趙春喜

(甘肅萬泰建設(shè)工程有限公司,甘肅 蘭州 730000)

1 改擴(kuò)建公路常見路基病害成因

1.1 溫度因素

路基開裂主要呈現(xiàn)縱向裂紋或裂縫,多與土層填料處理不當(dāng)有關(guān),由于填料壓實(shí)度不符合規(guī)范,分層厚度把控不嚴(yán),導(dǎo)致后期積水滲漏,破壞路基內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密性。溫度是路基開裂病害的關(guān)鍵誘發(fā)原因,受到白晝溫差大、填料溫度變化不均勻影響,造成路基形成橫向開裂。隨著道路使用時(shí)間增加,路基縫隙逐漸擴(kuò)大,最終突破路基強(qiáng)度極限,導(dǎo)致路基失穩(wěn)甚至坍塌。

1.2 沉降變形

舊路基沉降變形直接影響路基平整度,路基沉降量計(jì)算公式如式(1)

(1)

根據(jù)公式可知,G值增大表示路基沉降變形嚴(yán)重,路基沉降變形量主要受到路基高度影響,隨著路基高度增加,沉降變形也會(huì)增加[1]。因此對(duì)于路基高度超過5 m的路段需要采取科學(xué)有效的技術(shù)手段,控制沉降量預(yù)防路害形成,提升路基穩(wěn)定性。見圖1。

圖1 路基高度與差異沉降值折線圖

1.3 強(qiáng)度差異

改擴(kuò)建工程由于新舊路基荷載能力不統(tǒng)一,可能引起路基坍塌,需準(zhǔn)確測(cè)量新舊路基強(qiáng)度指標(biāo),根據(jù)回彈模量變化趨勢(shì)掌握新舊路基承載力,保證新舊路基強(qiáng)度適中,回彈模量計(jì)算如下。

(2)

式中:D為路基中承載板直徑(常取值30);Pi為壓強(qiáng);Li為回彈變形量;u0為路基土泊松比(常取值0.35)。

為保證新舊路基荷載統(tǒng)一,需要對(duì)比回彈模量差異情況,可通過對(duì)路基土稠度及土質(zhì)特征的控制調(diào)整路基強(qiáng)度,避免強(qiáng)度差異影響下產(chǎn)生病害。

1.4 邊坡失穩(wěn)

改擴(kuò)建施工對(duì)原有路基實(shí)施拓寬處理,會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)有邊坡失穩(wěn),出現(xiàn)邊坡滑坡等問題[2]。隨著邊坡植被以及其他防護(hù)設(shè)施的拆除,造成邊坡支護(hù)削弱,更容易受到雨水沖刷發(fā)生邊坡失穩(wěn),從而誘發(fā)坍塌、沉降等病害。

2 工程概況

以某改擴(kuò)建公路項(xiàng)目為例,該項(xiàng)目位于高原丘陵地帶,施工區(qū)域橫跨9°谷坡,50 m寬,橫縱向坡度1°,地表處以農(nóng)田為主。按照1∶1邊坡比進(jìn)行設(shè)計(jì),周邊易形成積水?，F(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)為軟弱地基,以人工填土、黏性土、粉質(zhì)土、粉砂泥巖為主,填筑高度預(yù)計(jì)為18.18 m。該工程屬于軟弱地基,改擴(kuò)建施工更應(yīng)重視路基填料?；趯?duì)常見路害分析,總結(jié)該工程路害防范技術(shù)要點(diǎn)。

3 改擴(kuò)建公路路基病害預(yù)防關(guān)鍵技術(shù)

3.1 路基填料開挖技術(shù)

