高填方土质路基填筑技术.docx
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1、 高填方土质路基填筑技术一、高填方路基沉降的原因1.设计的原因 因特殊条件限制,导致高速公路路线必须通过地势复杂的山区时,设计上需按照?标准?要求对高填方路基作特殊设计处理。现实中有许多案例,未对路基进展高填方路基的稳定性与平安性验算, 而按照一般情况进展设计,也没对施工工艺、填料等作特殊说明,在施工过程中或完工后, 这些路段的路基可能会发生局部的的塌陷甚至大面积的破坏,影响公路的正常使用,导致交通事故的发生。 2.施工的原因 施工的原因又可以主要分为三条:路基填筑工艺的原因,施工机械与碾压工艺的原因,质量管理与技术管理的原因。 路基填筑工艺原因主要强调了,在填筑过程中,必须严格按照施工标准的
2、要求填筑,不能随意改变填筑层厚度,碾压的次数也要遵循标准。如果不按照标准操作,当填筑完毕时,高填方路基产生的沉降变形会非常的严重;施工机械及碾压工艺的原因主要强调了,在施工过程中,选取的整平碾压机器应该符合标准的规定,并按照标准要求的压实工艺进展碾压,如果不遵循标准要求,压实度达不到规定要求,可能会导致高填方段路基产生较大的沉降变形;质量管理及技术管理的原因主要强调了,由于人为的原因导致工程质量不符合标准,造成施工隐患,严重时会发生平安事故。其中人为因素主要包括:工地现场人员的职业素质偏低、技术管理力度不够、责任心不强等。 3.工程地质的原因 工程地质的原因主要是指施工现场位于地势情况比拟复杂
3、的沉陷区或者是沼泽软基地段,其特点是地表土壤密度小、含水量大、压缩变形大、但是承载力却很低,当路基在填筑过程中随着填料不断增加时,地基可能会发生压缩变形,甚至导致路基的沉降或开裂。 4.路基填料的原因 当路基的填筑料中混入了腐殖质,泥沼土等承载力低的劣质土时,这类土壤中有机物含量多、抗水性差、强度低,路堤会出现塑性变形或沉陷破坏,尤其是膨胀土,它会遇水膨胀软化,风干收缩开裂,且构造稳定性极差,用作填料时随着土壤中水分的挥发, 收缩开裂尤为严重, 会对路堤的整体构造造成极大危害。 5. 路基排水的原因 由于路基在含水量过大的情况下会致使路基土松软,路基整体强度降低,发生滑坡与崩塌,所以路基排水的
4、好坏对整体的稳定性也起到了至关重要的作用,它可以有效的预防堤身沉陷或滑动以及产生冻害等。二、高填方路基下沉的处理措施为了处理高填方路基工程完工后在自然作用与外力荷载反复作用下,产生的路基的整体塌陷或局部沉陷、边坡崩塌问题,我们应该对高填方路基出现的病害采取有效的工程措施,使公路处于良好的运营状态,保证高速公路的正常使用,下面介绍几个常用工程措施供处理路基病害时的参考。 1.灌浆法 灌浆法主要是利用液压、气压或电化学原理,将浆液注入地层中,浆液会充满掩饰的空隙中,将其密实,经过一定的时间后, 浆液凝固,会将原来松散的土粒胶结成一个整体, 形成一个“结合体。其特点是构造稳定、强度大、防水性能与化学
5、稳定性能都很好。 2.固化剂法 固化剂法主要应用于路基填筑过程中,因填筑材料的更换收到限制,且所用的材料数目不大的情况,这时可以填筑材料中掺入一定数量的固化剂来处理病害。固化剂的种类有许多,不同的固化剂的物理化学性质也不同,它是一种特殊的建筑材料。从固化剂从形态上分类,可以将固化剂分为固态与液态两大类,从化学成分上看,又可以分为主固化剂与助固化剂两大局部。主固化剂是通过及土混合加压, 解决表层或浅土层的固化问题, 助固化剂那么通过特殊工艺将浆液注人土中使土固结,用于解决深层土的固结问题。 3.粉喷桩法 粉喷桩法主要用于 10m 以内的路基沉降病害。粉喷桩法处理软基土的机理粉体固化剂通过专门的器
6、械盆处于软土进展搅拌,固化剂会及软土中的物质发生物理化学反响,进而在地基中形成高强度、刚度的桩体,及此同时也使桩周土体性质得到改善,桩体及桩体土形成了复合地基,是地基承载力大大地提高了。 4.设置土工格栅法 设置土工格栅法适用于高填土方路基下沉不明显,只是在路面上出现纵向裂缝,且路面标高变化不大的情况下。具体过程是首先将裂缝两侧的损坏的沥青用切割机进展切除,尽量保证两侧的切除量是相当的。然后在其上铺设土工格栅并用钢钉固定,最后在格栅上在铺设沥青路面。这种处理措施的特点是经济方便而且比拟实用。 5.换土复填法 换土复填法是一种将路基原有的病害土刨去,换上符合标准要求新土的快捷简易方法,它适用于由
