兩側進行填筑上料,并確保土工格柵內布滿填料。(5)整平碾壓。填料厚度符合施工規(guī)定后,可選取平地機進行整平作業(yè),并避免將土工格柵刮出,按照從輕到重的原則整平后及時進行碾壓,以此確保其密實度符合施工規(guī)定。
4、路基填料指標和填前碾壓施工
將路基范圍內的原地表草皮、表土清理干凈,并將植物根挖除,做好污水淤泥疏導作業(yè),并換填翻漿路段石渣,通過推土機實施整平、碾壓工作。整平原地面后,選取振動壓路機(16噸)碾壓非軟土路段,確保其壓實度符合施工規(guī)定。因軟松、含水量多等為軟土路段地基特點,壓路機碾壓施工難度大,地基處理后做好填前碾壓施工。路基填料需與舊路基一致,老路基邊坡臺階開挖時,如挖出原路基填料與施工規(guī)定相符,可填筑新路基。如開挖土質為粘土、腐殖土,無法用于新路基。
5、新舊路基結合部碾壓施工
作為確保路面強度、穩(wěn)定性的重要因素,路基強度與穩(wěn)定性在公路工程改擴建施工中極為重要。完成填前碾壓施工后,利用平地機對原路基邊坡開挖臺階(80厘米)。完成臺階開挖工作后可進行上路基填料施工,選取碎石土作為新舊路基結合部填料,以此對新舊路基咬合力進行有效提升,并對路基結合十分有利。路基加寬施工中,為做好新舊路基土銜接工作,可進行30厘米高度臺階開挖,并做好一次性壓實作業(yè),確保路基質量符合施工要求。新舊路基結合位置,每填筑2層可通過沖擊碾壓進行壓實施工,選取強夯方式施工沖擊碾壓不到的位置。每填筑4層可選取壓實機械對新填路基進行充分夯實。不能選取原邊坡內黃粘土、腐植土,如該位置具有較大路基土含水量,需做好晾曬工作,也可進行骨料適當添加與壓實。
選取YZ18噸重型壓路機作為新舊路基結合位置碾壓機械,要求每層碾壓遍數(shù)多于其他位置,填筑2層后可選取25KJ沖擊機進行施工,碾壓遍數(shù)為10遍。隨后做好強夯施工,機械為強夯機(10噸),強夯過程中5米為其夯錘起吊高度。完成新舊路基結合位置各層碾壓填筑工作后,需確保其具有向外3%到4%橫坡。
6、養(yǎng)護
碾壓施工質量應與施工要求相符,施工單位應做好養(yǎng)護與保濕工作,通常養(yǎng)護時間為7天,同時做好交通管制工作,避免車輛在養(yǎng)護路段通行。
四、結束語
綜上所述,軟土路基施工質量的優(yōu)劣直接影響著高速公路通行能力,做好軟基處理工作,不僅能夠對當前投入困難有效解決,還能滿足日益增長的交通需求。根據(jù)工程案例實際施工情況,做好軟土路基加寬設計工作,可有效提升公路工程路基加寬軟基施工的承載能力、降低不均勻沉降。同時,必須提高施工技術水平,規(guī)范施工流程,做好施工質量控制工作,只有這樣才能實現(xiàn)高速公路改擴建工程建設的社會效益與經濟效益。
參考文獻
[1]凌建明,錢勁松,黃琴龍.路基拓寬工程的損壞模式和設計指標[A]. 2004年道路工程學術交流會論文集[C].2004
[2]劉觀仕.高速公路軟土路基拓寬變形性狀與時間效應分析[D].中國科學院研究生院(武漢巖土力學研究所),2009
[3]張軍輝,黃曉明.軟土地基上高速公路單側加寬工程的數(shù)值分析[A].可持續(xù)發(fā)展的中國交通——2005全國博士生學術論壇(交通運輸工程學科)論文集(下冊)[C].2005
[4]馬海燕.高速公路高填路基沉降、舊路拓寬差異沉降有限元分析與計算[D].西安建筑科技大學 2007
[5]楊昊.沈大高速公路改擴建工程軟土地基處理的設計思路和施工控制要點[J].東北公路,2002(02)