高速路路基設(shè)計(jì)及作業(yè)技術(shù)研究
時(shí)間:2022-07-12 10:06:03
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軟土地基處理是我國(guó)南方高速公路修建過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。目前常用的方法有:換填法、強(qiáng)夯法、拋石擠淤法、反壓護(hù)道法、砂墊層法、木(柴)排及反鋪搭頭法、設(shè)置砂井法、爆破排淤法、土工布軟基處理法、豎向塑料板、排水板法、振沖及干振碎石樁法。以上這些軟土處理技術(shù)都已有了成熟的工法,在公路路基施工中產(chǎn)生了比較好的效果。下面就對(duì)高速公路施工中的軟土路基設(shè)計(jì)與施工分別進(jìn)行探討。
1.工程實(shí)例
懷化至通道高速公路第三十八合同段,全長(zhǎng)2.69km,主要工程內(nèi)容為路基工程、路面底基層、橋梁工程以及隧道工程等,總投資2.029億元,開(kāi)工日期為2009年11月10日。
2.路基設(shè)計(jì)
2.1路基設(shè)計(jì)組成路基設(shè)計(jì)組成如下:(1)整體式路基寬度為26.0m,其中,行車(chē)道2×2×3.75m、硬路肩2×3.0m(含右側(cè)路緣帶2×0.5m)、中間帶3.50m(中央分隔帶2.0m、左側(cè)路緣帶2×0.75m)、土路肩2×0.75m。(2)分離式路基適用于隧道出入口的路基,單幅路基寬度為13.0m,其中:行車(chē)道2×3.75m、硬路肩3.0m(含右側(cè)路緣帶0.5m)、左側(cè)路緣帶1.0m土路肩2×0.75m。
2.2超高方式、設(shè)計(jì)標(biāo)高及路拱橫坡超高方式、設(shè)計(jì)標(biāo)高及路拱橫坡的具體設(shè)置如下:(1)路線平曲線半徑小于5500m時(shí),在曲線上設(shè)超高,對(duì)于整體式路基,超高采用繞中央分隔帶外邊緣旋轉(zhuǎn)的方式,超高過(guò)渡在緩和曲線內(nèi)完成;對(duì)于分離式路基,超高采用繞各自的行車(chē)道中心線旋轉(zhuǎn)的方式,超高過(guò)渡在緩和曲線內(nèi)完成。(2)對(duì)于整體式路基,路基設(shè)計(jì)標(biāo)高為距路線中心線1m處的路面標(biāo)高(中央分隔帶邊緣路面標(biāo)高),對(duì)于分離式路基,路基設(shè)計(jì)標(biāo)高為各自行車(chē)道中心線處的路面標(biāo)高。(3)正常路段的行車(chē)道和硬路肩采用2%的路拱橫坡,土路肩橫坡為4%。
3.軟土路基處理的一般措施
軟土主要是由天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質(zhì)所組成的土。由于它形成于水流不通暢、飽和缺氧的靜水盆地,淤泥的粘粒含量較高,一般達(dá)30%~60%。這類(lèi)土主要由粘粒和粉粒等細(xì)小顆粒組成,粘粒的粘土礦物成分以水云母和蒙托石為主,含大量的有機(jī)質(zhì)。這些粘土礦物和有機(jī)質(zhì)顆粒表面帶有大量負(fù)電荷,與水分子作用非常強(qiáng)烈,因而在其顆粒外圍形成很厚的結(jié)合水膜,且在沉積過(guò)程中由于粒間靜電荷引力和分子引力作用,形成絮狀和蜂窩狀結(jié)構(gòu)。所以,軟土含大量的結(jié)合水,并由于存在一定強(qiáng)度的粒間連接而具有顯著的結(jié)構(gòu)性。在其自重作用下難以壓密,而且來(lái)不及壓密。公路軟基處理常用方法有以下幾種。
3.1預(yù)壓處理無(wú)論是橋頭,還是一般路基段,地基處理都要從穩(wěn)定、沉降及滿(mǎn)足構(gòu)造物的承載力要求等方面進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)的原則一般是:依據(jù)路堤填土高度,穩(wěn)定滿(mǎn)足要求但工后沉降超限的路段首先采用預(yù)壓方案,以滿(mǎn)足工后沉降的要求,該方案處理費(fèi)用低、施工方便。
3.2擠密法處理擠密法是通過(guò)對(duì)地基壓實(shí),提高強(qiáng)度和降低收縮性達(dá)到加固的目的,或者在地基中用錘擊、振沖、爆破等方法成孔,在孔中分別填入砂、碎石、灰土、生石灰等材料,壓實(shí)后形成直徑較大的樁體,并與樁間擠密的土共同組成復(fù)合地基,提高地基強(qiáng)度。
