王鑫
【摘 要】本文對高速公路填砂路基的概念進行了闡述,對高速公路填砂路基設計中應該注意的問題進行了分析,以便更好的提高填砂路基的質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】高速公路;填砂路基;設計
經(jīng)過多年的建設與發(fā)展,我國公路事業(yè)迅猛發(fā)展,取得了舉世矚目的成績。隨著新技術(shù)、新材料、新工藝的大量涌現(xiàn)及實踐應用,高速公路建設進入了一個嶄新的建設時期,一些新問題也隨之而來。在高速公路建設中,路面與路基是質(zhì)量控制的重點與難點。其中路基作為基礎工程,其施工質(zhì)量直接決定著公路的使用壽命。填砂路基因自身的優(yōu)越性,廣泛應用于高速公路路基工程施工。不僅利于保證路基工程質(zhì)量,也便于降低工程造價。但是填砂路基會由于失水而出現(xiàn)不穩(wěn),導致路面裂縫的出現(xiàn)。因此,對于填砂路基的設計應該重點關(guān)注。
1 高速公路填砂路基
填砂路基,顧名思義,就是用砂作為路基填料的路基填筑技術(shù),實行分層填筑、分層壓實,這是當前公路建設中廣泛應用的路基填筑施工方法。砂是一種透水性好、飽水易壓實、毛細水上升高度小,且施工后沉降小的材料,是公路工程中不可多得的優(yōu)質(zhì)路基填料。在高速公路路基施工中用砂作為填料,一方面,可以借助砂的優(yōu)越性,解決優(yōu)質(zhì)路基填料日益匱乏的問題,增強公路路基的滲水性能,緩解施工受雨季影響大的問題;另一方面,也可以疏通河道、節(jié)省資源,減少對土地資源的占用,保護當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。特別是我國南方地區(qū)河流眾多,河砂資源豐富,完全可以利用自身的地理位置優(yōu)勢,采用砂作為高速路基的填料,就地取材,極大降低了運輸費用,便于降低高速公路工程造價。由此可見,用砂作為高速公路路基填料,不僅能確保路基工程符合高速公路設計要求,也能降低工程造成、保護生態(tài)環(huán)境,是一條經(jīng)濟效益、社會效益和工程效益明顯的路基填筑方法,應在全國范圍內(nèi)推廣開來。
盡管砂是一種優(yōu)質(zhì)的路基填料,但是存在失水后易松散、坍塌,不易于壓實,干穩(wěn)定性差等缺陷,對路堤邊坡穩(wěn)定性有著嚴重影響。為了充分發(fā)揮砂的優(yōu)越性,應在高速公路填砂路基設計與施工中加強對邊坡穩(wěn)定性的控制,最大程度地克服其缺陷,盡量消除這些缺陷帶來的不利影響。
2 高速公路填砂路基設計要點
高速公路填砂路基具有自己的一些特性,由于它本身的填充物幾乎全部是砂,這決定了其穩(wěn)定性與傳統(tǒng)的粘土細粒所填充的路基有所不同,并且,填砂路基還要進行包邊與封頂,這些都是傳統(tǒng)的粘土路基所不具備的施工環(huán)節(jié),也就是說,包邊土與頂封層是只有填砂路基具備的特殊結(jié)構(gòu),這就要求我們的技術(shù)人員要在將這個部分設計合理,這樣才能夠避免很多不必要的麻煩。由于填砂路基的特殊性,技術(shù)人員在進行設計的時候,需要注意以下幾個方面:
2.1 顆粒粒徑的控制
砂芯一般為質(zhì)量合格的江砂、河砂或海砂,在路基的中部,砂芯作為填砂路基的重要組成部分,對路面結(jié)構(gòu)、車輛荷載具有重要作用。如果施工人員采用車載運輸?shù)姆绞竭M行材料填筑則對顆粒粒徑?jīng)]有要求,高速公路路基的填筑材料一般不宜使用粉砂。在對浸水路堤進行填筑時最好使用透氣性好的材料,施工人員在使用細砂、粉砂等材料進行填筑時應充分考慮到振動液化的影響。
