淺談公路軟土地基的處理及路基防護方法

申曉峰　黃水武

摘要:近年來,隨著高速公路和一級公路的建設的迅速發展,軟土地基治理與路基防護方法獲得了新的突破,本文針對公路軟土地基的處理方法與路基防護方法做了以下介紹,以供同行參考。

關鍵詞:公路;軟土地基;處理方法;路基防護

1公路軟土地基主要處理方法

公路軟土地基處理方法眾多,按其處理原理與效果大致可分為改變路基結構形式、排水固結法、人工地基、強夯法等類型。

1.1灌漿法

灌漿法是靠壓力傳送或利用電滲原理,把含有膠結物質并能固化的漿液灌入土層。使其滲入土的孔隙或充填土巖中的裂縫和洞穴中,或者把很稠的漿體壓入事先打好的鉆孔中,借助于漿體傳遞的壓力擠密土體并使其上抬,達到加固處理目的。其適用性與灌漿方法和漿液性能有關,一般可用于處理砂土、砂礫石、濕陷性黃土及飽和粘性土等地基。

1.2加筋法

采用強度較高、變形較小、老化慢的土工合成材料,如上工積物、塑料格柵等,其受力時伸長率個大于4%-5%,抗腐蝕耐久性好,埋設在土層中,即由分居鋪設的土工合成材料與地基土構成加筋土墊層。土工合成材料還可起到排水、反濾、隔離和補強作用。加筋法常用于公路路堤的加固,在地基處理中,加筋法可用于處理軟弱地基。

1.3托換技術(或稱基礎托換)

托換技術是指對原有建筑物地基和基礎進行處理,加固或改建,或在原有建筑物基礎下修建地下工程或因鄰近建造新工程而影響到遠洋建筑物的安全時,所采取的技術措施的總稱。

1.4排水固結法

它是采用頂壓、降低地下水位、電滲等方法促使土層排水固結,以減小地基的沉降和不均勻沉降,提高其承載力。當采用預壓法時,通常在地基內設置一系列就地灌筑砂井,袋裝砂井或塑料排水板形成豎向排水通道,以加速土層固結排水同結法是處理軟弱粘土地基常用的方法之一。

1.5擠密振密法

擠密振密法是借助于機械、夯錘或爆破產生的夯壓或振沖使土的孔隙比減小,或在地基內打砂樁、碎石樁、土樁或灰土樁,擠密樁間土體而達到處理目的的。其中主要有重錘夯實法、強夯法、振沖法以及砂石樁、土樁或灰土樁擠密法等,可用于處理無粘件土、雜填土、非飽和粘性土及濕陷性黃土等地基,但振沖擠密法的適用范圍一般只限于砂土和粘粒含量低的粘性土。下面針對灰土擠密樁的應用進行介紹。

當軟土地層含水量過大或過小時,采取灰土擠密樁。含水率過大可往孔內填干土粉或石灰粉,以吸去部分水分,或快速成孔澆灌或邊成孔邊下套管,或成孔后下套管;含水率過小,應預先浸濕加固范圍內土層,成孔順序應先外圈,后里圈并間隔進行;對已成孔,應防止受水浸濕,且應當天回填夯實;為避免夯打造成縮頸堵寒,應打一孔,填一孔;當樁孔較密,土質松軟,應采取間隔跳打夯實。孔填料前應先夯打孔底3-4錘;根據試驗測定的密實度要求,隨填隨夯,嚴格控制下料速度和夯擊次數;回填料應拌合均勻,并控制其含水量;每個孔填料用量應與計算用量基本符合;夯錘重不宜小于100Kg;錘型以梨型或棗核型較合適。有利于夯實邊緣土,不宜采用平頭夯錘,落距一般應大于2m;如地下水位較高,應降低水位后再回填夯實。已出現疏松、斷裂或夾層,應用洛陽鏟全部取出來,按規定重新填夯灰上,達到設計要求。認真按操作規程施工;灰土要按配合比稱量,攪拌要均勻,干濕要適度;每次下灰厚度、數量、落錘高度、夯擊次數要按試驗規定做到前后一致:施工中嚴格按質量評定標準進行抽樣檢驗。

