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浅析路基沉降与稳定

  • 投稿周赛
  • 更新时间2015-09-23
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焦丽娜1 魏晓歌2

(1.登封市地方公路管理所,河南 登封 452470;2.登封市嘉禾路桥工程有限公司,河南 登封 452470)

【摘 要】本文通过对路基沉降问题以及沉降控制处理措施的分析研究,并结合作者多年的工作经验,从路基失稳的内部与外部因素出发,对路基稳定性进行了思考分析,给出了以下几点合理的建议,供借鉴参考。

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关键词 路基沉降;控制措施;失稳原因;建议

  当前我国高速公路快速发展,“十二五”规划明确指出,要构建综合交通运输体系,完善区际交通网络,建设城际快速网络,提高运输服务水平。这些都需要依靠高速公路为主的公路网络来发挥衔接与通行能力。通过国家加大对高速公路的建设投入,逐步实现“东网-中联-西通”的高速网络,组成我国高速公路网的基本骨架。不仅缓解了我国交通压力,而且对我国的经济、社会发展起到了不可估量的推动作用。在高速公路快速发展的同时,因路基不均匀沉降造成的高速公路病害问题日益突出,公路的安全稳定关系重大,因此成为专家学者研究的重点。

1 路基沉降

路基沉降按产生沉降的部位可分为地基沉降和路堤本体沉降。按其产生的原因和次序又可分为:

(1)瞬时沉降:是指加荷后瞬时发生的沉降,对饱和土地基,土中水尚未排出的条件下,沉降主要由土体侧向变形引起。对于严格的土体一维变形情况,瞬时变形很小,接近于0;对于土体的二维或三维变形情况,则瞬时沉降占地基总沉降量的比例较大。

(2)固结沉降:是地基沉降的主要部分,是指超静孔隙水压力逐渐消散,使土体积压缩而引起的渗透固结沉降,也称主固结沉降。固结沉降随时间变化,沉降时间长。

(3)次固结沉降:是指超静孔隙水压力基本消散后,主要由土粒表面结合水膜发生蠕变等引起的沉降。次固结沉降通常较小,且历时较长,在总沉降中所占比例小于10%。因此,在路基设计中,次固结沉降通常不予考虑,只计算瞬时沉降和主固结沉降。

路堤本体沉降产生因素主要有:①路堤填料压实;②路堤边坡侧向变形;③路堤受汽车动荷载作用范围内的填料,因受荷载重复作用而产生累积残余变形。专家学者们已经对路基沉降的预测及计算有了大量研究,本文对路基沉降的处理控制措施进行了探讨与研究。

2 控制措施

2.1 技术措施

控制措施有多种,比如:换土、排水固结、复合地基、强夯置换、化学加固等等。方法各有优缺点,要根据不同的工程环境及适用条件选择相适应的施工处理方法,这样既可以节省工程投资,又可以缩短施工工期。下面重点说一下加固处理。

加固处理是控制地基工后沉降最直接有效的方法。加固处理方法,除最基本的地基重型碾压外,根据地基的情况,可采用深层搅拌桩、CFG桩、强夯处理等方案来减少地基总沉降,加快地基的沉降速度,以满足路面铺设所要求路基沉降及不均匀沉降的要求。

(1)深层搅拌桩,是利用水泥作为固化剂,通过深层搅拌机械在地基将软土或沙等和固化剂强制拌和,使软基硬结而提高地基强度。该方法适用于软基处理,效果显著,处理后可成桩、墙等。深层水泥搅拌桩适用于处理淤泥、砂土、淤泥质土、泥炭土和粉土。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时,应通过试验确定其适用性。冬季施工时应注意低温对处理效果的影响。①施工前应进行成桩工艺试验,确定各项技术参数,检验成桩效果。试桩数量不得少于2根,得出沉降与时间关系曲线,不同设计方案(如桩强度、桩径、间距、垫层厚度等)对工后沉降的影响规律,评价工后沉降是否满足设计要求,并对地基处理进行优化设计;②在施工现场取样按设计要求进行室内配比试验,选择合适的场地进行试桩,主要研究不同设计方案(如桩强度、桩径、间距、垫层厚度等)和施工工艺对地基效果的影响,通过现场荷载试验及沉降观测,验证地基处理方案的可靠性,评价处理后地基工后沉降;③搅拌机械应配置灰量或浆量自动记录仪;④坚持四搅两喷或四搅四喷工艺。

