高填方路基變剛度處理技術(shù)與設(shè)計

范 彬 余 佳

長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責(zé)任公司

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高填方路基變剛度處理技術(shù)與設(shè)計

范 彬 余 佳

長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責(zé)任公司

隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的提升，交通運(yùn)輸行業(yè)的需求逐步增大。各級公路、鐵路的建設(shè)取得了飛速的發(fā)展。在地勢比較特殊的地段，出現(xiàn)了很多的高填方路基，具有面積大、范圍廣、工程復(fù)雜等的特點(diǎn)，這就需要路基具有穩(wěn)定性和強(qiáng)度性。為了將道路安全隱患降到最小值，本文針對高填方路基變剛度的處理技術(shù)與設(shè)計作了總結(jié)性的探討，希望能為高填方路基性能的提高提供一些可行性建議。

高填方路基；變剛度；后處理技術(shù)

引言

高填方路基通常出現(xiàn)在地質(zhì)地形條件比較復(fù)雜的西部地區(qū)，因?yàn)樯絽^(qū)斜坡存在著不穩(wěn)定的因素，而公路本身的承載力大，再加上設(shè)計施工各方面步驟的干預(yù)，在自重應(yīng)力的作用下，很有可能出現(xiàn)路基局部乃至整體出現(xiàn)壓縮沉降的問題，會造成過往車輛在運(yùn)行的過程當(dāng)中出現(xiàn)劇烈的顛簸、跳躍等不良反應(yīng)，影響了正常的交通運(yùn)輸速度和效率，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致車輛因?yàn)檫^度遭受沖擊而發(fā)生碰撞、側(cè)翻等安全事故，無論對道路、橋梁等建筑還是車輛或者人員都帶來巨大的傷害危險，形成一定的額經(jīng)濟(jì)損失。所以保證路基的平穩(wěn)與強(qiáng)硬是建筑公路至關(guān)重要的第一步。對變剛度采取有效的措施進(jìn)行處理，有助于預(yù)防一系列問題狀況的發(fā)生，無疑是值得我們?nèi)ゼ右运伎疾⑶姨剿鞯摹?/p>

一、高填方地基變剛度處理思想的相關(guān)理論概述

變剛度思想最初是由高層建筑設(shè)計理念逐步演變到建筑工程項(xiàng)目的運(yùn)用中去的。由于起初高層建筑中普遍容易產(chǎn)生樓棟之間的沉降問題，而傳統(tǒng)的增加樁基的長度或者筏板厚度的辦法被證實(shí)效果不佳而且會造成比較大的浪費(fèi)，甚至技術(shù)處理不當(dāng)還會適得其反。變剛度重在發(fā)展樁式復(fù)合地基的運(yùn)用，因此被廣泛接受并且由單純的變剛度設(shè)計變化成復(fù)合路基的處理技術(shù)。根據(jù)我國現(xiàn)有的實(shí)踐狀況來看，一般的低等級的公路是不會運(yùn)用到筏板的，除非遇上特殊的情況和位置條件，因此這種柔性基礎(chǔ)的地基相對于剛性基礎(chǔ)來說，應(yīng)力分布與變形發(fā)生的程度都存在明顯的差異。如果直接套用原始的建筑理論，必然導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)值產(chǎn)生偏差而影響使用效果，所以對于以剛性基礎(chǔ)為主的高填方路基而言，現(xiàn)行研究集中在無砂混凝土小樁的地基后處理技術(shù)，另外常見的還有先處理技術(shù)。當(dāng)然具體的采用哪種進(jìn)行處理操作，應(yīng)該要根據(jù)地基的情況分類來確定。

二、高填方地基的變剛度處理主要的技術(shù)設(shè)計介紹

前文已經(jīng)大致清楚了變剛度處理思想在高填方地基中的應(yīng)用演變。總的來說，在高填方路基處理中通常劃分為先處理技術(shù)、后處理技術(shù)。兩種技術(shù)各自適用于一定的地基基礎(chǔ)中，各自有著優(yōu)勢和不足。而隨著后期地基技術(shù)的發(fā)展，變剛度思想的運(yùn)用很好地將這兩者的不足進(jìn)行彌補(bǔ)，同時充分融合了兩者的優(yōu)勢，既能有效地化解高填方路基的承受危機(jī)，同時在取得良好經(jīng)濟(jì)效益的情況下實(shí)現(xiàn)地基的穩(wěn)固性。下面分別就先處理技術(shù)和后處理技術(shù)的具體運(yùn)用來講解高基方的變剛度處理技術(shù)的設(shè)計。

