公路路基工程質量通病防治措施初探

深圳高速工程顧問有限公司 李曉鵬

公路路基工程質量通病防治措施初探

深圳高速工程顧問有限公司 李曉鵬

僅就多種類型路基工程質量的一些通病根據形成原因,從設計、施工方面提出了一些防治措施。

路基工程質量通病防治

路基是路面的基礎,一條公路的使用品質不僅與公路的線形和路面的質量有關,同時也與路基的品質有重要關系。當路基松軟不穩定,在行車荷載的反復作用下,不僅會引起路面的不均勻沉陷,影響路面的平整度,導致車速降低、促使路面過早破壞,而且當路基發生塌方或滑坡時,往往會發生重大的交通事故。因此,路基工程的質量至關重要,是公路工程施工的關鍵。下面對公路路基工程質量通病防治措施提出幾點看法,僅供同行參考。

一、路基工程質量通病的特征

(1)填方路堤完工后沉降或不均勻沉陷,路面橫縱坡變化、行車顛簸;

(2)路面出現縱向裂縫,嚴重時裂縫變寬,裂縫向土路肩邊緣伸展,裂縫處呈現錯臺,形成滑裂面;

(3)路面出現橫向通縫,裂縫處出現錯臺。

二、路基工程質量通病的形成原因分析

1.設計方面

(1)地質勘測資料不全,特別是一些需要進行地基處理的原溝塘地段沒有勘查清楚,對橫向地層分布鉆孔較少或靜力觸探布點不足,設計依據不充分;

(2)設計擬采取的軟基或濕陷性黃土處理方法不當,設計處理深度不夠,處理效果不明顯;

(3)軟土地基處理設計不設漸變段造成處理路段與非處理路段交界處形成沉降突變;

(4)等載或超載預壓路段預壓期預計不足;

(5)軟土地基路段高填土路基未按規范規定設置反壓護道或反壓護道寬度不足,造成填筑過程及運營過程中產生較大的地面側向變形,強度降低甚至導致滑動破壞;

(6)高填土路段,特別是嚴重缺土路段,對填料的調查選擇欠周到,設計取土坑沿深度方向土質變化未能列明,造成旅工中不同土類的填料混填或分段填筑,且因不同土類的可壓縮性和抗水性能的變異,形成不均勻沉降;

(7)路基排水設計不完善。

2.施工方面

(1)軟基處理未達到設計深度,原材料進場未按產品質量要求嚴格檢驗,導致處理效果達不到設計要求;

(2)軟土地基路段路堤填土速度過快;

(3)使用不適宜的填料又未采取相應的改良措施或措施不到位;

(4)不同土類的填料混填或分段填筑形成抗水性、壓縮性的變異;

(5)填挖交界或非全寬填筑或分段填筑時交接面未作妥善處置形成的沉降差;

(6)施工中不注意路基排水,遇雨浸泡路基,后續施工中又未能及時復壓;

(7)路堤填料含水量控制不嚴,填土壓實度達不到要求;

(8)分層填土碾壓時虛鋪厚度過厚,壓實機具不到位,壓實度、厚度不能滿足規范要求;

(9)分層填土未經仔細整平,平整度差,造成坑洼出現,壓實不均勻;

(10)施工檢測取樣未按規程操作,實測壓實度存在虛假現象;

(11)巨粒土或粗粒土中所含漂石粒徑過大難以壓實均勻;

(12)高塑性黏性土填筑路堤工序不連續,造成施工后壓實度下降;

(13)特殊地區的路基施工未按規范操作。

三、路基工程質量通病的防治措施

1.設計方面

(1)對路線經過的地形、地貌、水文地質條件應進行詳細探查,尤其必須對特殊路基的設計提供更為詳實的資料;

