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高速公路軟土路基處理技術(shù)研究

2021-04-10 20:18:49
工程技術(shù)研究 2021年13期
關(guān)鍵詞:跳車橋頭壓路機

崔 楠

百色學(xué)院,廣西 百色 533000

1 軟土路基施工中存在的問題

1.1 路基不均勻沉降

由于軟土路基在該項目占的比重較大,軟基處理不當難免會出現(xiàn)病害,路基的不均勻沉降就是其中的一種。K69+860~K70+200段的軟土路基主要穿過大片經(jīng)濟作物種植區(qū),大面積的種植土因含水率高,透水性能差,土壤強度低變形大,抗剪強度低,對公路路基的施工質(zhì)量造成了不利影響,如果施工不當,在路基自重和外部荷載的作用下,軟土路基具有較強的流變性,在剪應(yīng)力作用下產(chǎn)生剪切變形,主要表現(xiàn)為路基的較大沉降或不均勻沉降。

1.2 橋頭跳車

由于構(gòu)造物與路堤背面的不均勻沉降,路面和橋臺高程突變,出現(xiàn)橋頭跳車現(xiàn)象。K73+515天河3號大橋為跨河橋梁,在橋頭兩端為水田,由于該區(qū)有河流流經(jīng),地下水豐富且埋藏淺,土壤又以水稻土為主,該類土黏性大,含水率很高,排水性差,不易固結(jié),在處理過程中需重點處治。在車輛對橋臺臺背反復(fù)沖擊下,臺背混凝土較早出現(xiàn)破損現(xiàn)象,高速行駛的車輛經(jīng)過橋頭時,車輪上下跳動,從而使得車內(nèi)人員產(chǎn)生極不舒適感,嚴重時甚至?xí)?dǎo)致車輛失控而發(fā)生交通事故。

1.3 路基邊坡滑塌失穩(wěn)

在K70+500左側(cè)的路基邊坡產(chǎn)生了滑塌的現(xiàn)象,該段路基原為種植土需要挖出換填,而換填后邊坡防護不到位,邊坡上方又是種植區(qū)土層松軟,雨天雨水滲入土體,加重了土的重量,土體強度、黏結(jié)度進一步下降,土體間間隙變大,而且流水會不斷沖刷下部坡腳,削弱斜坡的支撐部分,導(dǎo)致雨后邊坡土極不穩(wěn)定,出現(xiàn)多條大裂縫甚至產(chǎn)生滑塌,給施工帶來不便的同時還為邊坡的穩(wěn)定性埋下了巨大的隱患。

2 產(chǎn)生軟土路基病害的原因

2.1 產(chǎn)生路基不均勻沉降的原因

(1)基底處理不當??撤淠镜母捅硗廖唇?jīng)完全處理,現(xiàn)場基坑仍殘留著草根等雜物。地面橫坡大于1∶5的路段,未能按照規(guī)定的要求在路基回填前將其挖成臺階的形式,使得回填的材料與基底結(jié)合不緊密、不結(jié)實。在填筑路堤前,原地面壓實不足,導(dǎo)致出現(xiàn)車轍和地面起伏不平整現(xiàn)象,壓實度不能滿足規(guī)范要求。

(2)路基壓實度不足。壓實次數(shù)不合理,一般情況下采用壓路機壓實石料鋪筑層6~10遍,壓實填土鋪筑層6~8遍,而該工程利用壓路機壓實次數(shù)多為5~6遍,故壓實次數(shù)達不到要求。壓路機質(zhì)量較小,以填石為例,由于石塊粒徑、質(zhì)量較大,按規(guī)定要求應(yīng)選用自身重量比較大的重型振動機進行壓實,或使用重錘夯打擊實,或使用重量在35~50t的輪胎壓路機進行壓實,才能使路基填料緊密結(jié)合,壓實狀態(tài)良好。該工程段采用的是26t的輪胎壓路機和32t的羊足碾配合進行碾壓,故壓路機質(zhì)量偏小。路基填筑寬度不足,按照相關(guān)規(guī)范要求進行路基施工時,每一填筑層兩側(cè)均應(yīng)超寬30~50cm填筑、碾壓密實,而現(xiàn)場未能按要求對路基邊緣部位進行加寬填筑壓實處理。受到路基施工中暗埋式結(jié)構(gòu)物長度的影響,路基邊緣無法進行加寬填筑壓實處理,使該部位邊緣處得不到充分壓實。最大松鋪厚度一般在10~30cm,該路段松鋪厚度控制不嚴,出現(xiàn)了填土松鋪厚50cm、填石厚70cm的情況,松鋪厚度過大,碾壓不均勻。