2.2 含泥量的控制
在填砂路基施工的過程中,砂的含泥量對工程質(zhì)量有著直接的影響,不僅會影響到混合料的粘聚力,而且對砂料的抗剪強度指標也有影響。若泥土的含量在合理的范圍內(nèi),則會提高砂的粘聚力,若泥土含量過多,則會對砂料的滲透性有嚴重影響,在砂料中摻和泥土對砂料的滲透性有著不利影響,會嚴重降低砂料的滲透
2.3 路堤邊坡防護設計
包邊土一般位于公路兩邊的邊坡處,為了保證路堤的穩(wěn)定性,包邊土多為粘土,這種土有利于包裹包裹砂芯,對于防止弱粘聚力、流動性強的砂粒崩落都有著重要的作用,包邊土還能有效保護保護邊坡免受水流沖刷和易于綠化此外,為了增強側(cè)向約束的效果,施工人員可以使用土工布將砂芯外側(cè)堆砌砂袋進行包裹,包邊土與砂芯能夠同時進行施工,且包邊粘土的密度通常大于砂的密度,在整個路堤的寬度中包邊土所占比重也較小,因此,施工人員無需考慮類似新路基一老路基~新路基這一體系中的差異沉降,這也主要是新路基對老路基的擾動所帶來的。
2.4 頂封層設計
用作砂路基的封層,不僅能夠有效防止因揚砂造成沿線環(huán)境污染而且還能減少因雨水等對砂顆粒造成的沖刷流失。用作路面結(jié)構(gòu)的改善層,上封層在路面墊層下部的位置,如果在材料給定的情況下,路面各結(jié)構(gòu)層的模量值一般變化較小,這主要是因路基沉降不均勻所造成的,在某種程度上可將頂封層的存在理解為墊層厚度的增加,這有利于減少因潛在路基沉降不均勻?qū)β访娼Y(jié)構(gòu)造成的不利影響
2.5 防排水設計
在路基兩側(cè)設計排水溝,使得填砂路基遇到水的時候,能夠及時將水排到外面,在路堤基底的設計時,應設置橫縱向盲溝,使橫向盲溝與縱向盲溝有效相通,為增強盲溝的隔水性,應使用碎石進行填充,用上覆土工布進行包裹,為了有效達到隔水效果,在對下封層進行設計時可以使用粘土、亞粘土這樣有利于使路基滲水有效及時的排放到路基邊溝,能有效避免因路基底層長期受水浸泡而導致的下沉。
2.6 邊坡的設計
邊坡穩(wěn)定性是土力學領域中的一個古老問題,是高速公路填砂路基工程設計與施工的主要控制要素之一。路基作為公路工程的結(jié)構(gòu)基礎,要承受路面所帶來的所有荷載壓力,是高速公路質(zhì)量的基礎保障。若邊坡穩(wěn)定性設計與施工不符合要求,必然埋下巨大的安全隱患,很可能造成重大的安全事故。這就要求路基具有足夠的穩(wěn)定性,應加強對路堤邊坡穩(wěn)定性的研究分析。
在高速公路填砂路基施工中,一般采用定量方法來評價路堤邊坡穩(wěn)定性。基于剪切強度折減法的路基邊坡穩(wěn)定性分析,是現(xiàn)今高速公路路基施工中最常運用的一種方法。與過去的極限平衡法相比,剪切強度折減法不僅能夠滿足力的平衡條件,還考慮到了土體應力應變關(guān)系及復雜邊界條件,無需事先確定滑動面形狀和位置。在剪切強度折減法中,其把邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)定義為:土體的實際剪切強度與臨界破壞時的折減后剪強度的比值。
3 總結(jié)
填砂路基是一種高效、低能耗、低費用的路基填筑技術(shù),在我國高速公路路基工程中有著廣泛應用。由于砂存在失水后易松散、不易壓實等缺陷,使得填砂路基設計的難度較大,必須要結(jié)合實際情況,做好相關(guān)設計工作。
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