(2)軟土地基處理設計必須根據不同高度(折算成附加荷載),不同的軟土埋深、層厚和土性,分段計算分析在天然地基狀態下的穩定與沉降情況。進行計算分析經過多方案比選確定滿足穩定和施工后沉降標準要求的方案。軟土地基處理設計必須設置漸變段以避免路基沉降突變,漸變段的設計應按特殊設計要求進行,并需對側向變形做出考慮;

(3)基底設計為利于實行填前壓實,若遇地表濕軟,設計可考慮換土或摻石灰、水泥或鋪設土工布等措施;地下水位高或常年積水路段,除需完善降、排水設施外還宜設置隔水層(如用砂礫、碎石等滲水材料);

(4)路基填料的采用應對擬定取土坑或借土料場沿深度方向的土層分布、土性、含水量進行調查,并列表說明,避免不同土性填料的混填或分段填筑。避免使用不宜于填筑路堤的填料,確有困難時必須提出改性措施及技術質量指標,但不能用于易產生穩定問題和下沉等敏感的部位;

(5)高填土路堤設計應考慮采用土肩及邊坡防護或用急流槽將水引離路堤,保證高填土路堤邊坡穩定,護坡道的寬度應依照有無軟土地基、填料的性質、取用的邊坡坡率進行綜合設計;

(6)為減少黏性土路堤結構的壓縮變形,在采用摻灰處理的基礎上可再摻加少量水泥(摻灰劑量宜適當調整),設計工藝上采用先摻灰(提倡采用生石灰粉)改良土性再摻水泥進一步改良土性以提高路堤結構剛度。

2.施工方面

(1)施工單位必須根據交通部相關施工規范、規程、工程質量檢驗評定標準及建設單位招標文件要求、編制施工組織設計,對施工全過程實施有效的質量控制和管理,完成規范要求的自檢頻率,在交工驗收時,施工單位應提交完整真實的施工原始記錄、試驗檢測數據、分項工程自檢數據等質量保證資料;

(2)對于地下水的埋置深度和地面水對填方路基的穩定性及施工影響,施工前應根據設計進行補充調查,并采取相應的隔水,疏水措施;

(3)地基處理要點:

①施工順序:無論何種處理方法,都應按設計要求先設置排水設備,再清表整平原地面,做好填前壓實,并整出一定的橫坡度。設計豎向排水處理的地基,應在鋪設下半層砂或砂礫墊層后,方可打設排水體。排水體頂端,應按設計預留一定的長度(30cm左右),最后再鋪設上半層砂或砂礫層。設計采用復合地基處理時,宜在原地面整平后,采用輕型碾壓機械適當碾壓,使之符合規范和設計要求后,再作地基處理。溝塘必須在清淤換填分層碾壓至相鄰地面高程后,方可進行地基處理。

②所有用于地基處理的材料,都必須按規范和設計要求的質量指標采購、堆放和使用。

③保證施工質量的措施要求。軟基采用塑料排水板處理時,其機械設備性能應符合接地壓力與處理地基的承載力相適應;打設塑料排水板嚴禁出現扭結、斷裂和撕破濾膜等現象。剪斷板體時,要預留足夠的外露長度。施工中,應按設計要求嚴格控制板體的打設標高。土工織物鋪設時,要求做到繃拉無皺折。

水泥攪拌樁處理時,其施工機械應按水泥噴入的形態(即粉噴法或濕噴法),采用不同的施工機械組合。采用粉噴法,其粉體發送器必須配有粉料計量裝置,并準確記錄水泥的瞬時噴入量和累計噴入量,施工前應先以實際使用的水泥,進行室內配方試驗,符合設計要求后應進行不少于5根的成樁工藝試驗,取得滿足設計噴入量的鉆進速度、提升速度、攪拌速度、噴氣壓力、單位時間噴灰量等技術參數;確定攪拌的均勻性;掌握下鉆樁提升的阻力情況,選擇合理的技術措施;根據地層、地質情況確定復噴范圍。復攪深度必須保證大于6m,粉噴樁的檢測可采用靜力觸探或鉆芯取樣試驗法。

