公路路基防护设计方法探讨

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摘要:公路拼接工程中的差异沉降,是设计中应考虑到的一个关键性问题,如处理不当,极易导致路面的拉裂,影响路堤的使用,给行车安全带来隐患。为了对以后的公路改扩工程提供指导,必须对公路路基防护设计问题进行较为系统的研究。本文论述了公路路基沉降处理方法研究的必要性,继而对公路路基处设计问题进行了分析,以期对我国当前的公路处理提供一点可借鉴之处。

Abstract: Differential settlement in the connection section of highways is a key problem in the design, if we deal with improperly, it is easy to cause cracks on the surface of highway and affect the utilization which bring the safety problems for the vehicles. In order to provide guide for the future highway expansion engineering and make systematic research of protective design of highway subgrade, the necessity of handling methods of highway subgrade is stated and the design problems of highway subgrade are analyzed which aims at provide reference for the current highway operation.

关键词:公路;路基沉降;方法

Key words: highway; highway subgrade settlement; method

中图分类号:U416 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)03-0196-01

1轻质路堤填料的应用分析

软土路基公路的工程中,软土路基的沉降自施工开始之日起已发生,从路面竣工或开放交通以后在道路使用的一段时间内的沉降通常称为工后沉降。有效的控制路堤的工后沉降是保证公路使用质量的关键,特别是对沉降要求极高的公路拼接工程。减轻路堤的重量(同时保证满足使路堤边坡稳定所需的路堤本身强度和变形),使软土路基所承受的上覆路堤荷载减小,进而减小路基的压缩量,使路堤的沉降量减小。为了保证路堤的稳定性,又能达到减小路堤沉降的目的,所采取的减轻路堤重量的方法应是寻找一种具有足够强度且不易压缩变形的轻质材料作为路堤填料。从目前国内减小路堤重量的措施来看,主要是粉煤灰,EPS(Expanded Polystyrene)聚苯乙烯硬泡沫塑料近年来也逐渐在我国的公路的建设中采用,在国外已有不少成功的经验,但在国内的应用中还处于起步阶段;还有SLM(采用珍珠岩焙炼面成的轻质粒料),在上海的多条一级公路中已采用,同时还有泡沫轻量土等。

2排水固结法的应用分析

2.1 排水固结法原理

排水固结法是采取措施将土中的水排走,促使减小土体的孔隙,使其密度增加、强度提高的方法,是较为经济的一种软土路基的加固方法。

排水固结法的加固机理是通过向土体中打设塑料排水带或砂井,在土体中形成竖向排水通道与地面水平排水砂层相连,组成排水系统,利用路堤本身的荷载进行堆载预压,促使土体中的孔隙水排出,有效应力增加,从而达到土体固结的目的,提高路基的承载力,从而减小建筑物的工后沉降量。排水固结法加固软土路基的原理是在软基表面施加等于或大于设计使用荷载,经过施工期的预压后,完成大部分或绝大部分的沉降。对于以工后沉降作为控制标准的公路来说,可以起到有效减小工后沉降的作用,但其本身并不能有效的减少总沉降量,当然可以部分的减小由于路面结构层的自重所产生的沉降量。其使用一般应根据工程地质条件配合等超载预压措施。

2.2 改扩工程中的排水固结法

从排水固结法的加固机理可知,其不能有效减小路基的总沉降量,因此在公路的拼接工程中,由于老路下的路基的固结已基本完成,采用排水固结法进行新拼接路基的路基处理方案就具有一定的特性。首先,从拼接段路基的变形规律来看,由于在拼接荷载的作用下,新老路基间将产生差异沉降,当其达到一定量级时,必将导致路面的开裂。采用排水固结法处理的路基,一般都是软弱路基,因此在路堤荷载的作用下,只能加快路基的固结速度,而不能有效的降低路基的沉降,因此在施工期易导致路堤的开裂。其次,排水固结法一般需结合等、超载预压,两侧堆载土方的存在,将会进一步增大附加沉降量和对路堤构成危害,同时也会对原路的排水造成一定的影响。由此可见,在公路的拼接工程中,如采用排水固结法(向路基中打设砂井或塑料排水板)进行软基处理时,为满足拼接工程的需要,需采取一定的辅助防护措施。

针对其处理时沉降量大,因此在其使用过程中,需采用必要的隔离措施,将新拼接荷载对老路的影响进行隔离,即在新老路基之间打设沉降隔离墙(地下连续墙),将新拼接的荷载对原路的影响完全或部分隔离,防止由于沉降过大而导致原路的开裂。同时也有效地隔离了新老路基下的渗流的产生,其作用此时就相当于竖向防渗墙,其持力层应设在透水性差的硬粘土层上。

3复合路基法的应用分析

复合路基是指天然路基经路基处理后一部分土基得到增强,或被置换,或在天然路基中设置加筋材料,加固区是由基体(天然路基土或被改良的天然路基土体)和增强体(桩体)两部分组成的人工路基。在荷载的作用下,天然路基和增强体共同承担荷载。复合路基中不同材料构成的增强体具有不同的自身强度和刚度,其受力机理和破坏特性亦不同。

3.1 水泥土桩复合路基

水泥土桩复合路基主要是利用水泥与软粘土中的水发生水介和水化反应,反应的结果使软土中大量的自由水被吸收成结晶水并固定下来,从而生成具有一定强度的柱体,起到加固路基的作用,是目前比较常用复合路基软基加固方法。水泥粘土固化过程的物理化学机理与混凝土的硬化机理是不同的,混凝土的硬化作用主要是由砂石等骨料在水泥的水介和水化作用下进行固化,由于水泥用量多,所以其凝结速度快,凝结强度高。而水泥土固化过程中由于水泥掺入量很少,它是由粘土包围水泥,因此与混凝土不同,水泥粘土的固化速度慢,强度亦低,并随含水量的变化而改变。

3.2 控沉疏桩复合路基

预制混凝土桩基工程与一般基础工程相比,具有桩材质量好、施工快、工程地质适应性强、场地文明等特点,被厂泛应用于各类建筑物和构造物的基础工程上,如高层建筑、公共建筑、一般工业与民用建筑、港口、码头、公路、桥梁、重型机床、仓库、护岸等领域。

大量的工程实践证明,预应力管桩具有如下优点和长处:(1)可工程化生产,成桩质量可靠;(2)耐久性好,单桩承载力高,单位承载力价格便宜;(3)设计选用范围广,容易布桩。对桩端持力层起伏变化的地质条件适应强;(4)运输起吊方便,施工前期准备时间短,施工速度快、工期短,施工现场简洁文明;(5)桩身耐打性好,穿透能力强;(6)施工监理、沉桩质量监测方便。

参考文献:

[1]苏阳.公路扩建工程软基路段施工简介[J].水运工程,2007(2).

[2]郭志边,等.公路拼接段路基处理方法的探讨[J].施工技术,2006(1).