對(duì)于軟弱地基改擴(kuò)建工程應(yīng)利用路基填料技術(shù)提升路基強(qiáng)度,防治路基坍塌等病害[3]。施工前應(yīng)依據(jù)公路建設(shè)等級(jí),嚴(yán)格把控填料質(zhì)量,判斷填料強(qiáng)度(CRB)、粒徑參數(shù)范圍。選擇高品質(zhì)填料,材料到場(chǎng)后進(jìn)行質(zhì)量抽檢,核對(duì)填料粒徑是否達(dá)標(biāo),借助試驗(yàn)測(cè)試填料強(qiáng)度,確保填料質(zhì)量符合要求。該項(xiàng)目填料參數(shù)如表1所示。

表1 填料參數(shù)

驗(yàn)證填料質(zhì)量后進(jìn)行作業(yè),應(yīng)保證填料均勻分布,以機(jī)械填料為主,人工調(diào)整為輔,保證路基填料均勻。選擇砂土填料時(shí)應(yīng)控制液限指標(biāo)在50%以上,可塑指數(shù)>26,以達(dá)到控制沉降差的目的。

開挖作業(yè)也應(yīng)最大限度上規(guī)避影響舊路基穩(wěn)定性,采取臺(tái)階開挖方式,每個(gè)臺(tái)階寬度控制在1.5 m左右,高度控制在0.3 m左右,保證臺(tái)階開挖均勻展開,降低對(duì)舊路基的影響,不會(huì)破壞路段完整結(jié)構(gòu)。改擴(kuò)建公路中以路基填料開挖技術(shù)應(yīng)對(duì)路基病害風(fēng)險(xiǎn)時(shí),還要注重技術(shù)交底,并且針對(duì)不同填料優(yōu)選適合的運(yùn)輸工具。例如在該工程中可以考慮以自卸車以及推土機(jī)為主,促使填料快速進(jìn)場(chǎng)。對(duì)于新建公路路基處形成的路堤,需要設(shè)置高低兩種不同路堤,而且也要充分結(jié)合填料參數(shù)確定開挖步驟。通常需要按照先處理路基下層面,而后運(yùn)輸填料,依據(jù)整平作業(yè)、壓實(shí)作業(yè)以及精平施工步驟有序完成改擴(kuò)建任務(wù),保持新建路基穩(wěn)定性和原有路基相同,避免因路基平整度以及壓實(shí)度差異,造成路基連接處出現(xiàn)縫隙。在開挖作業(yè)中理應(yīng)選擇挖掘機(jī)作為開挖工具,之后搭配自卸車,在10 km范圍內(nèi)有秩序地進(jìn)行路基施工作業(yè)。工程中涉及粉質(zhì)黏土成分,要求施工人員借助機(jī)械設(shè)備對(duì)粉質(zhì)黏土進(jìn)行清理,并選用質(zhì)量合格的填料對(duì)開挖后現(xiàn)場(chǎng)土層進(jìn)行壓實(shí)。該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)形成的土方廢置材料,包括廢渣、建筑垃圾等,都要用挖掘機(jī)與自卸車運(yùn)輸,且運(yùn)輸距離應(yīng)在10 km左右,避免改建后的路基受周邊廢置物的影響,再度出現(xiàn)質(zhì)量隱患或干擾公路通行安全。

3.2 微型樁灰土樁技術(shù)

采用微型樁灰土樁聯(lián)合技術(shù)可以通過搭設(shè)樁體方式夯實(shí)路基,提高路基穩(wěn)定性,預(yù)防路肩墻形成沉降和裂縫。

首先需要確認(rèn)路基加固位置,以梅花形布局方式加固。該工程在改擴(kuò)建路段搭設(shè)徑長(zhǎng)0.6 m、長(zhǎng)度8 m的灰土樁,形成樁中心間距1.2 m的梅花形布局。固定后利用填料(含有70%黏土)實(shí)施回填加固處理?；靥钸^程中應(yīng)嚴(yán)格控制回填厚度,以≤0.2 m為標(biāo)準(zhǔn),保證回填均勻提高路基壓實(shí)度其次,以排列式布局鋪設(shè)微型樁,樁體之間保持1 m的間隔距離,使用12 m長(zhǎng),15 cm孔徑的微型樁搭配鋼混材料,平穩(wěn)固定在指定位置。需注意的是應(yīng)當(dāng)設(shè)置伸縮縫預(yù)防沉降變形,伸縮縫間距控制在10 m左右。最后,需要設(shè)置擋墻。該工程設(shè)置2 m×1.5 m×5 m的擋墻,使舊路基作為擋墻原始面,并設(shè)計(jì)為陡坡,使用三七灰土進(jìn)行加固處理,加固層為50 cm,可全面預(yù)防雷雨天氣下形成積水下滲。施工期間也需要注意修復(fù)舊路基周邊結(jié)構(gòu),以保證路基穩(wěn)定性,使路基建設(shè)質(zhì)量得以提升,提高新舊路基強(qiáng)度達(dá)標(biāo)率。

