高速公路高填路堤沉陷加固技术研究

摘要从对公路路基常见病害的种类及成因的分析入手,分析高填路堤下沉病害成因及处理技术,并采用化学灌浆法成功处治广西南北高速公路部分路段路基下沉,为推广注浆法的研究成果具有显著的社会效益和经济效益。

关键词公路;路基;高填路堤;加固技术

中图分类号U4文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)041-0063-01

近十年来,虽然我国公路里程迅速增加,公路运输业得到迅速发展,公路工程质量也不断提高,但也存在不少质量通病。无论是水泥混凝土路面还是沥青混凝土路面,全国各地都不同程度地出现早期破坏。例如,广西桂海高速公路全线为水泥混凝土路面,按照设计使用寿命为30年,现最早投入使用的桂柳高速公路也就6、7年时间就出现了大面积的损坏。这些路面产生早期损坏的原因主要是因为路基问题。因此,对公路路基缺陷加固新技术的应用研究和进一步完善,是当前一项重要任务。

1路基病害的基本形态及成因

1.1形态特征

路堤沉陷的特征是路基表面作竖向位移。有堤身下陷和由于地基下沉引起的路堤下陷两种形态,如图1所示。

图a堤身沉陷图b地基下陷

图1

1.2成因分析

路基因填料(主要指填土)不当、填筑方法不合理、压实不足,在荷载、水和温度的综合作用下,堤身可能向下沉陷(如图a所示)。

原地面比较软弱,如遇到泥沼、流沙或垃圾堆积等,填筑前未经换土或压实,造成地基下沉,亦可引起路堤下陷(如图b所示)。

填土因季节替地发生含水盆变化及温度变化的物理作用,使土体发生膨胀、收缩以及冬季冻胀、春季融化,强度减弱,形成翻浆而破坏。

2高填路堤下沉加固技术应用研究

高填路堤也称高路堤。根据《公路路基设计规范》(JTJ013-95)表3.3.5所列数值,高路堤即:水稻田或长年积水地带,用细粒土填筑的路堤高度在6m以上,其他地带填土或填石路堤高度在20m以上(填砂、砾路堤在12m以上)时称为高路堤。填土高度低于lm者为矮路堤,其它为一般路堤。

2.1高填路堤的病害及成因分析

2.1.1高路堤的病害

高填路堤工程完工后,随时间延长与汽车荷载的作用,常出现路基的整体下沉与局部下沉。特别是在填挖方接头处和路桥过渡段,路基下沉尤为突出。高填路堤的常见病害有:1)路基整体下沉或局部沉降(如桥头跳车);2)路基纵横向开裂;3)路基滑动或者边坡滑坍。

2.2.2高填路堤下沉的原因

高填路堤下沉主要有堤身下沉与地基下陷两种类型,不均匀下沉将造成局部路段的破坏,影响公路交通。高路堤下沉主要有以下几方面的原因:1)工程地质与地形,当工程地质条件不良,原地面比较软弱,特别是在泥沼地段、流沙及垃圾以及其他劣质土地段填筑路堤,若填筑前未经换土或很好压实,则填筑完成后,原地面土壤易产生压缩下沉或挤压位移;2)水文与气候,如降雨量过大、洪水猛烈、干早、冰冻、积雪或温差过大等,都可能使高填路堤产生不均匀下沉;3)路堤填料,若填料中混入了种植土、腐殖土或泥沼土等劣质土,或土中含有未经打碎的大块土或冻土块等;填石路堤石料规格不一、性质不匀或就地爆破堆积,乱石中空隙很大。

3高填路堤下沉处治技术

为了更好地发挥公路的正常功用,对高填路堤出现的严重病害,必须采取行之有效的处理办法,使路基处于良好的技术状态。防治的措施一般有:换填土复填法、周化剂法、粉喷桩法、灌浆法和铺设玻纤土工格栅法。

3.1换填土复填法

采用这种方法主要是针对填料不符合要求而引起的路基下沉,其下沉面积不大且深度较浅。这种方法比较经济,操作上也比较方便快捷。

3.2固化剂法

处理高填路堤的下沉时,如果更换路基填料受到限制,且填筑料数量不大时,可在原填料中掺入固化剂处理路基病害。这种方法在我国部分省市已有应用的先例,实践证明,效果较好。目前,固化剂的种类很多,在道路工程中使用时,可根据路用土的种类与固化剂的成分、类型选用。其各种固化剂的性能与适用方法可参照有关资料。

3.3粉喷桩法

处理l0m以内路基下沉病害,采用粉喷桩加固技术是较为理想的一种方法。粉喷桩处理软基土是通过专门的机械将粉体固化剂喷出后在地基深处就地与软上强制搅拌,利用固化剂和软土之间新发生的一系列物理、化学反应,在原地基中形成强度与刚度较大的桩体,同时使桩周土体性质得到改善,桩体与桩间土体形成复合地基共同承担外荷载。

3.4注浆法

如果路基下沉的面积很大,深度很深,最好是采用灌浆法。高填路堤是山区高速公路的一大特点,而填料多取自于路基附近的挖方段,常以碎石土为主。

由于浆液的扩散能力和灌浆压力的大小密切相关,所以对不同填料及形态的路基,采用多大的灌浆压力主要取决于路基的密实度、强度、初始压力、钻孔深度、灌浆位置及操作规程等因素。

1)渗入性注浆。假定地层天然结构基本上不受扰动和破坏,在一定的注浆压力作用下,克服浆液流动的各种阻力,渗入地层的孔隙或裂隙中去并填充密实,同时对四周岩土还起一定压密作用,使岩土胶结成为一整体,从而减小孔隙率,提高地基的强度,降低压缩性和透水性,防止不均匀沉降。2)劈裂注浆。在较高灌浆压力作用下,浆液克服地层的初始应力和抗拉强度,引起岩体或土体结构破坏和扰动,使其沿垂直小于主应力的平面上发生劈裂,地层产生新的裂缝或是原有裂缝扩大,使原来不可灌的地层能顶利进浆,并增加浆液的扩散半径,在浆液压力消失后,地层的回弹又进而压缩浆液,使充填更为密实,使路基土体处于一定的预压力状态。3)压密注浆。主要用于由于路基沉陷而导致的路面板下陷、断裂、脱空、裂缝等情况,可待路基加固处理完毕后,用压密灌浆的方法把混凝土面板复抬到原路面标高处。

4结论

注浆技术,近几年在公路路基病害处理中得到了广泛应用,它避免了传统的路基病害处理方法需中断交通后大开挖,重新换填施工,这种方法既造成经济上极大浪费,且处理质量难以保证,而且造成了不良社会影响。因此,推广注浆法的研究成果具有显著的社会效益和经济效益。

参考文献

[1]李上红主编.公路工程施工常见地质病害处治技术[M].北京:人民交通出版社,2003.

[2]殷永高,屠筱北主编.公路地基处理[M].北京:人民交通出版社,2002.

本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文