7、于填筑土不符合标准要求而导致路基下沉,且下沉程度不严重的情况下,选用的换填土最好是级配良好的砂砾土,在回填处逐层挖补成台阶状,挖补面积要扩大,由上自下填筑、碾压,使其密实。 三、高填方土质路基填筑方法及技术路基的强度与稳定性受路基施工过程中填筑方法及其填筑技术的影响极大,其中含水率与压实度是路基填筑施工的控制性指标,主要以深圳外环高速公路工程为依托工程,根据施工控制含水率与压实度的控制方法为主线,结合路基施工工艺及填筑施工流程、碾压机械的选择以及含水率与压实度的快速检测方法来论述高填方土质边坡路基填筑方法及其技术研究。通过探讨填筑技术对路基强度与稳定性的影响,综合分析各个影响因素,总结相关经历
8、,以期更好的指导实际工程。3.1施工控制含水率3最正确含水率与施工控制含水率土的最正确含水率是指使用同一大小的击实功或碾压功分别对处于不同含水率的土料进展压实与碾压,测定各个土料经过击实或压实后的含水率与干密度,以干密度为纵坐标,含水率为横坐标,绘制干密度及含水率之间的关系曲线,此曲线为击实曲线或碾压曲线。击实曲线上干密度峰值即为最大干密度,最大干密度所对应的含水率就是最正确含水率。在击实试验中可以发现土的含水率对土的击实效果有着重大影响。当土的含水率为最正确含水率时,其击实效果最正确,这是由于当含水率较小时,土中的水主要是强结合水,土粒周围的结合水膜较薄,使得土粒间具有很大的分子引力与摩擦阻
9、力,其阻碍了土颗粒之间的相互移动,土的击实相比照拟困难;当含水率适当增大时,土中水那么包括强结合水与弱结合水,结合水膜变厚,土粒间的联结力减弱而使土粒易于移动,击实效果相对较好;但是当含水率持续增大时,土体中含有一定量的自由水,击实土体中有孔隙水压力,作用在颗粒上的有效能量降低,使得击实效果下降。故当含水率大于或小于最正确含水率时,干密度都小于最大值。 当土的含水率接近其对应的最正确含水率时,所需要的压实功最小,压实效果也最好。并且在实际工程的路基施工当中,能提高施工机械的工作效率,降低施工本钱,提高经济效益。公路土方路基施工过程中以最正确含水率为标杆来对路基的填料的含水率进展控制,是确保路基
10、在应有强度与稳定性条件下的一项最为经济有效的技术措施。 为了增大路基土的碾压强度,确保路基的强度与稳定性,减少恭候变形并尽快在新筑的路堤上铺筑路面,让公路发挥其应有的效益。交通部对相应的施工技术标准做了移动的修改,提出了土质路基压实时最正确含水率的控制范围,以保证土质路基的填筑质量,虽然最正确含水率与最大干密度贯穿整个路基填筑施工的全过程,但是在实际的施工过程中,由于受到多方面因素的综合影响,几乎不可能到达这个理想的最正确值,个别实际工程中甚至连标准中允许的2%的偏差控制值都很难到达,再者不同填料压实标准不同,对同种土质的含水率也应随压实度的降低而将控制范围有所放宽。实际工程中一般采用图解法与
11、经历公式法来进展控制。 图解法是依据各填筑层所要求的压实系数K,按照式1-1求取所需的相应干密度d,即: d=Kdmax (1-1)式中:dmax 土的最大干密度,g/cm3然后在标准击实曲线图中代表的干密度竖坐标轴上按上式求得的值处做一条平行于横轴的横线,标准击实曲线及横线的左右两个交点的含水率即为要求的施工控制含水率的范围,也是该密实度下的施工控制含水率的上限值及下限值,如下列图所示: 也可以采用经历公式计算出不同压实度时的上、下限含水率w上与w下 用经历公式法算得的含水率比图解法求得的含水率均大2%左右,一定程度上经历公式具有一定的保守性。图解法由标准击实曲线求得,一般较为符合工程实践情