3.3 土工格柵鋪設(shè)技術(shù)

應(yīng)用土工格柵鋪設(shè)技術(shù)通過合理設(shè)計(jì)土工格柵鋪設(shè)結(jié)構(gòu),依據(jù)填料高度確定格柵結(jié)構(gòu),可以全面提高鋪設(shè)后路基質(zhì)量。同時(shí)在土工格柵輔助下可改善路基強(qiáng)度,促使新舊路基強(qiáng)度差異縮小。主要依據(jù)填料高度確定土工格柵鋪設(shè)技術(shù)應(yīng)用,其分類標(biāo)準(zhǔn)為2 m、3 m、5 m、8 m。在填料高度為2～3 m范圍內(nèi),以鋼塑材質(zhì)的土工格柵為主,鋪設(shè)1層,鋪設(shè)位置為路床底面,填料高度為3～5 m時(shí),應(yīng)鋪設(shè)1層,選擇鋼塑材質(zhì)的格柵,于路床底面進(jìn)行作業(yè)。此外其他高度均以鋼塑材質(zhì)材料為主,鋪設(shè)位置在路基中心8 m以上填料高度區(qū)域,需要對(duì)臺(tái)階實(shí)施合理鋪設(shè)。在土工格柵助力下,路基底面具有堅(jiān)實(shí)的穩(wěn)固度。但對(duì)路基實(shí)施壓實(shí)處理時(shí),容易出現(xiàn)土工格柵偏移。需要使用鎖扣式材料固定格柵,在減小位置偏差的同時(shí),始終將路基強(qiáng)度控制在80 Pa以上,保證符合預(yù)計(jì)強(qiáng)度參數(shù)要求。另外要求土工格柵鋪設(shè)區(qū)域內(nèi)的路基底面至少要比預(yù)計(jì)壓實(shí)度大1%,一旦路基出現(xiàn)超挖情況,鋪設(shè)后需測(cè)量界面兩側(cè)距離,一般需>5 m,施工期間應(yīng)當(dāng)對(duì)鋪設(shè)點(diǎn)位進(jìn)行標(biāo)記,以便于后續(xù)施工時(shí)加以注意。

關(guān)于土工格柵鋪設(shè)技術(shù)的合理運(yùn)用,還要注重施工細(xì)節(jié)的控制,比如施工員需要先行確定加寬范圍,為了保證該工程中路基質(zhì)量?jī)?yōu)良,可以考慮以每側(cè)0.5 m的加寬距離進(jìn)行設(shè)計(jì),之后還要借助壓路機(jī)以及夯錘等帶有壓實(shí)功能的機(jī)械設(shè)備,對(duì)基底面進(jìn)行加固處理。若在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)部分作業(yè)面存在不均勻或者凹凸不平的情況,需要對(duì)其實(shí)施壓平操作。對(duì)于粗砂層,可以將其厚度控制在0.3 m,保持兩次以上的靜壓頻率。在土工格柵鋪設(shè)階段,既要保持平整度,又要控制好搭接寬度,多為20 cm。為了保證土工格柵鋪設(shè)后結(jié)構(gòu)完好,且穩(wěn)固度強(qiáng),還可以使用“U形釘”強(qiáng)化固定效果。施工員需要始終與技術(shù)員保持溝通,隨時(shí)從工況反饋結(jié)果中知曉技術(shù)變更方向。

