班小丰
(围场满族蒙古族自治县交通运输局工程队,河北 承德 068450)
高速公路建设是一个系统的、多工序、复杂的工程项目,它在促进国家经济建设的同时,提高了人们的生活水平。但是在高速公路路基施工中,经常出现一些问题,影响工程的整体质量,也对公路的正常使用产长了一定程度的影响。究其原因,主要是路基在压实过程中的压实度不够,致使路基的抗压强度不够而造成公路发生不均匀沉降,此外,公路在使用过程中得不到及时养护等也是造成路基病害的原因。因此,有必要加强对高速公路路基工程施工质量通病的研究分析,并制定有效的预防措施,使高速公路更好地为人们的出行服务。
高速公路路基质量对于路面结构的稳定性和使用性能有着非常重要的影响,因为路基承载着上部结构传递下来的结构自重和竖向荷载,并且与路基排水工程、防护工程有相互制约的关系。此外,在路基施工中,工程土方需求量较大,这就要求其填土类型要选取压实性较好的土壤。
公路路基最普遍的病害就是路基变形,此病害多发生在需要对填土进行压实施工的路段。在高速公路经竣工验收且正常使用一段时间以后,路面往往出现不均匀的沉降变形。路基发生变形病害的原因主要有以下两点。
(1)路堤填土压实施工原因[1]。可能造成路基发生变形的施工原因有:在高速公路的路基填土压实过程中,路基的压实度不满足抗压性能,达不到规范的要求;分层填土摊铺过厚,路基填土的含水量相对较高等;施工工序混乱等。
(2)填土材料问题。一般在软土路基地段需要进行换填土处理,因此对填土材料的性能有较高的要求。倘若填土材料最大干重度、含水量等不满足要求,那么在高速公路正常使用以后,在路面传递下来的竖向荷载的作用下,路基抗压强度和稳定性能不满足要求,就会出现路基不均匀变形的病害[2]。
边坡滑塌也是高速公路路基容易出现的病害。研究发现,引起高速公路边坡出现滑坡病害的原因较多,但形式较集中,主要有两种:滑坡、塌方。滑坡,指土体在重力作用下,在边坡的一部分土体沿着向下滑动面发生整体滑动的现象。导致滑坡病害的主要原因是在施工过程中,未综合考虑高速公路沿线的不良地质影响因素,未制定合理的解决措施。塌方,指路基两侧的边坡由于下移而形成的路基变形,其主要原因是施工不当和降水的破坏。通常,由塌方造成的损失相对较小。
在软土路基路段或路桥过渡段,一般容易出现路基沉降病害。研究发现,若软土地基的稳定性较差,不足以承受较大的竖向荷载,就容易引起高速公路路桥过渡段不均匀沉降。造成这一病害的原因有:
(1)施工人员为了赶工期,地质钻孔较少,或者钻孔深度没能到达软土地基处,导致路基下面存在未处治的软土地基,使得通车后,尤其在重载车辆的碾压下,出现不均匀沉降;
(2)由于软土地基的存在,使得施工中压实不足,后经雨水冲刷,将填土带走,使得路面疏松,这也会造成桥头不均匀沉降;
(3)路面养护不到位,在路面发生沉降病害以后,得不到及时维修,造成沉降病害在车辆荷载的长期作用下逐渐严重,最终在路面上形成大面积的沉降。
3.1.1 选择优质的填土材料
由各种土体的可压实性试验可知,不同类型的土壤在同一压实机械作用下,压实度与压实的次数和松铺厚度有一定的关系,所以在路堤填土施工时[3],应选用最佳类别的土壤作为填料。为减少基层不均匀沉降,对于集料的选取和施工需注意以下几点。
(1)骨料级配、二灰碎石混合料的配合比。由工程经验可知,传统的连续级配颗粒偏小,在实际工程施工时应该增加粗骨料的配合百分比,同时减少胶结材料的使用,从而减小填料的收缩。
(2)拌和物性能。拌和时进行配水量试验,确保拌和物具有最优的性能。
(3)运输时间的控制。确保及时对拌和物进行压实。
(4)及时养护。保持压实面的湿度。
