堯強(qiáng)

（江西贛東路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，江西 撫州344000）

1 引言

高速公路一般里程長、跨度大，橫跨的地區(qū)范圍較廣，因此，沿線的地形地質(zhì)復(fù)雜多樣，且外界氣候條件也變化不一，進(jìn)而給高速公路施工帶來不小的困難和挑戰(zhàn)。 在高速公路路基工程中，常會(huì)遇到軟土路基，容易產(chǎn)生不均勻沉降與變形[1]，進(jìn)而引發(fā)整個(gè)路基的沉陷， 長時(shí)間下來會(huì)導(dǎo)致路面病害的產(chǎn)生，嚴(yán)重影響公路的行車舒適性和安全性，因此，需針對(duì)軟土路基采取有效的措施進(jìn)行處理。 本文主要研究采用土工格柵復(fù)合碎石墊層技術(shù)進(jìn)行軟基處理， 重點(diǎn)對(duì)土工格柵復(fù)合碎石墊層技術(shù)的加固原理和施工工藝進(jìn)行分析， 并在具體工程中進(jìn)行應(yīng)用。

2 工程概況

某高速公路建設(shè)項(xiàng)目全線長約為104.888 km，雙向4 車道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度為28 m，設(shè)計(jì)行車速度為100 km/h，瀝青混凝土路面，項(xiàng)目全線橋隧比為61.7%。 前期對(duì)該高速公路進(jìn)行地質(zhì)勘探， 得出該高速公路第二合同段K13+456～K14+186段路基為軟土路基， 該段軟土路基表層為可塑狀含礫石亞黏土，呈褐紅色，厚度在2～12 m，下層主要為含有機(jī)質(zhì)軟塑性黏土，呈深灰色，厚度在0～13 m。 為改善軟土路基不均勻沉降問題，起到路基加固的效果，建設(shè)單位擬決定采用土工格柵復(fù)合碎石墊層技術(shù)，碎石墊層分上下兩層進(jìn)行施工，厚度在50 cm左右，同時(shí)碎石的粒徑不得大于50 mm，對(duì)應(yīng)的含泥量需低于5%，總體碎石用量在12 944.3 m2（攤鋪面積）左右。 另外，土工格柵抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于100 kN/m，其中，單向土工格柵總用量為57 456.7 m2，雙向土工格柵總用量為5 143.7 m2。 現(xiàn)場(chǎng)土工格柵鋪設(shè)如圖1 所示。

圖1 土工格柵鋪設(shè)作業(yè)

3 土工格柵復(fù)合碎石墊層軟基加固工程特性

3.1 原理分析

土工格柵復(fù)合碎石墊層加固軟土路基主要是基于土工合成材料與土的協(xié)同作用， 形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)能共同承載各方面的荷載作用[2]，主要包括：（1）土工合成材料、土以及墊層之間的共同作用。 土工合成材料的上部分為土，下部分為墊層，上部荷載會(huì)先傳遞至土工合成材料之上， 土工合成材料再將荷載均勻傳遞至下部，并與下部的墊層一起承受荷載作用，以此增強(qiáng)地基的整體承載能力。 土工合成材料具備擴(kuò)散應(yīng)力的作用， 可有效抑制路基不均勻沉降問題， 抵御路基發(fā)生側(cè)向變形，起到提升路基穩(wěn)定性的效果。（2）墊層與樁的共同作用。將樁插入墊層中引發(fā)其產(chǎn)生變形， 此時(shí)樁與墊層可共同承受荷載作用，并構(gòu)成完整的復(fù)合墊層，具備加快地基固結(jié)、排水的作用。（3）樁與樁間土、土工合成材料之間的共同作用。在特長樁長范圍之內(nèi)，樁側(cè)土體會(huì)產(chǎn)生正摩阻力和負(fù)摩阻力，以此共同抵御路基上部的荷載作用。 土工格柵將碎石樁進(jìn)行包裹，在土工格柵的張拉作用下碎石會(huì)形成完整個(gè)體， 以此來約束樁體，防止碎石樁破碎的同時(shí)抵制其產(chǎn)生側(cè)向變形。

3.2 特點(diǎn)分析

將土工格柵復(fù)合碎石墊層應(yīng)用于軟土路基加固中， 主要的特點(diǎn)如下：

1）將素墊層厚度控制在合理范圍之內(nèi)，以此降低路基的基礎(chǔ)沉降變形；

2）墊層加筋后可抵制其產(chǎn)生壓縮變形，同時(shí)可有效提升墊層整體剛度；

3）隨著土工格柵層數(shù)的增加，土工格柵復(fù)合碎石墊層穩(wěn)定性也隨著增大；

4）在土工格柵的作用下，松散狀態(tài)下的碎石墊層會(huì)形成一個(gè)完整個(gè)體，提升其抗彎能力，另外，由于土工格柵兩側(cè)具備較大的摩擦力和剪應(yīng)力，可有效約束土體的側(cè)向變形，進(jìn)而提高路基的承載能力，防止產(chǎn)生不均勻沉降變形。