1.6換土墊層法

換土墊層法是用砂、碎石、礦渣或其他合適的材料置換地基中的軟弱或特殊土層,分層壓實后作為基底墊層、從而達到處理目的,它常用于處理軟弱地基,也可用于處理濕陷黃土地基和膨脹土地基。從經濟合理考慮、換土墊層法一般適用于處理淺層地基。

1.7拌入法

此類方法是在土中摻入水泥漿或能固化的其他漿液,或者自接加入水泥、石灰等能固化的材料,經拌和固化后,在地基中形成一根根柱狀固化體,并與周圍土體組成,復合地基而達到處理目的。其中主要有高壓噴射注漿法、深層噴漿攪拌法、深層噴粉攪拌法等可適用于軟弱粘性土、欠固結沖填土、松散砂土及砂礫石等多種地基。此外還有灌漿法、加筋法和托換技術等。

1.8輕質路堤

用輕質材料填筑路堤可減輕對地基承載力的要求。目前國內已有應用粉煤灰填筑路堤的成功經驗,可使路堤自重減輕25%左右。用重型擊實試驗法測定最大干容重為9-12KN/m3。硅鉆型粉煤灰粘性小,不具塑性,但液限在64%左右,最佳含水量37-41%,有良好的壓實性能。粉煤灰路堤邊坡表層1-2m用粘質土包覆,以穩定邊坡和利于長草,路床頂面用粗粒上封閉厚0.3-0.5m。

2公路路基防護方法

路基的修筑改變了地層的天然平衡狀態,以及路基暴露在空間,不斷受各種錯綜復雜的自然因素侵蝕,因此需要進行各種類型的防護。

2.1公路路基坡面防護

坡面防護的目的是防止地表水流的沖刷、坡面巖土的風化剝落以及與環境的協調。近年來,隨著對環境保護的重視,高等級公路的邊坡,多采用種草防護邊坡較高時,采用砌石框格(方型、菱形、拱型、M型)種草防護。由于西部干旱缺水,邊坡種草防護類型的選擇很重要,現大多采用草坪植生帶,即將草籽、肥料和土均勻拌和裹于土工物內,當草籽發芽也長成草起到固土作用后,無紡布纖維自然腐爛,不會污染環境,效果很好。

石砌圬工防護仍較普遍使用,混凝土預制塊護坡多用在路堤邊坡,連片的及帶窗孔的護面墻;用于路塹邊坡。破裂的或易于風化破碎的巖石路塹邊坡采用錨桿掛鐵絲網或高強塑料網格噴漿或噴射混凝土以及噴射纖維混凝上防護也有較好的效果。

但由于石砌圬工及混凝土防護造價高、易破損等諸多問題,從保護環境的角度出發,建議大力推廣既能改善生態環境,美化景觀,又一勞永逸的種草防護。

2.2沿河公路路基的沖刷防護

防護沿河路基邊坡免受沖刷仍多采用直接防護。傳統的砌石、拋石、鐵絲石籠、擋土墻等有所改進,用高強土工格柵代替鐵絲做石籠,用聚脂或聚胺脂類土工織物混凝土護坡模袋做成的護面板防護受水沖浪擊的邊坡,很能適應土體不均勻沉降。

3公路路基支擋防護

擋土墻用于支擋防護目前仍占主要。石砌的重力式擋土墻多用于石料豐富、墻高較低、地基較好的場合;鋼筋混凝土結構的懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻和板柱擋土墻其受力比較合理,墻身圬工體積小,也已廣泛應用于公路路基的防護。垛式擋土墻易于調整墻的高度,并采用預制構件拼裝,是一種特殊型式的擋土墻。衡重式擋土墻是針對公路軟土地基加固處理的算一種方式,在軟土地基中修筑衡重式擋土墻時,其結構形式與地基承載力有著直接的關系。通過改變擋土墻結構(適當加寬擋土墻底寬),同時采用適當的方法對地基進行加固處理,就可以使地基滿足衡重式擋土墻修筑的要求。