3.1.2 路基充分压实
(1)在高速公路的路基压实施工过程中,要确保每层填土的压实度达到规范所要求的力学性能。
(2)在路堤的分层填土时,应使一层填土覆盖全部铺设面以后,才可以进行压实施工。
(3)在分层压实时,取每层松铺土厚度为15cm,并进行充分的压实[4]。
(4)在路堤的压实过程中,要特别注意施工顺序:卸土→平土→洒水→晾晒→压路机碾压→压实度检测。
(5)在施工时采用机械进行现场搅拌,避免粗细骨料产生离析窝的现象,保证压实质量。
3.2.1 应用混凝土抗滑结构,提高抗滑性能
当遇到高滑坡出现滑动且滑动面的倾斜角比较小时,一般采用混凝土抗滑桩进行加固,其加固效果比其他加固方法的要好,因而得以普遍应用。
同时,混凝土抗滑桩还适用于治理有大规模开挖和开挖爆破现象的高速公路路段,以防止发生大规模的山体滑坡,减少危害。混凝土抗滑桩的布桩位置、桩间距和桩排距大小,取决于滑坡土体的性能、土体含水率、滑坡推力大小及施工条件等因素。
抗滑桩在开挖施工中需注意:
(1)当岩体强度比较高时,可采用井壁大锚杆进行支护,然后再喷射10~15cm厚的混凝土;
(2)对于岩体塌方处,应采用钢支撑;
(3)混凝土浇筑配合比设计采用水下混凝土的配合比设计指标进行设计,由混凝土罐车运输,直接入仓,同时将厚度浇筑速度控制为1.5m/h,特别是在滑动面上下4m范围内。
3.2.2 采用锚固技术,提高边坡的抗滑稳定性
为了提高高速公路边坡的岩体结构抗滑能力,一般采用预应力进行边坡锚索加固。锚固技术由于有施工期比较短、结构整体稳定性好、对周围环境干扰小、施工简易可行等众多特点,因而在高速公路施工中得以广泛采用。
由多年施工经验可知,在高边坡加固中采用胶结式的内锚头方法时,多用后张张拉法施工。由预应力规范可知,锚索由锚索体、外锚头、内锚头三部分组成。其中内锚头多用纯水泥浆和砂浆作为胶结材料;外锚头一般为混凝土结构。同时为了保障锚索的均匀受力,一般采用施力缓慢、均匀的小型千斤顶,并且要分组、分根地对钢绞线进行张拉。该施工工艺可以使锚索受力比较均匀,不出现受力峰值增长,同时还能使施工简便。此外,在对锚索的补偿应力进行张拉施工时,可以使用小型千斤顶进行分组、单根张拉的方法,也可以采用张拉应力比较大的大型千斤顶进行张拉,两种方法都可以确保锚索在张拉的过程中均匀受力。
软土地基内部含水量较大、地基承载力不足、可压实性差,因而为了保障高速公路具有较高的稳定性,需要对软土地基进行有效的处理。研究发现,软土地基处理的主要方法主要有土的置换、改良以及补强等。其中土的置换是指以性能优良的填土置换原来不满足要求的地基土;土的改良则是采用一些地基处治办法,以增大地基土的密度,增强地基的承载能力;土的补强是采用板桩、绳网、薄膜等材料,对地基土进行约束,从而改善地基土的抗剪切特性,从而增强地基的承载能力。
综上所述,在高速公路的路基施工过程中,为了很好地避免病害的发生,应从原材料到施工工艺控制、特殊地段处理方面,确保路基的稳定性。同时,施工要严格按照组织计划进行,不得随意调整,这样才能改善高速公路路基的使用性能,延长使用寿命,提高经济效益和社会效益。
[1] 曹文贵,胡天浩,罗宏,等.土石混填路基压实度检测新方法探讨[J].湖南大学学报:自然科学版,2008(2):23-24.
[2] 欧秀英.公路工程路基施工质量控制技术探讨[J].中国水运:理论版,2007(12):67-68.
[3] 黎文强,权永健.浅谈公路路基施工质量控制[J].中国城市经济,2010(9):56-57.
[4] 吴红彬,马军委.浅谈市政道路路基工程施工要点[J].华章,2010(10):45-46.