(3)施工方法不當。由于項目實行的是大分包模式,路基施工也是由幾家不同單位分段負責,易出現(xiàn)勞動隊伍質(zhì)量意識不夠、服務(wù)水平高低不一、現(xiàn)場管理人員管理不嚴、現(xiàn)場施工員與勞動隊伍進行施工作業(yè)技術(shù)交底交接不徹底,以及工人技術(shù)不熟練等情況,最終導(dǎo)致施工質(zhì)量不合格。K69+860~70+200段現(xiàn)場施工從左往右卸料并進行碾壓,碾壓未到達路基邊緣,現(xiàn)場填筑厚度為70cm,這與規(guī)定要求的水平分層,縱向分段,先兩側(cè)后中間,在全寬范圍內(nèi)分層填筑并超寬填筑30~50cm不符,且填料中石塊粒徑大小不一,含有樹根、草根等雜質(zhì)。施工過程中四周未挖水溝,排水設(shè)施不完善,導(dǎo)致連續(xù)下雨之后路基積水嚴重,積水無法及時被排出,浸入路基內(nèi)部進一步侵蝕,造成水囊現(xiàn)象,雨過天晴時在未排干現(xiàn)場積水的情況下就直接填筑,導(dǎo)致土壤中的含水率失控,造成隱患,易引起不均勻沉降。

2.2 產(chǎn)生橋頭跳車的原因

(1)天然路基沉降。K73+515天河3號大橋為跨河大橋,河寬水深,橋頭兩岸地下水位較高,土壤的天然含水率較高,土地類型為水田,土壤具有含有機質(zhì)、壓塑性高、抗剪強度低的特點。因此,在路基自重和外來的荷載作用下,橋頭與路基銜接處的路基產(chǎn)生了壓縮變形,導(dǎo)致路基沉降。

(2)臺后填料壓實度不合。天河3號大橋橋臺施工完成后要進行臺背回填,但由于橋梁構(gòu)造物容易破壞,不宜采用大型機器振搗壓實,現(xiàn)場采用小型機械或人工振搗,由于壓力不夠或振動碾壓頻率太低,緊靠橋臺的填土壓實度難以達到規(guī)范要求。

(3)施工管理不當。天河3號大橋現(xiàn)場施工管理人員監(jiān)管不力,未及時對施工中出現(xiàn)的彈簧、松散、起皮等問題缺陷進行處理。施工過程中勞務(wù)隊伍盲目趕進度而沒有嚴格按照施工規(guī)范和設(shè)計要求進行施工壓實,質(zhì)量意識薄弱。機械操作員未按正確的方法使用儀器,振動頻率和碾壓次數(shù)不符合相關(guān)要求,工作中沒有按照壓實要求進行壓實。

2.3 產(chǎn)生路基邊坡滑塌失穩(wěn)的原因

(1)設(shè)計不合理。以K70+500處為例,路塹邊坡屬于受雨水浸入后容易失穩(wěn)的土,故應(yīng)采用坡度較小的邊坡,設(shè)計坡度為1∶0.3,過陡,且未對固坡方式進行有效設(shè)計,導(dǎo)致土體在長時間日曬雨淋后變得更加松散,從而引發(fā)滑坡。

(2)施工過程不規(guī)范。換填土?xí)r清淤不徹底,填土速率過快,未及時記錄施工沉降和側(cè)向位移觀測情況。路基頂面排水不暢,路基填筑層寬度不到位,小于規(guī)范要求的有效寬度。當路基填挖交界處出現(xiàn)1∶5的地面陡坡時,未能嚴格按照挖臺階的形式予以處理,導(dǎo)致因原狀土和填料的密度差異使兩者之間不能緊密結(jié)合。

