(西安中交公路巖土工程有限責(zé)任公司,陜西 西安 710075)
修建高速公路時比較容易遇到軟土地基,如果沒有正確處理會嚴(yán)重影響工程的整體質(zhì)量,公路運(yùn)行后甚至?xí)斐赏ㄐ邪踩[患。因此,需要高度重視高速公路軟土地基處理設(shè)計(jì)工作。
由于土層性質(zhì)存在一定的差異,因此路基分成黃土路基、軟土路基以及鹽漬土路基,涉及到的設(shè)計(jì)內(nèi)容有:路塹設(shè)計(jì)、路堤設(shè)計(jì)以及路基排水等內(nèi)容。在進(jìn)行施工計(jì)算時,設(shè)計(jì)的路基寬度為道路兩邊的路肩寬度加路面寬度;設(shè)計(jì)路面寬度時,需要依據(jù)實(shí)際交通量以及道路通行能力進(jìn)行設(shè)計(jì),一般情況下,各車道寬度為3~4m。一部分高速公路以及城郊周圍的公路因?yàn)榈缆返燃壉容^高,在調(diào)研之后可增加路基的寬度,寬度范圍在1~3m。
高速公路土壤主要有黏性和砂性兩種。砂性土壤,需要選擇擠密法來處理軟土地基,由于砂性土壤里面的黏性顆粒物較少,土質(zhì)較松散,容易受到影響出現(xiàn)地基變形的情況。黏性土壤可以選擇壓實(shí)的措施,黏性土壤結(jié)構(gòu)比較緊密,透水能力比較差,土壤如果處于濕潤狀態(tài)具備較強(qiáng)的黏性,干燥狀態(tài)下比較容易出現(xiàn)土質(zhì)較硬的問題。
公路的性質(zhì)和公路軟土地基的性質(zhì)有著緊密的聯(lián)系。因?yàn)楣返燃壌嬖谝欢ǖ牟町?,工后沉降也有所不同,在設(shè)計(jì)軟土地基的處理方案過程中,需要參考公路的性質(zhì)以及功能來進(jìn)行定位。高等級公路在修建的時候需要增強(qiáng)對于地面沉降的控制,確保路面的平整及美觀,保障通行的安全性。
施工環(huán)境包括自然環(huán)境和社會環(huán)境。開展高速公路施工建設(shè)時,需要根據(jù)工程項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行選擇施工工藝以及地基處理措施。
高速公路施工路段所處地形位置、地質(zhì)特點(diǎn)以及水文氣候施工設(shè)施、施工人員等因素都會直接影響到高速公路路基施工建設(shè)。
軟土地基主要包括粉土以及黏土等細(xì)微顆粒含量多的松軟土、孔隙較大的有機(jī)質(zhì)土、泥炭以及松散砂等。如果修建路段地下水位較高,軟土地基上方的構(gòu)造物以及填方總體穩(wěn)定性便會受到影響,進(jìn)而發(fā)生地基沉降問題。修建高速公路時,進(jìn)行軟土地基處理就是為了增強(qiáng)高速公路施工路段的承載力以及穩(wěn)定性。
1、夯實(shí)法
利用專業(yè)機(jī)械等重力工具采取反復(fù)沖壓的方式進(jìn)行壓實(shí)軟土層,通過夯實(shí)法處理過的軟土地基的土壤顆粒間隙會變小,間隙中的水分被擠出,從而達(dá)到降低土壤含水量、提升土壤固結(jié)能力、增加地基承載能力的目的。
2、填石法
向軟土層中添加石塊、砂礫等骨料以增加軟土地基的承載力和抗壓能力。在選擇填充物的過程中,應(yīng)注意篩選掉形體不規(guī)則或體積過大的骨料,避免影響地基壓實(shí)效果,使路面出現(xiàn)不平整的情況。
3、擠密法
該方法有效地結(jié)合了夯實(shí)法和填石法的施工工藝,屬于綜合性技術(shù),采用專業(yè)施工設(shè)備對軟土地基進(jìn)行振搗,再利用振動機(jī)促進(jìn)填充物與軟土地基之間緊密結(jié)合。擠密法能夠提升路基土質(zhì)的硬度,對道路總體承載力也有明顯提升。
4、高壓噴射注漿法
把預(yù)制好的水泥漿、粉煤灰等材料進(jìn)行充分伴和,注入到軟土地基預(yù)留的處理孔中,使其形成硬結(jié)的圓柱樁,與軟土層共同構(gòu)成復(fù)合型地基,此方法能夠顯著提升軟土地基的荷載力。
5、凍結(jié)法
向軟土地基里注水,同時注入特制的冷凍劑。在路基施工過程中,是否選擇使用此方法,需依據(jù)工程區(qū)域和現(xiàn)場實(shí)際情況來確定,由于此方法對環(huán)境條件要求較高,一般不常應(yīng)用于高速公路建設(shè)中。
在處理軟土地基時,需要施工監(jiān)理以及質(zhì)量控制人員來進(jìn)行監(jiān)督,以及技術(shù)指導(dǎo)和安全制度檢查。在加固軟土地基時,涉及靜壓注漿方法的使用,在施工過程中,如果發(fā)現(xiàn)填土層松散需進(jìn)行加固,如果是粉質(zhì)黏土則不需要注漿加固。
在設(shè)計(jì)軟土地基處理措施時,需要充分分析地質(zhì)條件,由于硬殼層的土體會因外力而變化形成板體效應(yīng),對路堤荷載能力起一定的支承作用。如果軟土地基基層中硬土層為薄層,可采取深層處理法;如果硬土層厚度較大,則需勘察確認(rèn)。如果軟土層里面包括較多的砂層,并且地基排水比較順暢,則需要增加豎向的排水體。如果排水作用難以得到改善,就會影響到附近的地層結(jié)構(gòu),如此便需要綜合使用砂墊層和堆載預(yù)壓來進(jìn)行處理。
橋頭路基如果采用固結(jié)排水方案,在實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)不可控因素且對地基的抗剪能力改善不大。如果采用固結(jié)排水方案與堆載預(yù)壓方案相結(jié)合的施工方法,雖然會增加預(yù)壓的時間,但經(jīng)過此種方案進(jìn)行處理之后,填筑強(qiáng)度、速度等參數(shù)基本能夠達(dá)標(biāo)。對于暗構(gòu)造施工而言,如果地基不存在較大的變形,橋頭路基可選擇復(fù)合地基處理方案。
通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn),軟土地基的穩(wěn)定性與填土高度的多少之間存在的聯(lián)系較小,沉降量很難進(jìn)行控制。主要因?yàn)橥度胧褂煤舐访娼煌ê奢d分布不勻,導(dǎo)致路面不平整,影響道路的美觀以及行車安全。想要應(yīng)對這部分問題,可通過復(fù)合地基或超載預(yù)壓措施進(jìn)行處理。
軟土地基處理設(shè)計(jì)對于高速公路項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容來說是重要的一環(huán),需要對施工現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行充分地分析,且需要根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)適合的處理方案。如果施工周期較短,預(yù)壓時間不夠充分,應(yīng)考慮超載預(yù)壓措施來提高單位時間內(nèi)的沉降量,此方法不但能縮短工期,同時能夠保障路基強(qiáng)度。