高填方路堤常见病害及治理方法的探讨

高填路基常见病害及处治方法的探讨近年来，我国高速公路发展迅速，范围逐渐由东部地区延伸到中西部等多山地区发展。高速公路在中西部地区大力兴起，在西部地区丘陵、沟谷众多，地形复杂,地势高低起伏，高填路基结构型式是不可避免的。路基尤其高填方路基,由于施工进度、路基填筑材料等质量方面原因,随着时间的增长和车辆重复荷载的作用，容易出现一些路基病害。1高填路基病害调查分析高填方路堤常见的病害有：整体下沉或局部沉降；路基不均匀沉降引起的纵横向裂缝；路基滑动或边坡坍塌等。高填路基由松散粒状材料填筑后碾压而成，在自重和其他因素的影响下，路堤会产生一定程度的竖向和水平方面的变形。由于路堤各部分变形量不同而造成不均匀沉降，从而在不同部位形成拉伸应变区和压缩应变区。高填路基抗拉强度很低，在拉伸应变区就易产生变形裂缝。变形裂缝根据其产状和路基延伸方向的关系，可以分为纵向变形裂缝和横向变形裂缝。根据成因，总体上可将纵向裂缝归为两类，即一类是为不均匀沉降裂缝，另一类为滑动裂缝。其中不均匀沉降裂缝，主要是由于竖向的不均匀沉降导致。高填路基的不均匀沉降一般是由于地基存在软弱层、路基厚度不均或者压实度不均匀等因素引起的。横向裂缝的产生主要是沿路堤的不均匀沉降导致。在较长沟谷地 段的填方路堤，由于沿路堤纵向产生的不均匀沉降，使路堤有往沉降较大的地方产生变形的趋势，从而，在沉降中心附近，路堤形成压缩变形区域，在路堤顶部产生水平压缩。两侧沉降较小的段落，则由于往沉降较大的一侧移动而形成拉应变区域，在路堤顶部产生水平拉伸，当这些部位的拉应变超过填料的临界拉应变值时，路堤就会产生横向裂缝。路基滑动或边坡坍塌是特定条件下路基不均匀沉降发展的最终结果。在其演化过程中，一般先产生纵向裂缝，近似为弧形。变形发展道一定程度，在降雨等诱发因素的作用下，发生边坡失稳，引起整体或局部路基坍滑。路基是路面的基础，高填路基的病害最终会导致路基的不均匀沉降，引起路面的不平整，导致路面产生许多病害，主要表现为坑凹，起拱、波浪、接缝台阶、碾压车辙、桥头或涵洞两端路面沉降、桥梁伸缩缝的跳车等。不仅难以满足汽车高速行驶的要求，还直接影响着高等级公路的质量或正常运营，威胁着高速运行车辆的安全，同时也给日常养护、维修工作带来许多麻烦。2常见的处治措施高填方路基病害常见的处治措施：固化剂法、粉喷桩法、灌浆法。2.1固化剂法处理高填路堤的下沉时，可在原填料中掺入固化剂处理路基病害。土壤固化剂是20世纪90年代由美国和日本传人我国的，其特点是可以充分利用当地土壤，适当少量添加无机辅料和土壤固化剂，使土壤 由亲水性改变成疏水性，从而提高土壤的耐水性和抗压强度，以方便施工和降低成本。本文以空客A320总装线配套工程为例。空客A320总装线配套工程建设场地属海相与陆相交互沉积地层，属于典型的软弱土地基。在路基处理中，针对大件车辆做好路基及基层的处理，采用土壤固化剂加固现场土，以提高路基强度及水稳性，同时充分利用现场土避免远运造成巨大的浪费。经筛选比较，确定采用路邦土壤固化剂作为路基同化材料。路邦土壤固化剂是一种内浸性材料的液体固化剂。它能将土壤中的矿物质和土壤分子分解，使其重新结晶，产生新的化学键，从而形成土壤固化层使土壤由亲水性改变成疏水性。通过击实试验和无侧限抗压强度试验确定路基处理方案：如当开挖路面结构层底面以下1.1m深度后经压实，压实度大于90％后，采用如下处理措施：土工格栅+50cm碎石+20cm土壤同化剂固化石灰土(4％石灰)+20cm土壤固化剂固化石灰土(5％石灰)+20cm土壤固化剂固化水泥石灰土(3％水泥+3％石灰)。经过现场量测表明，现场土添加4％石灰和路邦固化剂稳定土做路基处理，当压实度大于90％，其抗压强度可大于0.80MPa；现场土添加3％水泥、3％石灰和路邦同化剂做底基层，当压实度达到95.5％以上时，其无侧限抗压强度可大于1.5MPa。使用项目现场土添加适当辅料和土壤同化剂作为路基处理土能够满足道路路基强度要求，大大增加路基的水稳性，同时可避免远运换土。固化剂法得到了很好的运用。 