3.4 壓實(shí)銜接碾壓技術(shù)

無論是強(qiáng)度差異還是沉降變形導(dǎo)致的路害,都與路基壓實(shí)度存在密切聯(lián)系。施工期間需利用壓實(shí)銜接碾壓技術(shù)控制壓實(shí)度,使其符合改擴(kuò)建質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。該項(xiàng)目在施工過程中根據(jù)改建后設(shè)計(jì)等級(jí)要求,確保新建加寬路基的壓實(shí)度及強(qiáng)度滿足要求,保證新建路基存在大于原有路基2%左右的壓實(shí)度,該工程新建路基與原有路基實(shí)測(cè)壓實(shí)度對(duì)比表如表2所示。

表2 新建路基與原有路基實(shí)測(cè)壓實(shí)度對(duì)比表

路基碾壓作業(yè)為了避免新舊路基形成裂縫或者出現(xiàn)銜接不到位情況,要對(duì)新舊路基強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè),保持一致后方可確定碾壓合格。初次碾壓時(shí),主要是對(duì)擴(kuò)建區(qū)填料平整度、填料分布均勻度進(jìn)行控制。在二次碾壓時(shí),采取壓路機(jī)等機(jī)械設(shè)備保持每小時(shí)2 km碾壓速度,通過逐漸增速方式增加路基壓實(shí)度。終壓階段對(duì)壓實(shí)度不牢或者平整度低區(qū)域進(jìn)行找平處理,經(jīng)過碾壓(速度多為每小時(shí)3 km)后,保證擴(kuò)建區(qū)域內(nèi)的路基壓實(shí)度達(dá)標(biāo)。碾壓結(jié)束后,需要對(duì)新舊路基銜接性加以檢驗(yàn),很多改擴(kuò)建工程由于新路基建設(shè)后與舊路基存在縫隙,致使兩個(gè)路基逐漸產(chǎn)生強(qiáng)度差異,最終嚴(yán)重破壞公路路基整體穩(wěn)定性。因此,應(yīng)當(dāng)先期檢查邊坡穩(wěn)定性,以免對(duì)路基造成外部干擾。施工中嚴(yán)格監(jiān)控開挖填筑等行為,保證填料充足均勻,決不允許私自挖掘邊坡,避免邊坡形成凹坑破壞原有邊坡穩(wěn)定性。新舊路基銜接區(qū)域需要經(jīng)過測(cè)定多項(xiàng)指標(biāo)后,保證銜接區(qū)域強(qiáng)度達(dá)標(biāo),防范路基裂縫問題的發(fā)生。施工員聯(lián)合技術(shù)員在對(duì)該工程中的新舊路基進(jìn)行改良設(shè)計(jì)時(shí),在壓實(shí)銜接作業(yè)中,也要充分借助核子密度儀,對(duì)壓實(shí)度實(shí)施跟蹤監(jiān)測(cè),一旦不達(dá)標(biāo),需要指導(dǎo)施工員繼續(xù)使用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行高頻壓實(shí),而且也要保持壓實(shí)軌跡的有效控制。為了體現(xiàn)出良好的壓實(shí)面銜接效果,可以利用“S形”軌跡有序予以壓實(shí)。按照此種軌跡可避免產(chǎn)生空白重疊面,在此工程中負(fù)責(zé)操作壓路機(jī)等設(shè)備的人員需深度了解工藝標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié) 論

綜上所述,在改擴(kuò)建公路施工中,采用填料開挖、微型樁灰土樁、土工格柵、壓實(shí)銜接碾壓控制技術(shù)后,可防范路基病害形成。在路基填料施工中要嚴(yán)控密實(shí)度,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件靈活應(yīng)用不同技術(shù)。未來還需要積極引進(jìn)無損檢測(cè)技術(shù),進(jìn)行過程性質(zhì)量檢測(cè),指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的開展。