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高填方路基病害及防治浅析
2015-07-02 
   近年来,我国公路建设工作发展迅猛,烟台地区的公路建设工作在全省也一直处于领先地位,胶东半岛属于典型的丘陵地形,在新建公路及旧路改扩建中经常遇到高填方路基。填方总高度土质超过18m或石质超过20m的路基,称之为高填方路基。高填方路基的填方数量大、占地宽、施工工艺复杂,在工程施工过程中和工程完工后,随着时间的推移与行车重复载荷的作用,经常出现路基整体下沉或局部沉降、路基纵横向开裂、路基滑动或者边坡滑坍等病害,而且较难治理。

   一、病害产生的原因:

   (一)设计方面

   当公路路线设计有高填方路基时,应按照规范要求认真地对高填方路基作特殊设计,结合相应填料的种类,进行稳定性验算和沉降计算。如果验算和计算所需的地质条件、土工实验资料等不能真实反映现场情况,或外业勘测期间未对高填方路段地质进行布探,对其地质构造、各种软弱面的分布状况不明,就会造成设计的不合理,在施工过程中或完工后,高填方路基将会有较大的整体下沉或局部沉陷,以致影响公路的正常使用。

   (2)施工方面

   ①填料不合格

   如果路基填料土质差,填料中混进了种植土、腐殖土或泥沼土等劣质土,由于这几类土壤中有机物含量多、抗水性差、强度低,路基势必将出现塑性变形或沉陷破坏。尤其是膨胀土,遇水膨胀软化,风化收缩开裂,固体稳定性差,用作填料时随着土壤中水分的挥发,收缩开裂尤为严重,对路基的整体结构危害极大。

   ②原地面处理不彻底

   高填方路基基底承载能力应高于一般路基基底,若按一般路基要求,当路基填料不断增加时,原地基的压缩变形将导致路基下沉。

   ③路基排水不良

   高填方地段地面线多位于低洼处,常常积水,尤其是下雨天,使土基常时间受浸泡,土基含水量大,排水不良,施工过程中未对路基排水进行处理,若遇水浸泡,会引起土质松软,从而导致承载能力降低、路基下沉等。

   (3)施工工艺方面

   ①填筑工艺不当

   在高填方路基施工中未严格按分层填筑,随意将铺筑厚度加厚,即使压实机具按规定的碾压遍数压实时,压实度也达不到规定的要求,当填筑到路基设计标高时,必然产生累计的沉降变形;对同一路段的不同填料没有严格控制,造成压实度不足或不均匀,易导致局部较大的沉降变形;施工中无法整幅分层填筑的路段,没有在山坡上按要求从填方坡脚向上挖成向内倾斜的台阶,从而造成在搭接处产生不均匀沉降;路基两侧超宽填筑不够,路基亏坡,整修时采用“贴补法”,补填土不易与原边坡土结合紧密而且难以压实,整体性差。

   ②压实工艺不当

   在施工中,未严格控制填料的实际含水量为最佳含水量±2%,制定科学合理的压实工艺,或未按要求配备相应的整平碾压机具并按规范进行操作,导致高填方路段产生较大的沉降变形和整个路基的不均匀沉降。

   ③施工组织不当

   先施工低填方路基,后施工高填方路基,往往高填方路基施工完成后就立即铺路面,路基没有足够的时间沉降固结,而使路面使用不久就出现沉陷。

   (4)质量管理方面。

   施工过程中,质量与技术方面的管理力度不够,工地现场人员的责任心不强;技术质量监督力度不够,施工单位感觉工作量偏大,部分人员凭经验减少压实度的抽检频率,甚至伪造试验资料应付检查;施工现场混乱使工程质量降低,造成施工过程中的隐患,甚至造成大的质量事故,危及了路基的稳定性。

   二、病害预防的方法:

   针对各种病害产生的原因我们可以相应地进行预防,做到防范于未然。主要措施有:

