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安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司 安徽 合肥 230088

引言

我國地域遼闊，部分地區(qū)處于板塊交界處，地震災(zāi)害頻發(fā)，對我國的公路工程安全造成了巨大的負(fù)面影響。地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)會(huì)出現(xiàn)公路塌陷、開裂、不均勻下沉等問題，這些現(xiàn)象主要是由于地基液化而引起，因此必須要加強(qiáng)對于公路液化地基處理原則和方法的研究，了解公路地基液化的實(shí)際危害，做到“對癥下藥”，提高公路地基建設(shè)的水平，為日后的公路工程建設(shè)提供更多依據(jù)。

1 地基土液化的危害與可能性

1.1 地基土液化的危害

地基土產(chǎn)生液化現(xiàn)象，主要是因?yàn)榈卣饡r(shí)飽和狀態(tài)下的砂土和粉土產(chǎn)生振動(dòng)，會(huì)逐漸脫離飽和狀態(tài)，進(jìn)入懸浮狀態(tài)，地基土本身的抗剪能力就會(huì)下降[1]；等到土的抗剪強(qiáng)度下降至零時(shí)，地基土就會(huì)變?yōu)樗粱旌衔铮M(jìn)入液化狀態(tài)。地基土液化帶來的危害是多種多樣的，對于公路工程造成的影響也是多方面的。對于公路工程本身，首先地基土液化會(huì)導(dǎo)致公路路面下沉、傾斜甚至倒塌等現(xiàn)象，這是因?yàn)橐夯蟮牡鼗Y(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，地基中砂土和粉土的抗剪能力下降，無法繼續(xù)支撐路面，最終造成路面坍塌。其次，地基土液化也會(huì)為公路周邊地區(qū)帶來一系列影響。如果地基在不穩(wěn)定的情況下發(fā)生液化，很可能會(huì)導(dǎo)致水土混合物外泄，影響周邊環(huán)境，例如水土混合物很有可能淹沒周邊農(nóng)田、堵塞其他公路；此外，地基土液化導(dǎo)致的路面塌陷也可能會(huì)導(dǎo)致河堤產(chǎn)生裂縫、橋梁斷裂等嚴(yán)重的問題，很容易為周邊的生產(chǎn)生活工作帶來巨大的損失。地基土液化的危害巨大且多樣，想要解決這一問題必須首先要對其有一定認(rèn)識(shí)。

1.2 地基土液化的可能性判斷

地基土液化可能性的判斷方法主要為二步法。二步法分為初判與細(xì)判，分兩個(gè)階段對地基土的液化可能性進(jìn)行探查，以方便提前做好預(yù)防措施。在初判階段，主要是對地質(zhì)、地下水位、土層厚度等判斷此處土層發(fā)生液化的可能性。例如，某區(qū)域地質(zhì)年代處于第四季晚更新世之前，一般來說液化可能性幾乎為零，可以不用考慮液化風(fēng)險(xiǎn)。公路液化可能性的細(xì)判步驟則是主要根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》等文件的具體要求，對地基選取位置的土壤程度進(jìn)行進(jìn)一步判斷，要對初判階段需要測量的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行更進(jìn)一步的細(xì)節(jié)考察，避免出現(xiàn)細(xì)節(jié)上的誤差。

例如在進(jìn)行黏粒的含量研究時(shí)，必須要盡可能精確百分比數(shù)值，以保證科研對土層液化可能性有一個(gè)更加準(zhǔn)確的判斷[2]。地基土液化的可能性判斷工作對于其液化地基的后期處理工作具有十分重要的作用，可以方便液化地基處理方案的提前制定，加強(qiáng)地基液化的處理能力。

2 公路液化地基處理原則

2.1 公路液化地基處理的特點(diǎn)

