砂礫墊層在高速公路特殊路基處理中的應(yīng)用

商廣明

(中電建冀交高速公路投資發(fā)展有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引言

河北省某在建高速公路總里程為171 km，位于華北平原地區(qū)，沿線多耕地，跨越馬棚淀滯洪區(qū)及多條地方河流，所以該段高速公路經(jīng)過(guò)的軟土、軟弱土的特殊地基所占比例較大。為了防止路基的工后沉降及橋頭跳車，需要對(duì)特殊地基進(jìn)行處理。處理特殊地基時(shí)，起承壓、排水穩(wěn)固地基作用的砂礫墊層必不可少[1]。

1 砂礫墊層的設(shè)計(jì)

1.1 砂礫墊層設(shè)計(jì)位置

根據(jù)本項(xiàng)目沿線地質(zhì)特點(diǎn)及工期要求，對(duì)滯洪區(qū)內(nèi)的橋梁橋頭采用CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行處理，非滯洪區(qū)段亦可采用夯實(shí)水泥土樁；小構(gòu)造物附近及一般路基可采用夯實(shí)水泥土樁或水泥攪拌樁進(jìn)行處理，空間受限時(shí)也可采用旋噴樁進(jìn)行處理。在CFG樁、夯實(shí)水泥土樁、水泥攪拌樁、旋噴樁頂部設(shè)置了30 cm厚砂礫墊層[2]。

1.2 砂礫墊層的選取

一般采用透水性好、質(zhì)地堅(jiān)硬的粗砂或者砂礫作為砂礫墊層，要求細(xì)泥含量≤3%且不含植物殘?bào)w、垃圾等雜質(zhì)。砂礫墊層一般設(shè)置在軟基處理層的上部、土路基的下部，其寬度一般要寬出路基兩側(cè)各0.5～1 m，以保證上層路基機(jī)械施工時(shí)的有效承載面[3]。

2 砂礫墊層質(zhì)量控制

2.1 保證砂礫墊層質(zhì)量的工藝流程

首先在合格的下承層上測(cè)量放樣，恢復(fù)中線樁，在兩側(cè)邊緣設(shè)置指示樁，標(biāo)定出砂礫墊層的松鋪厚度及設(shè)計(jì)高程。根據(jù)試驗(yàn)段松鋪厚度計(jì)算的方量采用打方格的辦法均勻卸料，用平地機(jī)配合推土機(jī)攤鋪均勻。然后采用重型壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)方式遵循“先慢后快、先靜后振、先弱振后強(qiáng)振”的原則，確保碾壓工作面內(nèi)無(wú)漏壓、無(wú)死角，壓實(shí)均勻，輪跡搭接≥50 cm，邊緣和轉(zhuǎn)角等壓力機(jī)碾壓不到的部位用打夯機(jī)夯實(shí)，一夯壓半夯，夯夯相接，直到壓實(shí)度達(dá)到要求，壓實(shí)后的砂礫墊層表面應(yīng)無(wú)明顯輪跡。

2.2 砂礫墊層主控項(xiàng)目

砂礫墊層施工完畢后，壓實(shí)度應(yīng)≥90%，砂礫墊層的厚度、寬度不小于設(shè)計(jì)值，砂礫墊層橫坡要符合設(shè)計(jì)及規(guī)范規(guī)定[4]。

3 砂礫墊層在路堤應(yīng)用中的實(shí)例分析

3.1 工后沉降實(shí)例分析

本文選取某大橋橋頭50 m施作30 cm厚砂礫墊層的軟基處理路基試驗(yàn)段進(jìn)行工后沉降觀測(cè)，并與未做砂礫墊層的填方路堤段進(jìn)行了工后沉降對(duì)比。對(duì)比的兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)路基填高均為4 m，觀測(cè)點(diǎn)均設(shè)置在道路中央分隔帶位置。觀測(cè)期限為2個(gè)月。施作砂礫墊層的觀測(cè)點(diǎn)為S1點(diǎn)，未做砂礫墊層處理的觀測(cè)點(diǎn)為S2點(diǎn)。不同階段路堤工后沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 路堤工后沉降監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)表1路堤工后沉降監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：施作砂礫墊層的路堤工后沉降觀測(cè)點(diǎn)S1在路床頂階段的30 d內(nèi)工后沉降為1 mm，做完路面結(jié)構(gòu)層的30 d內(nèi)工后沉降為4 mm，兩個(gè)月內(nèi)的工后總沉降量為5 mm；未施作砂礫墊層的路堤工后沉降觀測(cè)點(diǎn)S2在路床頂階段的30 d內(nèi)工后沉降為9 mm，做完路面結(jié)構(gòu)層的30 d內(nèi)工后沉降為29 mm，兩個(gè)月的工后總沉降量為38 mm。根據(jù)以上數(shù)據(jù)制作工后沉降觀測(cè)點(diǎn)S1、S2數(shù)據(jù)對(duì)比圖如圖1所示。

