一、軟土路基成因
路基強度及穩定性與路基干濕狀態(tài)密切相關(guān)。路基干濕狀態(tài)是由土中含水量的高低決定的,而含水量的高低取決于各種濕源的作用和延續時(shí)間。由于路面寬、路基低、排水設施不全或失效,使得雨水和生活污水向路基內滲透、地下水位升高,路基長(cháng)期處于潮濕狀態(tài),加上土的水穩定性差等原因,導致路基軟化。
二、軟土路基判別
。ㄒ唬y定方法
所謂軟土,比規范[1]中的定義廣泛,包括強度達不到設計要求的濕粘土。對軟土路基的測定可以采用彎沉測定:
將相對完好的砼板塊逐一編號。采用兩臺5.4m貝克曼梁及一臺BZZ-100標準車(chē),按每車(chē)道雙向往返檢測。選取位于橫縫、斷縫附近的板角等荷載最不利位置作為檢測點(diǎn),測點(diǎn)分主點(diǎn)(受荷板)、副點(diǎn)(未受荷板),主點(diǎn)位于板橫縫前10cm,副點(diǎn)在橫縫后10cm,分別測定主點(diǎn)彎沉和副點(diǎn)彎沉。[2]
在非不利季節檢測時(shí),彎沉值根據經(jīng)驗進(jìn)行季節影響修正。實(shí)際取其系數=1.1~1.2。
。ǘ┡袆e方法
平均彎沉值反映了原結構的承載能力,而彎沉差則反映了加鋪后瀝青路面反射裂縫出現的機率和嚴重程度。造成原結構承載力不足的原因有板底脫空、基層強度低和軟土路基。采用排除法通過(guò)值來(lái)判別軟土路基。當45≥≥20時(shí),進(jìn)行壓漿處理;>45時(shí),先將砼板打裂壓實(shí),使其與基層緊密結合;再次檢測,仍然有>45,表明基層強度嚴重不足或有軟土路基;挖除路面結構后,通過(guò)路基頂面彎沉的檢測,或者通過(guò)路基土的干密度、天然含水量綜合判定。
三、軟土路基處理方法的比選和優(yōu)化
。ㄒ唬┳鲆粋(gè)模擬軟土路基方案其具體條件和基本要求
1.公路自然區劃為Ⅳ3,路基干濕類(lèi)型為潮濕,但不加高路基,不增設地下排水設施,只對地面排水設施進(jìn)行修復;
2.軟土路基處理最小面積=4.2×5.0m,即一塊砼板的面積,屬于局部軟土路基;
3.大部分軟土路基為稠度=0.5~0.9的濕粘土,不易破碎晾干;
4.軟土路基深度<2m,其中上部為路基工作區,對強度和穩定性的要求高;
5.軟土路基處理不能對原路基的強度和穩定性帶來(lái)不利影響,處理后應達到強度與原路基基本一致、工后沉降為零、水穩定性好的要求;
6.雨季施工,行車(chē)干擾大,工期三個(gè)月。
。ǘ┍冗x
軟土路基處理方法按處理深度分為淺層處理和深層處理。淺層處理的深度≤3m,因此擬處理的軟土路基屬于淺層處理的范圍。
淺層處理施工工藝簡(jiǎn)單,投資少,是施工中經(jīng)常采用的方法。淺層處理一般有換填法、晾曬法、墊層法、動(dòng)力固結法、加筋法、灌漿法、排石擠淤法和爆炸排淤法。
分析后認為,晾曬法等七種方法不符合上述條件或要求。換填法通常用于軟土路基分布范圍較小,深度≤2m的情況,換填料可視具體情況用砂、砂礫、改良土或其他適宜材料,因此初步?jīng)Q定采用開(kāi)挖換填法處理。
。ㄈ﹥(yōu)化