要明確公路液化地基處理的原則，首先要了解公路液化地基處理工作的特點(diǎn)。公路建設(shè)工程與普通的建筑工程有較大的差別，首先工程范圍為線形，所占面積較大，施工量也更大；其次工期較長，且施工全部在室外環(huán)境中進(jìn)行，相比其他大型建筑工程更容易受到自然環(huán)境變化等客觀條件的影響，全局掌握工作更加困難，因此液化地基處理方法也與一般的建筑工程有所不同，想要嚴(yán)格明確和遵守公路液化地基處理工作的原則，就必須要了解這些不同之處，使公路液化地基處理工作與公路建筑特點(diǎn)相適應(yīng)。一般來說，公路的沿線基礎(chǔ)數(shù)量和類型都比較多因此對于地基處理工作的要求也不盡相同，因此公路地基處理工作首先具有多樣化的特點(diǎn)，要求該工作在進(jìn)行時(shí)充分考慮到不同地區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)，采取針對性的地基處理方法。例如，在某堤高變化大的公路地段，有關(guān)人員就應(yīng)當(dāng)考慮到地基在該地段的變形要求，采取適合地形變化大地區(qū)的液化地基處理方法。另一方面，公路沿線的環(huán)境變化較大，常常會(huì)有其他建筑物存在，這就使公路液化地基處理工作還具有嚴(yán)謹(jǐn)性的特點(diǎn)。公路液化地基處理工作必須要考慮到周邊已存在建筑物對于公路工程的影響，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)匾?guī)劃施工順序和施工方法，盡可能減少公路與其他建筑之間的互相影響程度。最后，公路液化地基處理工作在質(zhì)檢方面還具有量大面廣的特點(diǎn)，因此在進(jìn)行質(zhì)檢工作時(shí)需要采用更加經(jīng)濟(jì)、高效的檢測手段，常規(guī)的質(zhì)檢方法往往會(huì)受到一定限制。公路液化地基處理工作的特點(diǎn)較為獨(dú)特，與一般建筑工程問題處理方法有所不同，因此需要避免使用傳統(tǒng)的建筑工程問題處理思維，對公路液化地基處理問題具有全新的認(rèn)識(shí)。

2.2 公路液化地基處理的原則

在確定公路液化地基的處理原則之前，首先要充分考慮到地基土液化危害和可能性的研究成果，根據(jù)地基的具體特點(diǎn)進(jìn)行處理方案的制定。根據(jù)《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，公路地基的液化程度主要可以分為三個(gè)等級，分別為輕微、中等和嚴(yán)重。不同等級的公路地基處理原則具體見表1。

表1 公路地基液化措施原則

表中A表示最高級別的液化消除措施，B表示對于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和部分上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行基礎(chǔ)的液化消除措施，C則表示僅對部分區(qū)域的液化現(xiàn)象做簡單處理。由表可知，對于不同程度的地基液化現(xiàn)象要使用不同的液化地基處理原則。對于特大橋、大橋和立交跨線橋來說，問題的發(fā)生往往牽一發(fā)而動(dòng)全身；另一方面，橋梁倒塌帶來的安全問題和經(jīng)濟(jì)損失也更加重大，因此即使公路地基知識(shí)出現(xiàn)了輕微液化現(xiàn)象，也要按照B級處理原則，排查基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)當(dāng)中的液化現(xiàn)象，如果橋梁公路地基液化現(xiàn)象更為嚴(yán)重，則要遵循更高等級的液化地基處理原則進(jìn)行處理工作。對于中小橋洞、通道和堤高較高的普通路段，可以不對輕微液化現(xiàn)象做處理，但要嚴(yán)格關(guān)注地基液化現(xiàn)象的變化情況，一旦發(fā)生較為嚴(yán)重的液化現(xiàn)象則要改變處理原則。最后，對于堤高不高的一般路段，則可以盡量放寬液化地基處理標(biāo)準(zhǔn)，縮小地基處理范圍，減少地基處理上的消耗。公路液化地基處理原則最重要的就是因地制宜，不宜過于死板，否則將影響公路建設(shè)的質(zhì)量。