2.2粉喷桩法粉喷桩处理软基土是通过专门的机械将粉体固化剂喷出后在地基深处就地与软土强制搅拌，利用固化剂和软土之间新发生的一系列物理、化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基，其所形成的加固体与桩间土共同承担上部结构的荷载，从而提高地基的承载能力，减少沉降变形。本文以苏州沿江公路粉喷桩为例。该项目粉喷桩设计桩径为50cm,间距1～2m,按梅花型布置,桩长以穿透软、流塑层进入硬塑层不少于50cm为原则,通常为8～12m,用于粉喷桩的水泥(425#普通硅酸盐水泥)为干粉。根据地基含水量的大小,采用水泥喷入量为45～60kg/m。含水量在40%以下时,水泥用量为45Kg/m;含水量在40～60%之间,水泥用量为50kg/m;含水量在60～70%之间,水泥用量为55kg/m;含水量>70%时,水泥用量为60kg/m。设计要求水泥土28天无侧限抗压强度≥1.2MPa。粉喷桩施工操作步骤为:深层搅拌机械就位→预搅下沉(至设计标高→搅拌提升,同时喷干水泥粉至地面以下0.5m处(设计桩顶)→桩上部强度要求较高,在桩上部的5m长范围内或(1/3～1/2)桩长重复搅拌一次→重复搅拌提升,直到离地面下0.5m,上部回填5%灰土(或水泥土)并压实→关闭搅拌机械移位至下一桩位。对成桩28天的粉喷桩采用钻孔取芯法、动力解探法、无损检测等进行检测是行之有效的,一方面可以通过芯样的抗压强度试验掌握桩体的强度,另一方面对整个桩体也是一次全面的检查,以无损检测可以提高检验频率, 从而保障了粉喷桩的施工质量。该方法处理路基效果明显，处理后可很快投入使用。2.3灌浆法灌浆法是利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管将浆液均匀地注入地层中，浆液以充填、渗透和挤密等方式占据土粒间或岩石裂缝中的空间，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性良好的“结合体”。本文以国道108线广元段高填方路基沉降病害处治为例。由于该段地质、地貌条件复杂，路基填料全取自就近的挖方路段。填料的岩性和粒径差异较大，使得在路基填筑施工过程中，填方路堤压实质量不易检测和控制，以致在工程建设后期部分高填方路基密实度不足的问题逐渐显露，表现为路基沉降变形，已铺基层或路面出现1.5～20mm宽的纵横向裂缝，且存在继续发展的趋势。在进行技术与经济论证及多方案比选后，决定采用压力灌浆的方法，选用水泥粉煤灰浆液进行压力灌注。灌浆类型为渗流型，利用渗流扩散到填方土体中的浆液的固结硬化，填充路基中较易连通的孔隙，并将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，增加土体抵抗变形的能力。灌浆处治范围：路堤按病害路段的沉降变形破坏情况分全路幅或半路幅灌浆；桥台填方预处治为搭板外15m路段长；不含路面结构层的灌浆孔深度为2.0～8.0m,随填方高度的增加而加深，边排孔的深度大于中间孔。路基压力灌浆施工先是按设计图纸定孔放样，然后开动钻机进行成孔钻进，经检验 合格后开始浆液灌注，直至达到设计要求终止灌注。灌浆施工程序为：布设灌浆钻孔→钻机就位→成孔钻进→终孔移机→检验孔深→安装灌浆器→配制浆液→压力灌浆→浆液变换→压力灌浆→止浆并取出灌浆器→封孔。广元段高填方路基沉降的灌浆处治于2000年12月12日开始，至2001年3月底基本结束，为本工程项目的按期完成通车提供了保障。截止2002年7月底，该段路已通车一年，经压力灌浆处治过的高填方路基基本稳定，未见明显沉降。减少高填方路堤的病害带来的负面影响，要求我们做到早预见、早防治，发现问题及时采取有效的补救措施，在施工中不断地积累经验，把病害减小到最低限度，确保高填方路堤有足够的稳定性和耐久性，能承载车辆的反复荷载作用和抗御各种自然因素的影响。参考：[1]柯劲松．EN—l土壤路基同化剂及应用[J]．新型建筑材料，1995(4)．[2]观宝,叶书麟．水泥土搅拌桩加固软基的试验研究．同济大学学报．1995,23[3]苏省高速公路建设指挥部.粉喷桩施工质量的检验与评判方法[4]冯学钢.高填方路基沉降处治灌浆技术的工程实践与认识（四川省成都市）