（一）先處理技術(shù)。這種技術(shù)通常分為復(fù)合地基法和土性改善法。復(fù)合地基法是指運(yùn)用材料置換或者通過設(shè)置加緊材料而讓原始的自然地基局部的土體得到增強(qiáng)性的改變。按照樁體的特征性質(zhì)的不同又可以分成粘結(jié)材料樁、散體材料樁。其中粘結(jié)材料樁復(fù)合地基的材料之間存在相互粘結(jié)的作用；而散體材料樁材料之間不具有粘結(jié)的作用；土性改善法按照處理的形式的不同分為強(qiáng)夯法、高壓注漿法、灌漿法、排水固結(jié)法等，主要原理是通過改變地基土體的變形程度或者水的滲透性來提高抗液化能力。

（二）后處理技術(shù)。主要是無砂混凝土小樁技術(shù)。工作原理是通過成孔處理讓土體的固結(jié)速度增加從而使土體應(yīng)力增加。還具有讓材料膠結(jié)的作用。由于在軟土地區(qū)的高速公路高填方路基，在填筑的過程中軟土的滲透系數(shù)很小，不能有效增加土體有效應(yīng)力而影響路堤的沉降力度和穩(wěn)定性能。總之，這種技術(shù)能夠有效解決傳統(tǒng)造價高、工期長、注漿壓力大等問題，并且因其能夠?qū)崿F(xiàn)小范圍內(nèi)的機(jī)具配套施工、簡單易操作，因而具備靈活度和較強(qiáng)的適應(yīng)力，適合運(yùn)用于各層土質(zhì)和各種環(huán)境條件下的變剛度處理。

（三）變剛度處理技術(shù)。根據(jù)以上分析，變剛度復(fù)合地基的處理本質(zhì)上是先處理與后處理技術(shù)的綜合。具體的運(yùn)作機(jī)理就是以復(fù)合地基承載力設(shè)計準(zhǔn)則來確定先處理水平，即保證填土高度的增加，對路基進(jìn)行預(yù)先處理，使整體的有效應(yīng)力更趨于均衡分布的狀態(tài)；同時用路基填筑的固結(jié)度設(shè)計來確定后處理水平，即根據(jù)前期的超空隙水壓的消解程度來進(jìn)行二次的土體密實(shí)度的增強(qiáng)處理。這樣經(jīng)過了前后兩次的增強(qiáng)，高填方路基的土體強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)最大化，能夠讓地基的不均勻沉降現(xiàn)象減到最小，從而取得良好的質(zhì)量效應(yīng)。具體技術(shù)要點(diǎn)控制如下：

先確定深度和位置，再根據(jù)設(shè)計好的方案插入注漿管，在初步的填土中形成附加應(yīng)力以后，然后用碎石樁進(jìn)行置換，第二次的時候使用壓密注漿的辦法往孔內(nèi)壓力注漿，讓土體得到密實(shí)處理。在樁體處理環(huán)節(jié)中，隨著樁身規(guī)模的增大，樁體承受的重量也更大，土體整體的應(yīng)力減少，因此，樁體的軸向應(yīng)力的適當(dāng)位置應(yīng)該是位于樁體的一半以上位置。如圖1所示：

圖1 高填方路基變剛度處理技術(shù)操作原理解析圖

在灌漿的過程中，通常使用的材料是粉煤灰水泥漿，可以通過慢慢地增加壓力，確定好灌漿的條件，來實(shí)施灌漿。灌漿時要考慮灌漿量的統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)。在這個基礎(chǔ)上，進(jìn)行后期加固工程的處理。尤其值得注意的是，對于軟土基礎(chǔ)的基石地區(qū)，在高填方路基的處理過程中，由于樁體的作用會產(chǎn)生豎向變形，短期的小樁施工處理能夠較大限度的增加路堤中間部位的沉降量，這樣一來，路基兩側(cè)的凸起概率就會變小，路堤的總體穩(wěn)定性能能夠得到有力的保障。因此，使用小樁施工不僅減輕甚至徹底解除超孔隙壓力，還能通過適當(dāng)?shù)臉堕L的增加而增強(qiáng)基石土體的承受力。另外還要注意的是在無砂小樁后處理填方施工之前可以先在地面鋪設(shè)一定厚度的碎石，如此能夠增加基石的剛性層次，能夠有效的協(xié)調(diào)變形的程度。

三、結(jié)束語

在高填方路基的變剛度處理實(shí)施過程中，要充分發(fā)揮先處理技術(shù)與后處理技術(shù)的運(yùn)用優(yōu)勢，將精準(zhǔn)的數(shù)值計算和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)默F(xiàn)場情況勘測結(jié)合在一起，在嚴(yán)格執(zhí)行公路施工的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計出合理的方案進(jìn)行操作。當(dāng)然，我國現(xiàn)階段的變剛度處理技術(shù)還不夠成熟，還有很大的空間去提升該技術(shù)的實(shí)施效果。因此，我們要不斷加強(qiáng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，在摸索和總結(jié)中豐富技術(shù)，為高填方路基的穩(wěn)定工作盡獻(xiàn)綿薄之力。