圖1 路堤工后沉降觀測(cè)點(diǎn)S1、S2對(duì)比分析柱狀圖

根據(jù)表1和圖1中施作砂礫墊層的路堤工后沉降觀測(cè)點(diǎn)S1與未施作砂礫墊層的路堤工后沉降觀測(cè)點(diǎn)S2為期兩個(gè)月的工后沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析可以得出：

(1)在相同路基恒載作用下，未施作砂礫墊層的路堤觀測(cè)點(diǎn)S2一個(gè)月的工后沉降是施作砂礫墊層的路堤觀測(cè)點(diǎn)S1的9倍。

(2)在二次施加路面結(jié)構(gòu)層恒載后，未施作砂礫墊層的路堤觀測(cè)點(diǎn)S2一個(gè)月的工后沉降量是施作砂礫墊層的路堤觀測(cè)點(diǎn)S1的7.25倍。

(3)未施作砂礫墊層的路堤觀測(cè)點(diǎn)S2兩個(gè)月的工后總沉降量是施作砂礫墊層的路堤觀測(cè)點(diǎn)S1的7.6倍。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析可以得出：砂礫墊層在路堤中的正確使用可以提高路基整體穩(wěn)定性，明顯減少路基的工后沉降量。

3.2 路基彎沉測(cè)量實(shí)例對(duì)比分析

路床彎沉值不僅能反映路堤的整體強(qiáng)度和剛度，而且與路堤各結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、厚度、整體性、壓實(shí)度及測(cè)試時(shí)的氣候都有關(guān)系。代表彎沉值可以表征路堤的整體承載力[5]。如果彎沉值過(guò)大，則說(shuō)明該處路堤測(cè)點(diǎn)變形較大，在一定程度上說(shuō)明該段路基整體性較差，各結(jié)構(gòu)層容易破壞。所以彎沉值越小說(shuō)明路堤的各項(xiàng)性能指標(biāo)較好。

為了分析砂礫墊層對(duì)路堤路床頂彎沉值的影響，現(xiàn)在選取相同填高路堤，相同土質(zhì)及施工工藝的一段路基，分別選取施作砂礫墊層處路床及未施作砂礫墊層處路床各一點(diǎn)W1和W2，其中兩測(cè)點(diǎn)的壓實(shí)度合格率且非常接近，在一天內(nèi)同一時(shí)刻，采用同一臺(tái)落錘式彎沉儀進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 落錘式彎沉儀檢測(cè)路床W1、W2測(cè)點(diǎn)彎沉值統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)表2數(shù)據(jù)可以看出，施作了砂礫墊層的路堤路床頂測(cè)點(diǎn)W1的彎沉值明顯小于測(cè)點(diǎn)W2的彎沉值。

所以施作砂礫墊層后的路堤在盡量排除其他因素的干擾之后，要比未施作砂礫墊層的路堤整體性好，且承載能力等各方面性能也有很大的提高。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)高速公路建設(shè)過(guò)程中砂礫墊層的實(shí)際應(yīng)用及相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)的對(duì)比分析可以得出以下結(jié)論：

(1)正確施作砂礫墊層，可以有效改善不良地基土性質(zhì)，大大提高地基的整體穩(wěn)定性，能很好地預(yù)防路基路面的工后沉降。

(2)壓實(shí)度合格的砂礫墊層，能起到持力層的作用，高質(zhì)量的砂礫墊層可以提高地基整體承載力。

所以砂礫墊層的設(shè)計(jì)及施工在不良地基處理中得到了廣泛應(yīng)用。