4 土工格柵復(fù)合碎石墊層施工技術(shù)要點(diǎn)研究

4.1 施工準(zhǔn)備

土工格柵復(fù)合碎石墊層正式施工之前， 現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)提前準(zhǔn)備好各項(xiàng)施工機(jī)械設(shè)備和原材料，做好設(shè)備的安裝、調(diào)試工作，并配備具有相關(guān)資質(zhì)的施工隊(duì)伍，提前做好技術(shù)交底工作[3]。 各項(xiàng)施工原材料使用前需進(jìn)行必要的試驗(yàn)檢測(cè)，確保可滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求， 結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和天氣氣候做好原材料的防塵防潮措施。 結(jié)合施工圖設(shè)計(jì)提前準(zhǔn)備好施工臨時(shí)便道，非必要情況下不得新增臨時(shí)用地，以免影響后期驗(yàn)收，也避免對(duì)周邊環(huán)境造成污染。 準(zhǔn)備工作就緒后，即可進(jìn)行下承層準(zhǔn)備，及時(shí)施作水泥攪拌樁，并進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)驗(yàn)收，為土工格柵復(fù)合墊層施工奠定基礎(chǔ)。

4.2 測(cè)量放樣

提前對(duì)下承層進(jìn)行檢查，確保其表面無任何雜物，且平整度需滿足規(guī)范要求， 選用12 t 鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行2 遍以上的碾壓處理。 碾壓完畢后及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放樣，恢復(fù)道路中線，采用白灰規(guī)劃出中樁和邊樁，以此確定出道路寬度。

4.3 首層碎石墊層攤鋪

本項(xiàng)目的碎石墊層施工主要分兩層進(jìn)行攤鋪施作， 直接在下承層表面進(jìn)行首層碎石墊層攤鋪施工， 完畢后及時(shí)鋪設(shè)土工格柵，經(jīng)驗(yàn)收合格后再開展第二層碎石墊層攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。 首層碎石墊層采用靜力碾壓的方式進(jìn)行壓實(shí)， 選用2 臺(tái)以上壓路機(jī)，遵循先兩邊后中間、先慢后快的原則，按照規(guī)范要求進(jìn)行施工操作[4]。

4.4 土工格柵鋪設(shè)

首層碎石墊層施工完畢且驗(yàn)收合格后， 開展土工格柵鋪設(shè)作業(yè)，首先人為拉緊土工格柵，順著垂直于道路的方向進(jìn)行鋪設(shè)施工，并選用U 形釘進(jìn)行固定，遵循梅花樁形結(jié)構(gòu)，各間距低于1.0 m，搭接寬度不得低于30 cm，確保與首層碎石墊層貼合緊密，嚴(yán)禁存在任何空隙。

4.5 第二層碎石墊層攤鋪

第二層碎石墊層攤鋪施工需及時(shí)開展， 以免土工格柵長時(shí)間暴露在外界， 因此需在48 h 之內(nèi)開展施工。 結(jié)合實(shí)際情況，可進(jìn)行碎石墊層和土工格柵的同時(shí)施工，土工格柵鋪設(shè)完30 m 后經(jīng)檢測(cè)合格再進(jìn)行碎石墊層攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。 提前將路基兩側(cè)進(jìn)行卸料處理，碎石的堆放高度應(yīng)低于1 m，確保土工格柵可足夠拉緊[5]。

4.6 土工格柵包邊

第二層碎石墊層攤鋪施工完畢后，現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)對(duì)壓實(shí)度、厚度以及寬度進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)土工格柵上卷進(jìn)行包邊處理，按照梅花形布置方式采用U 形釘進(jìn)行固定， 對(duì)應(yīng)的固定間距應(yīng)不低于1 m。

4.7 施工質(zhì)量檢測(cè)

4.7.1 物理力學(xué)指標(biāo)檢測(cè)

采用土工格柵復(fù)合碎石墊層進(jìn)行軟基處理后， 相應(yīng)的物理力學(xué)指標(biāo)變化情況如表1 所示。 結(jié)合檢測(cè)結(jié)果可得，采用土工格柵復(fù)合碎石墊層加固完畢后軟基土體的孔隙比、 壓縮模量、天然含水率等指標(biāo)均降低，且干密度相對(duì)增大，表明采用土工格柵復(fù)合碎石墊層技術(shù)可有效提升地基土體的承載能力，改善其力學(xué)性能。

表1 地基加固前后物理力學(xué)指標(biāo)對(duì)比

4.7.2 沉降檢測(cè)

土工格柵復(fù)合碎石墊層施工完畢后， 對(duì)預(yù)先埋設(shè)的原地面沉降板具體高程進(jìn)行觀測(cè)分析， 以此來評(píng)價(jià)軟土路基加固效果和軟基沉降情況。該段軟土路基觀測(cè)情況如表2 所示。檢測(cè)結(jié)果表明， 采用土工格柵復(fù)合碎石墊層進(jìn)行軟基加固處理后，軟基整體無明顯失穩(wěn)現(xiàn)象，且各個(gè)周期的沉降差異不大，穩(wěn)定性較高，另外沉降速率趨于平穩(wěn)。

表2 沉降觀測(cè)結(jié)果

5 結(jié)語

本文就土工格柵復(fù)合碎石墊層在高速公路軟基處理中的應(yīng)用進(jìn)行研究，結(jié)合實(shí)際高速公路路基工程，圍繞土工格柵復(fù)合碎石墊層軟基加固工程特性、施工技術(shù)要點(diǎn)展開研究，并結(jié)合試驗(yàn)路段對(duì)土工格柵復(fù)合碎石墊層施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。 研究結(jié)果表明， 采用土工格柵復(fù)合碎石墊層技術(shù)可有效提升地基土體的承載能力，改善其力學(xué)性能，防止路基不均勻沉降產(chǎn)生，延長公路使用壽命。