浅谈公路路基工程处理技术

浅谈公路路基工程处理技术
北京刘野
摘要：土方路基是公路设计中最为普遍的一种形式，其工程质量直接影响到路面工程质量及公路的使用寿命，所以应确保路基工程质量。文章结合国家有关规范和多年来的路基施工经验,浅谈土方路基工程处理技术
关键词：湿陷性黄土地基处理永冻土路基处理路堤填筑技术旧路加宽技术软土地基技术
一、湿陷性黄土地基处理
湿陷性黄土主要集中在我国的西北地区，如陕西、山西、甘肃、宁夏等省区。目前针对高速公路湿陷性黄土路基处理技术研究内容更加广泛，如高速公路湿陷性黄土路基的处理方法、工艺及其使用条件和有关技术指标；高速公路湿陷性黄土路基处理方案的评价、计算方法及检测方法等都已取得阶段性成果。采用冲击压实设备（冲击碾压或强夯）压实湿陷性黄土工艺已比较成熟，压实效果理想。
二、路堤填筑
在路堤填筑前首先对原有地面进行清理，对于存在的不平之处应首先予以整平然后进行碾压（填前碾压）达到规定的压实度。对于需要填筑的地段坡度较大时应首先从低处填起分层填筑，并应在原有坡面上修筑台阶以利于新旧土的结合，台阶宽度应在1 米左右，厚度应根据分层填筑的厚度加以确定。
1、排水
取土坑取土时，首先在取土坑四周、中间分块（约20亩左右）开挖排水沟（深3.0m以上），降低取土区的地下水位，排除取土区内的自由水，使水沟与自然沟渠相连，排入沟渠中，或用水泵把排水沟中的水排出。
2、挖土
根据取土区的形状、大小，选择堆土位置，并安排挖掘机进行挖土。
3、掺灰
根据上述掺二灰量的原则，计算石灰粉煤灰用量，备足生石灰和粉煤灰在土堆位置附近，以便机械掺灰。掺灰剂量采用体积控制，通过实验测定各种材料不同含水量时的密度，以确定各中材料的体积比，各种材料的掺加比例必须做到准确无误。
4、闷灰
为使掺加的生石灰在土中能充分消解，降低土的含水量，可将挖掘机挖土和装载机掺灰穿插进行，把土堆成锥体或带状，再用装载机翻拌、打堆，效果甚佳。
闷灰时间不宜过短，否则生石灰不能充分消解，成型路基会出现“笋炮”现象。但也不能过长，防止Ca2+、Mg2+流失过多，影响石灰活性,CBR值得不到提高。闷灰时间一般控制在3~4天左右。
5、摊铺
根据汽车的吨位，设计摊铺厚度、宽度，规定每种车型的卸土位置、纵横间距等，并在路基表面划线排布，目的是为了严格控制摊铺厚度，尽量做到分层等厚薄层摊铺碾压，保证压实度的均匀性。
推土机推平土堆后，用轻型压路机快速碾压一遍，并用平地机整平，保证碾压后成型路基的表面平整度和横向坡度。
6、拌合粉碎
尽管高塑指土经过石灰粉煤灰处理后产生砂化现象，但使用旋耕犁往往不能将土块粉碎，使之符合粒径小于50mm的要求。而且旋耕犁耙齿过短，不能有效地翻拌到规定的层厚，拌合不匀，效率不高。使用稳定土拌合机拌合，既能使土块充分粉碎，又能使土和石灰粉煤灰充分均匀拌和，不留夹层，效率比旋耕犁高3~4倍。
7、碾压
要求碾压前作石灰灰剂量和含水量检查，即粉碎拌合初平后测定石灰剂量，目的是对灰剂量离散性太大的部位再适当掺灰。并测定最大干密度保证路基压实度。冬季或雨季碾压前的含水量要控制在最佳含水量的+1~-1之间。夏季和久晴无雨、空气湿度较低季节，碾压前含水量控制在最佳含水量的+3~-1之间。
初平后先用光轮压路机稳压，然后必须用平地机整平，再用大吨位的压路机碾压，目的是保证平整度和压实度。
三、旧路面加宽土方填筑
为使新旧路基紧密结合，加宽之前，旧路边坡需挖成阶梯形，然后分层填筑，层上层夯，使之密实。阶梯宽度一般为1 米左右，阶高约0.5 米。
在实际施工中经常遇到加宽的旧路原有路面较窄，并且还要保证交通畅通，如果修筑台阶势必造成原有旧路更窄，不利交通畅通，在这种情况下为了保证填筑质量，首先应尽量选择与旧路填料相同的材料，这样由于材料比较接近容易结合。检验压实度时，应该重点检测新旧结合部位。
四、软土地基路基施工