原路基為粘土填筑,若采用砂、砂礫等材料換填,雖然保證了自身的強度和穩定性,但此類(lèi)材料具有透水性,其內部的干濕變化,會(huì )引起四周路基土的軟化或二次固結,導致路面的不均勻沉降等病害。若采用風(fēng)化石換填,存在著(zhù)風(fēng)化石粒徑、強度、土石比例的問(wèn)題,粒徑大、強度低、石含量多,施工時(shí)不易壓碎壓實(shí),除存在與透水性材料相同的問(wèn)題以外,其自身的強度和穩定性也難以保證。若采用粘土換填,由于施工面小、地下管線(xiàn)多,填土難以壓實(shí),浸水后自身的強度和穩定性同樣無(wú)法保證。
土經(jīng)改良后不但強度提高,還能呈現出板體性和一定的水穩定性,彌補了上述材料的不足。為使換填部分的物理力學(xué)性質(zhì)與原路基基本一致,選用了與原路基土質(zhì)相近,<40%,<18,含水量適宜的低液限粘土(CL)進(jìn)行改良。
改良土常用的改良劑有石灰和水泥,由于水泥改良土工序少、早期強度高,適用于春融期、多雨季節、地下水位高、工期緊迫地段。最后確定采用水泥改良土換填的處理方法。
四、軟土路基施工工藝
。ㄒ唬⿹Q填深度
開(kāi)挖過(guò)程中可以觀(guān)測到,隨著(zhù)深度的增加,坑壁四周路基土的密實(shí)度逐漸降低,含水量逐漸增大,上部1.0~1.2m范圍內的密實(shí)度高含水量小,并且有明顯的分界線(xiàn)。表明路基工作區深度為1.0~1.2m.當軟土路基較薄,有硬底時(shí),清除后直接換填。當軟土路基較厚,應挖到坑底土與四周路基相同土層的密實(shí)度一致時(shí)的深度,一般為1.0~1.2m;當坑底土過(guò)濕時(shí),下挖到保證上部回填壓實(shí)時(shí)不出現“彈簧”的深度,一般為0.4~0.5m,總的換填深度=1.4~1.7m。
。ǘ┧鄵搅繐Q填土的強度過(guò)高或過(guò)低,都會(huì )使其內部及四周結構產(chǎn)生附加應力和變形,造成路面病害,因此應與原路基保持基本一致。
由于難以準確檢測原路基土的無(wú)側限抗壓強度,水泥摻量無(wú)法按常規試驗確定。路基的回彈模量不但是路面設計的基本參數,更是衡量路基質(zhì)量的基本指標,并且設計值已知,因此水泥摻量通過(guò)回彈模量室內試驗確定。由路基設計彎沉值=200,計算出路基回彈模量設計值=47MPa,再根據公式[3]反算得到室內試驗回彈模量標準值=135MPa.水泥摻量不宜小于3%,實(shí)際控制在3~4%,否則難以拌和均勻。為提高下部改良土的早期強度,使上部工作區能盡早換填,上下部采用相同的水泥摻量。
。ㄈ〾簩(shí)
壓實(shí)功愈大、分層愈多愈容易出現彈簧。由于對工作區以下密實(shí)度的要求相對較低,故采用挖掘機鏟斗擊打配合雙向振動(dòng)平板夯(工作重量123kg)壓實(shí)。待具有一定強度后再進(jìn)行工作區范圍內的換填,盡可能采用膠輪壓路機碾壓,邊角用雙向振動(dòng)平板夯壓實(shí),壓實(shí)度≥95%.
五、結語(yǔ)
與瀝青路面的承載能力檢測不同,水泥砼路面的檢測有主、副點(diǎn)之分,必須配備兩臺貝克曼梁。用一臺貝克曼梁只能檢測出,混淆與、與兩者的概念會(huì )造成誤判。采用雙向往返法檢測,貝克曼梁的支點(diǎn)和主測點(diǎn)不在同一塊砼板上,消除了支點(diǎn)變形對測點(diǎn)彎沉值的影響;測完后檢測車(chē)駛離受荷板,消除了后軸落點(diǎn)對主點(diǎn)彎沉值的影響。
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