   1、高填方路基填料宜优先采用强度高、水稳性好的材料,或采用轻质材料。受水淹、浸的部分,应采用水稳性和透水性均好的材料。在分层填筑时,应按照规范要求进行,逐层整平碾压,并按规范进行操作;应通过试验段确定机具配备、洒水量、适宜的松铺系数和相应的碾压遍数。

   2、基底承载力应满足设计要求,特殊地段或承载力不足的地基应按设计要求进行处理;覆盖层较浅的岩石地基,宜清除覆盖层。路基若通过耕地,施工时必须做填前碾压,如果有机质含量和其他杂物多而不易压实,应换填土;如果地基为松软土,通过对原地进行常规的填前碾压不能满足稳定和沉降要求时,要按《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》要求向监理工程师提出对软弱土进行加固处治。

   3、高填方路基填筑施工中应按设计要求预留路堤高度与宽度,进行动态监控;并宜进行沉降观测,按照设计要求控制填筑速率;高填方路基还宜优先安排施工。一般较设计宽度每侧超宽不小于30cm,以确保边坡密实;路基亏坡,整修时开台阶,分层填筑压实,严禁贴补,确保路基的整体性和边坡密实。每层填筑上料前要根据设计边坡线实地放出路堤填筑边线。

   4、高填方路基应进行地质补探,掌握其地质层理、节理、断层及了解有无地下水或其分布情况,并按规范要求进行特殊设计,高边坡设计应规定相应的填料,如设计没有验算其稳定性、地基承载力或沉降量等项目时,应向有关部门提出补做。

   5、施工中,各施工层表面不应有积水,填方路堤应根据土质情况和施工时气候状况设置2%-4%的双向或单向排水横坡,及时排走雨水。施工前,应先做好截水沟、排水沟等排水及防渗设施,坡脚避免遭受水的冲刷(排水沟边缘距路基坡脚不小于2m)。

   6、旧路加宽时,清除边坡上的杂草,并沿旧路边坡挖成向内倾斜的台阶,台阶宽度不小于1.0m。填方分段施工两段交接处,则先填段应留台阶与后填段分层阶梯搭接,搭接长度不小于2m。半填半挖路段按规范要求设置台阶并分层压实,提高路堤的整体稳定性。

   7、在填筑好的高填方路基上堆置高度3m以上的碎石或其它重物,对路基施加超载预压,加速完成路基工后沉降、增加路基强度。

   8、高填方路基的压实可采取振动压实、强夯及冲击压实等方式,提高压实效率和施工质量、更快更经济地达到工程质量要求。

   三、病害处治的方法:

   对于已经出现病害的高填方路段,可采取换土复填法、固化剂法、粉喷桩和灌浆法等。从方案的可操作性、经济性、处理效果综合比选这几种方式,灌浆法操作简便、成本低、效果较好且不影响公路运营,所以灌浆法处理较为常用。

   灌浆法施工时,压浆材料一般选用水泥浆液加添加剂,最好采用高水速凝材料,该材料由A/B两种固体粉末材料组成,使用时与粉煤灰混合均匀加水搅拌(高水材料:粉煤灰:水=1:35:3.5),A、B两种浆液单独放置24小时以上不凝固,可以长距离、长时间输送、存放,易于施工;材料凝结时间可以调控,两种材料混合后,凝结时间可控制在10-60分钟;早期强度高,2小时可达到1.5Mpa以上;混合料也可以和周围土颗粒发生反应,形成强度;混合料凝固过程及凝固以后不收缩。

   压浆孔呈梅花形布置,孔间距3.0米,注浆采用压力为0.5-1.5Mpa,压力由大到小,到注浆后期,部分注浆孔单位时间注浆量明显上升,说明注浆形式由渗流注浆变换为胀裂式注浆,汇总现场记录数据,计算得平均孔隙率为10.94%。

   四、结论

   填方工程质量控制没有应用什么尖端技术,其成败的关键在于管理,应该制定行之有效的管理措施,确保规范和设计的要求不折不扣地付诸实施。并且试验、检测、观测都是必要的手段,以数据说话,及时发现问题,及时总结经验,质量管理水平和档次才能不断提高。
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