3 公路液化地基的處理方法

3.1 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法的主要工作原理為通過重錘對土體進(jìn)行沖擊，強(qiáng)制對土體進(jìn)行壓縮，增強(qiáng)土體的密實(shí)性，和穩(wěn)定性，最終穩(wěn)固地基[3]。一般來說使用強(qiáng)夯法首先需要選用好合適的施工機(jī)械，一般來說大噸位的吊機(jī)移動(dòng)方便，且打擊夯點(diǎn)的效率也更高，例如起重能力為50噸的鑄鐵夯錘就可以在地基強(qiáng)夯工作中發(fā)揮出一定效果。在強(qiáng)夯工作進(jìn)行過程中，首先要做好場地的清理工作；其次要做好夯點(diǎn)的選擇工作，通過使用石灰做好夯點(diǎn)的測量和標(biāo)注；接著要對每個(gè)夯點(diǎn)進(jìn)行主夯、副夯和滿夯，最終完成強(qiáng)夯工作。此外還要做好強(qiáng)夯工作的施工管理，對于各個(gè)參與工作的機(jī)械設(shè)備、各個(gè)夯點(diǎn)的位置都進(jìn)行編號和記錄，方便后期統(tǒng)一管理；同時(shí)也要做好各項(xiàng)文件與證件的申請，保證強(qiáng)夯工作合理合法。強(qiáng)夯法的優(yōu)點(diǎn)是對地基的處理面積大，處理效率高，且操作方便，適合大面積公路工程地基夯實(shí)工作；缺點(diǎn)是對周圍環(huán)境的影響也比較大，必須要保證公路周邊沒有住戶和其他建筑存在。強(qiáng)夯法是公路液化地基處理方法中較為主要的一項(xiàng)，目前已被大范圍應(yīng)用。

3.2 碎石樁法

碎石樁法的主要工作原理為分兩次對地基土體進(jìn)行擠密工作，其中第一次通過重錘沖擊事先準(zhǔn)備好的孔洞，使樁體周圍的土體得到擠密；第二次要在空中裝入碎石，再次通過重錘自由落體，將碎石沖擊進(jìn)公路地基當(dāng)中，再一次增強(qiáng)地基土地的密度。這種液化地基處理方法比較適合以砂質(zhì)土作為主要材料的公路地基，可以有效解決砂質(zhì)土結(jié)構(gòu)松散的問題，大大提高地基的承壓能力，減少公路變形問題的發(fā)生。在設(shè)計(jì)碎石樁液化地基處理工作時(shí)，首先要做好樁體的布置，要保證樁基構(gòu)造與樁體之間的距離至少達(dá)到30米；還要保證樁體布置結(jié)構(gòu)為正三角形，不同樁體之間的距離可以按照橋頭到路基的方向逐漸增加，但最大不宜超過2米。其次，也要做好對碎石材料的選擇，盡可能選用尚未風(fēng)化、表面比較干凈的碎石，保證碎石的堅(jiān)固穩(wěn)定；碎石的單個(gè)直徑最小不宜小于2cm，最大不宜超過5cm，且含泥量也需要得到控制，這是因?yàn)槟噘|(zhì)較為松軟，無法滿足地基穩(wěn)定堅(jiān)固的要求，容易增大地基液化的概率。

3.3 換填法

相較上述兩種液化地基處理方法，換填法的應(yīng)用面較窄，但仍然具有一定的效果。換填法的主要原理為將公路地基中淺層范圍內(nèi)的軟弱土層去除，再使用硬質(zhì)材料進(jìn)行填充，例如碎石、卵石、灰土、煤渣等，再使用機(jī)械或人工手段對其進(jìn)行裝填和壓實(shí)，優(yōu)化公路地基的質(zhì)量。該種方法由于操作較為具體，其準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性具有一定保障，且可以對于一些特殊土進(jìn)行有效處理；但由于其只能作用于地基的淺層范圍，對于地基深層液化的問題處理能力不強(qiáng)，應(yīng)用范圍受到了一定程度的限制，因此仍然具有一定的局限性。但換填法仍然可以在部分條件特殊的公路地基中發(fā)揮出重要作用，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

4 結(jié)束語

綜上所述，公路地基的液化問題對于公路多方面的質(zhì)量都存在著一定影響，因此必須要加強(qiáng)對于公路地基液化問題解決工作的原則和方法探究，以避免公路安全問題的發(fā)生。只有公路液化地基處理工作水平得到提高，公路工程質(zhì)量才能夠得到保障，我國公路安全水平才能進(jìn)一步得到提升，促進(jìn)交通安全的發(fā)展。