公路路基常见病害及常见的加固防护方法探讨
1 公路路基常见病害
1.1 填挖交界类
填挖路基产生纵向不均匀沉降,导致路面不平整。产生沉降的原因一是在填筑路堤之后,原土地基受到载荷作用产生压缩固结变形;二是受填土高度、土的性质和压实度密等的影响,使得路堤本身产生固结变形。
1.2 路基压实差
当路基压实度不够时,当路面水渗入路基之后,会引起路面乃至整个路基产生纵向裂缝。
1.3 桥头跳车
桥头跳车是路基路面纵向变形最严重的一种形式,也是由路基路面沉降引起的。这是因为桥头填土较厚时,桥头是刚性的,沉降量很小,而与其相接的路基路面容易产生大的沉降,从而产生错台高差。
1.4 支挡结构损坏
支挡结构的损坏如挡墙开裂、墙体整体滑移、倾覆等,这是路基损坏的特殊形式。挡墙是用来平衡新填路堤的下滑力,如果挡墙所受土压力过大,或者墙底受水浸泡、冲刷,就容易导致挡墙稳定性不足,从而出现上述损坏形式。
1.5 水毁类破坏
主要是山区公路山洪暴发导致公路路基冲毁,或者是路基位于河流弯道处,洪水期间,由于水流速度增大、水位高,路基受到水流直冲刷。还有可能原有防护挡土墙由于基础冲空倒塌等原因导致路基被冲毁。
2 公路路基常见的加固防护方法
2.1 排水固结法。
包括真空预压法、堆载预压法、电渗排水法等几种,此法是在公路施工之前,通过布置垂直排水井,并采取堆载或抽真空、抽水、电渗等方法,改善路基土层的排水条件,来使路基加速固结,提前完成沉降,提高地基土的稳定性。这种方法适用于处理厚度较大和饱和的软土、充填土地基,但须有足够的预压的荷载及时间。
2.2 胶接法
(1)水泥搅拌桩。包括粉体喷射搅拌法和深层搅拌法两种,前者是利用粉喷机,将水泥粉等干粉直接与地基土在原位拌和,后者是利用深层搅拌机,将水泥浆与地基土在原位拌和。最后形成一个个柱状水泥土体,使得路基的整体承载力增强,后期沉降减少。此法适用于淤泥、淤泥质土、含水量较高、地基承载力小的粘性土等软土地基。 (2)高压喷射注浆法。借助钻机将注浆管钻到设计深度的土层,浆液经高压从注浆管喷嘴喷出,高压冲击土体并与其充分混合,最后在土层中形成固结体。高压喷射注浆法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、砂土、黄土、碎石土及人工填土等地基,尤其适用于软弱地基的加固;但在地下水流速较大或涌水工程以及对水泥侵蚀较严重的地基中慎用。
(3)灌浆法。向软土路基中注入水泥浆液或化学浆液,使土粒胶结,增加路基的稳定性,提高承载力,减少沉降,并防止渗水。适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土等地基。
(4)水泥土夯实桩。以人工事先开挖深孔,并将搅拌好的水泥浆倒入孔中,再以夯锤夯实,通过胶结作用形成桩体。对于高于地下水位的素填土、淤泥质土和粉土等较适用。
2.3 加筋法
(1)加筋土。通过带状拉筋与填土的摩擦力来平衡,减小作用于挡土墙的土压力。这种方法适用于人工填土、桥台、砂土的路堤、水坝等。
(2)树根桩。利用就地灌注的小直径灌注桩,与土体构成复合地基,增加地基的稳定性,提高地基整体承载力,减少沉降。适用于各类土,主要用于稳定土坡、支挡结构物。
(3)土工织物。在路堤内铺设土工织物、钢带、尼龙网等作为拉筋,借助其强度、韧性等力学特性,与土体构成各种复合土工结构,使土中应力得以扩散,土体的刚度和抗拉强度都得到大幅提高。适用于砂土、粘性土和软土的加固,也可用作反滤、排水和隔离的材料。
(4)锚固法。将受拉杆件锚固在边坡土中,使其锚固力,承受由于土压力、水压力或风力所施加在公路路堤边坡的推力,维持路基边坡的稳定性。适用于可靠锚固的土层或岩层;对于液限大于50%的粘性土,有机质含量较高的土层均不可作永久性锚固地层。
2.4 置换法、挤密法
(1)振冲置换法。在软弱粘土地基中利用振冲器或沉桩机进行成孔,并分批将碎石等硬质材料填入孔内制成桩体,与原地基构成复合地基,使得地基整体承载力得到较大提高(可使天然地基承载力提高20%～60%左右)。此法适用于不排水剪切强度为20～50kPa的饱和黄土、饱和软粘土和冲填土。
(2)钢渣桩。用振动打桩成孔灌注工艺,分批将废钢渣投入孔内并振密成桩,与原地基构成复合地基,提高地基稳定性,减少沉降。适用于淤泥、淤泥质土、饱和及非饱和的粘性土、粉土。
(3)CFG桩。利用振动打桩机击沉直径300～400mm的桩管,将碎石、粉煤灰、水泥和水拌和后形成半刚性的桩体,并可通过调整水泥掺量来调节桩体强度,CFG桩与桩间土通过褥垫层一起构成复合地基,提高路基整体承载力,大约可使天然地基承载力提高70%以上。适用于淤泥、淤泥质土、杂填土、粘性土和粉土。
(4)石灰桩。在打桩机成孔过程中,沉管对周围土体产生一定的挤密作用,并投入新鲜的生石灰,其对周围土体有一定的脱水作用,从而使土体固结。石灰与土体发生一系列的物理、化学反应,桩间土硬壳层与桩身组成变形模量较大的桩体,置换部分软土,构成复合地基,提高地基强度。此法不适合在地下水位以下的渗透系数较大的土层中采用,适用于渗透系数适中的软粘土、杂填土、膨胀土和湿陷性黄土。
(5)强夯法。将80～300kN的重锤从8～20m的高处落下,利用其产生的冲击能来夯击地基土,使地基土得到夯实。该法最大处理深度达40m,适用于碎石土、砂土、湿陷性黄土、杂填土、素填土和低饱和度的粉土与粘性土。
(6)强夯置换。将重锤从10多米的高空落下,在地面击出直壁夯坑,倒入置换材料并连续夯击,最终形成一定直径的碎石桩体,与周围士体形成复合地基。此法一般用于3～6m的浅层饱和软土的加固处理。
3 结语
随着我国经济社会的飞速发展,我国车辆总数和车辆载重都有大幅提高,这对公路的路基质量有了更高的要求。因此,为了满足交通量不断扩大这一现实需要,我们公路工作者应充分了解公路路基的各种质量病害现象及原因,结合实际的地质条件和施工技术水平,选取成本低、效果好的加固防护技术,从源头上提高公路的质量。