所谓软土，从广义上讲，就是强度低、压缩性高的软弱土层。在软土地基上修筑路基，若不加处理，往往会发生路基失稳或过量沉陷，导致公路破坏或不能正常使用。含水量在34%-72%之间，孔隙比在1.0-1.9 之间，饱和度一般大于95%，液限一般为35%-60%，塑性指数为13-30。
1.软土地基常用的加固方法：
当路基经稳定验算或沉降计算不能满足设计要求时，必须对软土地基进行加固，加固的方法很多，常用的方法有：
① 用砂垫层加固地基，就是挖除基底下一部分原有软土，而换填分层夯实的强度较高、稳定性较好的中砂、粗砂和砂砾等，以满足地基稳定和变形的要求。在经济与技术可行的条件下，由于施工可不用机械，而具有一定的实用价值。
②砂井：砂井是利用各种打桩机具击入钢管。或用高压射水、爆破等方法参地基中获得按一定规律排列的孔眼并灌入中、粗砂形成砂柱。以构成完整的地基排水系统。砂井适用于软土层厚度大于5 米最大有效处理深度18 米。
③袋装砂井：井径对固结时间的影响没有井距那样先敏感。但一般砂井如果井径太小，既无法施工，也无法防止因地基变形而断开失效。最大有效处理深度18 米。
④排水砂垫层：排水砂垫层是在路堤底部地面上铺设一层较薄的砂层。将水从砂层中排出去。最大有效处理深度，路堤极限的2 倍。
⑤土工织物铺垫：在软土地基表层铺设一层或多层织物，可以减少路堤填筑后的地基不均匀沉降，又可以提高地基的承载力，同时也不影响排水。对于淤泥之类高含水量的超软地基，在采用砂井及其它深层加固法之前，土工织物可作为前期处理，以提高施工的可能性。
⑥预压：在软土地基上修筑路堤，如果工期不紧，可以先填筑一部分或全部，使地基经过一段时间的固结沉降，然后再填足和铺筑路面。最大有效处理深度30 米。
⑦挤实砂（碎石）桩：挤实砂桩是以冲击或震动的方法强力将砂石等材料挤入软土地基中，形成较大的密实柱体，提高软土地基的整体抗剪强度，减少沉降。最大有效处理深度20 米。
五、选择处理方法时应考虑的因素
1、地基状况
1）土质。砂性土：对可能发生液化的砂性土采用挤实砂桩法或振动压实法进行改善；粘性土：除了压实法外，其他方法均适用。但采取的处理方法对土基的扰动须尽量小。因为粘土一经扰动，强度降低很多。
2）地基构成。在软土层浅而薄的情况下，常用简单的表层处理法；重要的构造物基础常用开挖换填法；若软土层较厚，应使用其他方法配合表层处理法；夹有砂层且厚度较薄（3 m～4 m 以下）的软土层，一般采用表层处理法、荷载压重法等方法；因为即使是5 cm 的砂层也是有效排水层，在土质调查中不能遗漏。软土层厚且无砂层的情况，因排水距离长，固结沉降需很长时间，强度也不增长，因此，沉降处理常用垂直排水法，稳定措施常采用反压护道法、挤实砂桩法和石灰桩法。在浅层部位堆积有4 m 以上砂层，以下为软弱粘土层的情况，一般稳定不成问题，只需沉降处理，常用垂直排水、荷载压重等方法。
2 、道路性质
1）道路等级愈高，平整度愈重要，愈需要采取有效的沉降处理措施。等级较低时，可先铺简易路面，待沉降结束后，再铺正式路面以节约资金。
2）道路形状。路堤的设计高度与宽度也是选择处理方法时要考虑的重要因素。如采用换填法时，宽而低的路堤易发生局部破坏；反之窄而高的路堤，下面易被换填。在设计高度大而稳定有危险的情况下，采用压重法将受到限制。还有路堤越宽越高，则地基产生压力的根部越深而引起深处粘土层沉降。
3）道路所在地段。一般地段上，剩余沉降即使大到一定程度，只要不均匀沉降不大，路面基本上不会丧失其平整度|考试-大|。但与构造物相连地段，剩余沉降将造成错台，路面形成对行等非常危险的状况；而且若路基稳定性不够，桥台将受到大的土压力作用而引起侧向位移的事故屡见不鲜。因此，构造物邻接地段的处理措施非常重要。

总之，了解和掌握土方路基工程一些关键过程的施工方法以是保证工程质量的前提，在具体工程的施工中，我们还需要根据实际情况，因地制宜，灵活采用各种方法，不断学习总结更加先进的科学技术、管理经验，真正做到“精心组织、科学施工”以满足规定要求。