3.3加筋土處理加筋土有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和性能,在處治軟土地基中可以發(fā)揮作用。把加筋土結(jié)構(gòu)與其他處治軟土的方法恰當(dāng)?shù)亟Y(jié)合起來(lái)會(huì)取得更好的效果。在許多情況下,加筋土是避免深基礎(chǔ)處理的有效方法,節(jié)約了大量的工程費(fèi)用,而且能夠保證路堤和結(jié)構(gòu)物之間沉降的連續(xù)性。常用的加筋土處理方法為:直接填筑法、分階段施工法、加筋土與換土相結(jié)合、加筋土與豎向排水相結(jié)合、加筋土與石柱相結(jié)合等。
3.4清淤換填方案處理對(duì)于局部路基段,如果軟弱土層處于近地表深度位置或厚度較小,將基底的淤泥全部挖除、運(yùn)走,直到出現(xiàn)較硬底層,然后換填砂礫,砂礫應(yīng)分層鋪筑,每層松鋪厚度不超過(guò)50cm,逐層沖水壓實(shí),至原地面標(biāo)高。
3.5土工織物鋪墊法處理軟土路基在軟土地基表層鋪設(shè)一層或多層土工織物,可以減少路堤填筑后的地基不均勻沉降,又可以提高地基的承載能力,同時(shí)也不影響排水。對(duì)于淤泥之類(lèi)高含水量的超軟弱地基,在采用砂井及其他深層加固法之前,土工織物鋪墊可作為前期處理,以提高施工的可能性。
4.對(duì)高速公路軟土路基施工具體方法的探討
對(duì)于軟土路基的具體施工,不同處理方法施工也不相同,下面以袋裝砂井加固和高壓噴射注漿技術(shù)為例對(duì)軟土路基施工進(jìn)行探討。
4.1袋裝砂井加固軟土路基的施工方法此方法的原理是通過(guò)縮短排水距離,使垂直排水固結(jié)變成水平排水固結(jié),加快排水速度,加快軟土固結(jié),從而提高抗剪強(qiáng)度。具體的處理方法是采用挖除換填,設(shè)置墊層,土工格珊,袋裝砂井,超載預(yù)壓等分項(xiàng)進(jìn)行的。袋裝砂井平面布置按正三角形布置,根據(jù)路段情況確定直徑、根數(shù)、砂墊層及雙向拉伸土工格珊數(shù)量;砂料一般采用分選性好,滲水率較高的中粗砂,大于0.5cm的砂含量占總重量的50%以上,含泥量小于3%,最大粒徑不大于20mm,不含有有機(jī)質(zhì)、粘土團(tuán)塊和其它雜質(zhì)的沙料進(jìn)行充填。砂井的布置范圍一般比路堤范圍寬一些,使路堤以外一定范圍內(nèi)地基土能加速固結(jié),這對(duì)于提高地基的穩(wěn)定性和減小側(cè)向變形以及由此引起的沉降有好處。為了保證袋裝砂井內(nèi)滲出來(lái)的水能順利排出,在砂井頂部鋪設(shè)50cm厚的砂墊層,袋裝砂井頂部伸人砂礫墊層內(nèi)至少30cm,使其與砂礫墊層貫通,保證排水暢通。當(dāng)加固面積較大時(shí),需設(shè)置縱橫盲溝,在縱橫盲溝交叉處設(shè)排水井,井內(nèi)積水用水泵排出。砂墊層的邊部設(shè)泄水孔通至排水溝,泄水孔直徑5cm,間距1m。泄水孔內(nèi)側(cè)設(shè)一層碎石或土工布反濾層。以利排水和防止砂墊層砂的流失。加固區(qū)設(shè)排水溝,以構(gòu)成較完整的排水系統(tǒng),這是軟基處理的關(guān)鍵所在。
4.2高壓噴射注漿技術(shù)處理軟土路基的施工方法高壓噴射注漿技術(shù)是化學(xué)注漿技術(shù)結(jié)合高壓射流切割技術(shù)發(fā)展起來(lái)的。其實(shí)質(zhì)是采用鉆機(jī)先鉆進(jìn)至預(yù)定深度后,由鉆桿一端安裝的特別噴嘴,把水泥漿液高壓噴出,以噴射流切割攪動(dòng)土體,同時(shí)鉆桿邊旋轉(zhuǎn)邊提升,使土粒與水泥漿混合凝固,從而造成一個(gè)均勻的圓柱狀水泥土固結(jié)體,以達(dá)到加固地基和止水防滲的目的。成樁質(zhì)檢技術(shù)的研究,噴嘴結(jié)構(gòu)及管路的改進(jìn),施工設(shè)計(jì)質(zhì)檢規(guī)范的制訂,現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理問(wèn)題,降低成本和冒漿等問(wèn)題,高壓噴射注漿技術(shù)主要應(yīng)用在N值(土壤標(biāo)準(zhǔn)貫入值)為0~30的淤泥、粘性土、砂土、砂礫及含部分卵石層的地基中,用于鐵路、公路和建筑物基礎(chǔ)加固防止下沉,壩基等防滲帷幕,以及施工中的臨時(shí)支護(hù)等。
5.結(jié)語(yǔ)軟土地基上修建高等級(jí)公路,軟基處理質(zhì)量
如何是工程成敗的關(guān)鍵。合理地對(duì)軟土路基進(jìn)行處理和施工,對(duì)整個(gè)路基工程的安全、質(zhì)量、造價(jià)及工期都會(huì)產(chǎn)生重要影響,因此必須引起足夠的重視。