3 軟土路基問題治理措施

3.1 路基不均勻沉降治理措施

認真檢查現(xiàn)場并對軟弱土層進行徹底清除,確?;颖砻嫫秸麩o淤泥、垃圾、草根、樹根等雜質(zhì),更換良性土壤后重新碾壓。對于地面橫坡大于1∶5的路段,路堤填筑前土基要根據(jù)要求挖成臺階,寬度不小于1m,并在路堤填筑前充分壓實原始地面。

提高路基壓實遍數(shù),達到設(shè)計要求的次數(shù),增加碾壓頻率,嚴格按照設(shè)計要求進行30~50cm超寬填筑,保證壓實寬度符合相關(guān)要求。填土應(yīng)分層填筑,分層壓實,每層的厚度不超過30cm(填石不超過50cm),并碾壓均勻。

3.2 橋頭跳車治理措施

橋頭兩端多為軟土,需根據(jù)現(xiàn)場實際情況并結(jié)合設(shè)計要求對橋頭跳車現(xiàn)象進行治理,可采取換填片石法。一方面軟土層較淺,不需要進行深挖,另一方面項目有碎石場,片石原料易取,造價成本較低,換填片石后,路基承載力能滿足要求。對于一般黏土也可進行開挖翻曬,待土質(zhì)曬到最佳含水量時再進行回填,回填土的上層留60cm厚的石灰土進行填充壓實,提高填筑材料的壓實度,并分層水平填筑,每一層的厚度要控制在規(guī)定范圍內(nèi),不可偏大。對于臺背不易壓實的區(qū)域,要采用合適的組合機械,例如光輪壓路機和羊足碾組合,先用重型光輪壓路機壓,再用羊足碾進行碾壓,增加壓實遍數(shù),提高振動碾壓頻率,保證填土的密實質(zhì)量。

3.3 路基邊坡滑塌失穩(wěn)治理措施

路基設(shè)計時,要充分考慮洪水和水位變化對使用年限內(nèi)路基穩(wěn)定產(chǎn)生的影響。邊坡設(shè)計要合理,對于地面坡度陡于1∶2.5的路堤段,要結(jié)合地形地質(zhì)、邊坡高度等進行綜合考慮,設(shè)置現(xiàn)澆混凝土護腳和擋土墻等支擋設(shè)施,以保證路基穩(wěn)定。此外,還需規(guī)范施工過程,確保軟土處理深度、寬度符合相關(guān)要求,及時發(fā)現(xiàn)暗溝、暗塘并進行妥善處理。嚴格控制填土速率,保證有足夠的時間讓路基完成沉降,及時做好沉降觀測和側(cè)向位移觀測的記錄。設(shè)置導(dǎo)流、防護設(shè)施,減少洪水對路基的沖刷侵蝕,同時減少地表水、地下水,提高路基的水穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

文章以某高速公路的軟土路基處理為案例,總結(jié)了軟土路基工程施工過程中的常見病害,并具體分析了產(chǎn)生病害的原因,然后提出了具有針對性的病害治理措施。具體結(jié)論如下:(1)項目路線所經(jīng)區(qū)域存在復(fù)雜多變的地形地質(zhì)條件,沿線跨越河流、深谷,當?shù)貧夂蛑饕獮閬啛釒Ъ撅L氣候,夏天雨熱同期,易產(chǎn)生洪澇,增加了施工難度;(2)路基不均勻沉降、橋臺跳車、路基邊坡滑塌失穩(wěn)是項目軟基處理過程中出現(xiàn)的幾個問題,需針對這些問題采取相應(yīng)的治理措施;(3)大部分軟土區(qū)域軟土層較淺,不需要深挖,并且沿線有固定的石場,稍微加工后即為良好填料,因此可采取換填片石法,且該方法操作簡單,工期短,造價低。

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