12、况,控制范围更宽一些,有利于快速组织施工。 施工过程中的含水率控制: 1. 粘性土碾压钱的含水率控制对于高填方土质路基而言,碾压前的含水率控制是重点也是难点,假设施工现场温度较高,用试验方法测定土体含水率在时间上很难满足要求的。针对图场当中粘性土较多的特点,在施工现场最快捷最实用的方法便是外观检测,即将土握在手中,能成团又不黏手,离地约1米高时放开手,使土体自由落体,能松散翻开,即可认为此时土体的含水率已接近最正确含水率。如土体自由落地时不散开那么说明此状态的土体含水率偏大,需运用翻晒法以使得多余的水分得以蒸发。假设土体攥不成团那么说明此状态的土体含水率过低,需要补水。此外,在碾压过程中 ,因
13、为上层土的水分蒸发较多,故应在终压前向图表再洒一次水,当不粘碾时再终压二次。特别要注意的是,夏季的碾压作业应尽量选择低温时段,宜在早晚时段进展的碾压作业,此举对含水率的控制有利。2. 对于含水率与土质不均匀的拌与 由于高填方土质路基的填筑高度较高以及土质的特殊性,其对含水率与土质均匀性的要求较高。假设土场中土体根本呈层状构造且含水率偏低时,此时须有一个队土体拌与、增加含水率的再加工工艺。工程实践中多采取土场初拌与现场拌与两道工序来保证路基用土的质量与含水率要求。土场初拌,由土场取土的深浅分为挖掘机翻拌法与推土机翻拌法,取土较深的土场多采用前者,此法即用挖掘机在取土范围内从上至下进展挖土移位堆放
14、,重复此操作二至四次;取土较浅的土场多采用后者,此法即用推土机在事先已经完成的工作基坑内在取土深度范围中进展侧向推土移位拌与二至四次。挖掘机翻拌法与推土机翻拌法均要满足外观混合根本均匀的条件。现场拌与,土场的土料经过初步拌与后运至施工现场,按每层虚铺厚度进展摊铺且用平地机进展初平。检查含水率状况,假设含水率偏低那么进展补水作业,补至适宜。此处用平地机进展拌与的施工范围较大且施工效果更佳,此工序重复24遍即可。经过土场初拌与现场拌与这两次拌与以后,土料的土质与土料的含水率能接近实验室取样的同等操作条件,也就能较为理想的接近、到达最正确含水率的要求。3. 多雨潮湿地区路基的控制 高填方土质路基作为
15、山区丘陵地区最常见的路基构造形式,其施工期间受山区雨水的影响不可无视。随着季节的变化以及降雨量的不同,路基含水率也随之发生变化,有些季节降雨量较大,路基含水率那么会大于最正确含水率;有些地区降雨量较小,路基含水量那么会小于最正确含水率。一般情况下,多雨潮湿地区路基的含水率都会大于最正确含水率,而且由于压实含水率小,土基在浸水之后的的膨胀量大,所以路基在易浸水的情况下,路基不宜在含水率小于最正确含水率的情况下进展碾压作业。而砂砾土细颗粒含量较少,对含水率不是很敏感,土基压实以后,含水率的变化对其影响不大,体积与强度变化都相对较小,故可以采用压实度做为土基的控制标准。在土基投入使用以后,湿度的变化
16、对土基的强度以及稳定性影响不大,所以路基压实控制时不但要使得压实度满足施工要求,而且其含水率也不能过低,防止土基吸水后产生的膨胀应力反作用于路面,破坏路面构造。4. 干旱缺水地区的路基碾压填筑建于干旱缺水山区中的高填方土质路基受到底气候环境的影响同样不可小觑。在干旱缺水地区,由于填土的含水率较低,且摩擦力与粘聚力都较大,当补水增加填土含水率的方法又难以实现时,为了活得所要求的压实强度,可采用减薄土层厚度,加大碾压机械能量与增加碾压次数等方法来实现。但是需要特别注意的是,采用上述方法压实的黏性土吸水或浸湿以后,其强度会明显下降,因此,上述方法因经过充分论证、慎重之。压实度 在试验室内用标准规定的
17、击实试验法求得试验土的最大干密度dmax,以及在施工现场根据相关施工机械碾压压实后实现此种土的干密度d,此种土的压实度K即为d及dmax的比值,即K=d/dmax.击实试验法通常分为重型击实试验法与轻型击实试验法,其中重型击实试验适用于高速公路、一级公路土料的最大干密度的测定,轻型击实试验那么适用于其他等级公路及潮湿多雨地区土料的最大干密度的测定。3压实标准:标准中对压实标准有着明确的要求。对于土质路基而言,压实度应该符合下表5-2的规定。表中压实度以标准中重型击实试验法为准。当三四级公路铺筑水泥混凝土路面或者沥青混凝土路面时,其压实度应采用二级公路的规定值。路堤处于特殊气候地区或者采用特殊填
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