擠密碎石樁處理時,需采用管式振動沉樁機,內置平底活頁式樁尖,樁管直徑一般為377mm或426 mm,并設有二次投料口,最大沉樁深度能達20m,施工順序從四周邊開始向中心進行,相鄰兩根樁必須跳躍間打。施工過程中,應及時挖除樁管帶出的泥土,孔口泥土不得掉入孔內。施工中應記錄沉樁深度、制樁時間,每次碎石灌入量,反插次數等,并按規定作質量自檢記錄,施工中如發現土層有較大變化,投料量或沉樁速度異常應立即停工,并報告監理;

(4)路堤填筑要點:

①路堤填筑與速率控制:地基處理完成后,應適時進行路堤填筑。對于豎向排水體處理地基完成后,即可填筑;對于水泥攪拌樁處理的地基,應在1個月后填筑。其填筑速率要動態控制,當日變形量沉降不大于10mm/d,水平位移不大于3mm/d時,一般可以正常填筑;若日變形(沉降和位移)陡增,就必須增加測次,分析原因,并及時采取必要的措施(如停止加載或減緩填土速率或卸載等);

②填筑寬度,應按設計施工坡率超寬碾壓要求控制。攤鋪厚度,要拉線控制,并經常檢查;

③堆載預壓與沉降補方:堆載預壓時間越長,工后沉降就越小。因此,對有預壓要求的路段,在施工中應盡可能早地安排堆載。堆載頂面要平整密實有橫坡。沉降后應及時補方,一次補方厚度不應超過一層填筑的厚度,并適當壓實。施工單位每月均應定期測定沉降量,并向監理報告。嚴禁在預壓期不補填,而在預壓后期,或在路面施工時一次補填的做法,以免引起過大的沉降發生;

④位移觀測:對于路堤施工的安全穩定,位移的觀測比沉降觀測更重要。施工時必須按規定埋設位移觀測樁,并堅持正常觀測記錄;

(5)細粒土(含粉土、黏性土等)易受降雨及氣溫等的綜合影響,在施工組織設計中應合理安排工期,組織連續施工,雨后必須復壓,過冬要注意覆蓋,后續施工前必須復驗;

(6)應針對粉性土在填筑過程中的穩定性(如雨水沖刷等)進行分析并采取路邊設土埂,邊坡設臨時急流槽等臨時排水措施;

(7)路基施工過程應針對不同性質的填料及碾壓工具性能選用不同的壓實厚度,如輕型鋼輪壓路機適用于各種填料的預壓整平,重型鋼輪壓路機適用于細粒土、砂類土和礫石土,重型輪胎壓路機適用于各類土,尤其是細粒土,羊足碾則需與鋼輪壓路機配合使用,對細粒土的壓實效效果較佳,振動壓路機則宜于用作砂類土、礫(碎)石土和巨粒土,若用于細粒土的碾壓則效果相對較差;

(8)填料的含水量對壓實效果影響極大,施工前應根據標準擊實試驗取得的數據,按照施工氣候條件及試壓結果做出適量調整;

(9)過濕黏性土的處理推薦使用生石灰粉替代塊灰改良土性,另摻2%～3%的水泥(需由試驗確定,石灰摻量可適當調整),以增加壓實層的早期強度和剛度,減少壓縮沉降;

(10)對采用粗粒或巨粒土填筑路基時應根據壓實機械的性能合理確定分層壓實厚度,并需對最大粒徑加以控制,一般路床下層最大粒徑以不大于壓實層厚的2/3為宜,超過限定粒徑的巨粒料應在出料場前先加以剔除,路床最上層應控制粒徑小于10cm,以利于路床頂面平整度的控制。

四、結束語

公路路基工程通病的形成從設計與施工方面均有相應的原因,針對原因,本文分別從設計與施工兩方面對其進行了分析,在防治措施方面進行了一些探討,從目前各條大型的高速公路路基施工情況來看,這些防治措施還是可行的。

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