(2)强夯处理。强夯处理利用落锤冲击压密地基土体,达到提高地基土的承载力,降低地基压缩性的目的,适用于人工填土、湿陷土、黄土。实际施工过程中,需要进行试验研究,测试设计条件下的影响深度。强夯加固地基土的效果,因土种类、强夯处理方式等而异。对于强夯处理的地基需要用信息化施工技术,即在施工过程中,对处理后的地基进行实时的观测和测试,根据测试的变形模量计算路基沉降量,由此来确定路基竣工后沉降是否能够满足要求,是否需要加密夯点或增加夯击次数。

2.2 管理措施

路基沉降与施工质量密切相关。为确保路基沉降达到设计规范要求,应加强施工管理,在大规模施工前,均应进行施工工艺试验,并在施工过程中遵循相关工艺标准和施工规范,综合考虑地基土成因类型、路基填高、地层结构的复杂性,地基沉降估算精度的复杂性,沉降控制标准以及有效控制沉降的艰巨性等影响因素,对全段路堤沉降应进行系统的观测与分析评估,保证路基填筑完成后有12个月以上的观测期和调整期,分析评估路基沉降是否满足高速公路路面铺设标准。

3 稳定性浅析

3.1 路基失稳原因

3.1.1 内部原因

(1)土质:不同土质的抗水能力、抗剪强度是不一样的,如湿陷性黄土、石膏质或钙质胶结的土等,遇水后软化,使原来的强度降低很多。

(2)边坡形状:突肚形的斜坡由于重力作用,比上陡下缓的凹形坡易于下滑;由于粘性土有粘聚力,当土坡不高时尚可直立,但随时间和气候的变化,也会逐渐塌落。

(3)土层结构:如在斜坡上堆有较厚的土层,特别是当下伏土层(或岩层)不透水时,容易在交界上发生滑动。

3.1.2 外部原因

(1)降水或地下水的作用:持续的降雨或地下水渗入土层中,增加土壤含水量,土中易溶盐溶解,土质变软,强度降低;还可增加土的重度,以及产生孔隙水压力,使土体作用有动、静水压力,促使土体失稳。

(2)振动的作用:如地震的重复作用下,砂土极易发生液化;粘性土,振动时易破坏土的结构,降低了土的抗剪强度;车辆运动、施工打桩或爆破,也可使邻近土坡失稳或变形等。

(3)人为影响:由于人类不合理地开挖,特别是开挖坡脚;或开挖沟渠、基坑、道路边坡时将弃土堆在坡顶附近;在斜坡上堆放重物或建房时,都可破坏斜坡,引起变形。

3.2 控制措施

上述第2章已对路基失稳的内部原因进行了解决处理,其措施可很好的从内部控制处理路基失稳的问题,下面针对路基失稳的外部原因,作者结合自身经验给出以下几点建议。

(1)设计、修建科学合理的公路排水措施,保证公路交通不受地下水及降水的浸渍;(2)对公路交通进行定期检测,对影响其稳定因素进行预处理,把问题扼杀在摇篮中;(3)加强公路交通附近的开挖、建设管理,严格审批对其稳定有影响的项目工程等。

4 结语

高速公路的快速发展对我国经济的腾飞起到了巨大的推动作用,也对民众的出行带来了很大的便利,国家“十二五”的政策方针,也对高速公路发展是十分有利的,但高速公路快速发展(下转第386页)(上接第359页)的同时,也带来了与之并存的一些问题,比如生态、拆迁、稳定性问题等等,作者就是针对问题中技术层面的稳定性进行了分析思考,结合自身多年的工作经验,合理地提出了几点建议以供参考借鉴。

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参考文献

[1]朱万生.路基沉降与稳定性的同步计算分析[J].路基工程,2010,6.

[2]熊健民.路基沉降实验研究及数值模拟[J].华中科技大学学报,2008,12.

[3]张斌.路基沉降远程自动检测系统的研发[J].中国铁道科学,2012,1.

[责任编辑:薛俊歌]