山区公路填方路基稳定性的综合处治

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I ntegrated Stability T reat2 ment to the Filled Subgrade of Mou ntainous H ighw ay
L U Di2kang,HUANG Zhi2gang (Guangxi Baise Highway Administration Bureau,Baise,Guangxi,53300)
Abstract:Through testing and com2 paring the chemical grouting reinforcement treatment to the subgrade settlement de2 fect on Xilin to Guanxiao Highway,as well their reinforcing effects,the Paper illus2 trates the feasibility of chemical grouting reinforcement technique in unstable sub2 grade treatment,which provides reference for similar works.
K ey w ords:Road engineering;Sub2 grade;Defect;Chemical grouting;Rein2 forcement 文章编号:167324874(2007)0520075204
山区公路填方路基
稳定性的综合处治
陆地康,黄志钢
(广西百色市公路管理局,广西 百色 533000)
摘 要:文章通过对广西西林2管肖公路路基沉陷病害化学灌浆加固的治理,以及加固效果的试验对比,说明化学灌浆加固技术对于
公路不稳定路基处理的可行性,为类似工程提供参考。

关键词:道路工程;路基;病害;化学灌浆;加固
中图分类号:U41611 文献标识码:A
引言
在山区公路养建中,经常遇到因为填方路基不稳定而引起路面破坏、路基下沉甚至造成线路交通阻塞或中断的现象,因为路基不稳定不仅会大幅度地增加公路养护和维修费用,而且影响交通运输的正常运行。

因此,研究解决路基不稳定问题,具有极大的经济、技术价值和较好的社会效益。

本文结合西林2管肖公路路基加固治理谈谈山区公路不稳定路基处理的一些方法和经验。

1 工程概况
西林2管肖公路K11+760~K11+800路段位于广西壮族自治区百色市2隆林县城公路主干线上,过往交通量大,超载车辆多。

自2004年7月道路改建建成投入试运营后不久,该路段路面右侧就出现凹陷、开裂等病害,而且病害呈不断发展的趋势。

到2005年2月止,路面沉陷十分严重,右半幅约5m宽的路基整体下沉,沉陷深度达30cm,裂缝宽度达5cm,严重影响了行车安全。

该路段路基修建于20世纪50年代,西林2管肖公路改建时,直接在旧路上加铺柔性路面(沥青路面)。

根据地形地质和路面破坏状况来分析,旧路基为半填半挖,并且存在滑动面。

路基横断面大致如图1所示。

图1 路基横断面示意图
西部交通科技<Road Engineering
道路工

2 钻探结果及病害原因分析
211 钻探结果
(1)路基填料为黄褐色砂岩碎石土,结构松散,很明显,路基填筑时没有经过严格碾压。

(2)旧路基填挖边坡较陡。

(3)地表水沿着裂缝渗透到路基引起周围土方潮湿。

212 病害原因分析
(1)旧路基填方压实度不足,在荷载的作用下,路基进一步下沉密实。

(2)旧路基施工时,填挖边界没有按规范处理,在填挖边界形成滑动面。

(3)路基局部含水量偏大,承载力不足,在荷载的作用下,路基局部沉陷。

3 处理方案的选择
目前常用的不稳定路基的处理方法有:(1)置换法;(2)强夯法(又称动力固结法);(3)挤密砂桩法(干法);(4)铪桩基承载法;(5)化学灌浆法。

311 置换法
置换法又称换土垫层法,该法适用于浅层地基处理。

西林2管肖公路K11+760~K11+800路段右侧填方高度较大,工作面窄,换土工作难于实施。

同时,路基填筑受天气和施工工艺的影响,工期比较长,估计长达45d。

在施工期间为维持交通,还必须增设临时便道。

该方案主要工程量:挖土方2600m3,借土填方2600m3,弃土超运5200m3,修复路面240m2,加上征地费用后预算投资约为2812万元。

312 强夯法
强夯法(又称动力固结法)是反复将很重的锤(一般为10~40t)提到一定的高度使其自由落下给地基以冲击和振动,从而提高地基的密实度,降低其压缩性,消除土的湿陷性。

因为夯实机械的冲击或振动力是有限的。

该方法的作用深度一般在几米之内。

而西林2管肖公路K11+760~K11+800路段右侧路基填方高度远超出这个作用范围。

所以,采用强夯法不能彻底解决路基沉陷问题。

313 挤密砂桩法
挤密砂桩法(干法)是利用振动或冲击的方式在地基中成孔,挤密地基,同时用砂石等散体材料挤压入孔中,形成具有一定定深度和较大直径的密实砂石桩,由挤密的地基和砂石桩共同承担路面传下来的荷载。

该方法可以提高地基承载力,但砂桩是松散结构,其抗剪切能力是比较弱的,因此对阻止路基滑动的能力也是比较小的。

所以此法也不适用。

314 铪桩基承载法
铪桩基承载法是在地基中开挖桩基、灌注铪桩。

然后在桩顶设置承台,承担路面传下来的荷载。

开挖桩基有机械钻孔和人工开挖两种方式。

常规的机械钻孔方法需要用水将基坑的土石“送”出来,必然造成路基土方含水量很大甚至造成水土流失,因此不适用。

必须采取人工开挖桩基,边维持交通边开挖桩基,安全难以保障。

该方案主要工程量:桩基长85m,混凝土12413m3,钢筋50t,修复沥青路面240m2。

估算投资额为48万元。

315 化学灌浆法
化学灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理,通过注浆管把浆液(即化学加固材料)均匀注入地层中,浆液以填充、渗透和挤密等方式,赶走大颗粒间或裂隙中的水分和空气后占据其位置,经过一定时间后,浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个结构新、强度高、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体”。

如果灌浆深度超过滑动面,则不仅能将路基土体空隙部分填充密实,而且化学浆液将会把滑动面上下土体胶结成一个整体,避免路基在荷载作用下产生滑动。

从而解决路基滑动和沉陷问题。

目前,常采用的化学加固材料有水泥、水玻璃、碱液氨气和高分子材料等。

下面简要介绍本工程计划使用的由425#普通硅酸盐水泥和50~60波美度配制的DC G969化学浆加固机理。

DC G969化学浆加固路基,是在灌浆机械的压力作用下,向钻孔内泵送水泥和化学浆,使其在土体中产生一定压力并反应,浆液对周围土体产生劈裂,压密作用,通过穿插、切割、渗透充填土体的空隙,裂隙,改变了土体对外力的反应机制,变形受到约束。

同时浆液产生胶结力的化学反应,把土体颗粒粘合连结在一起,从而改变了土体结构,形成了新的地质体,提高了填筑土的力学强度、抗变能力和传递应力的作用,达到了防渗补强的目的。

该方案主要工程量:钻孔1480m,水泥(掺化学浆)900t,修复路面200m2,预算投资为28万元。

经反复比较,强夯法和挤密砂桩法在技术和施
陆地康 黄志钢
工上不太可行。

铪桩基承载法造价比较高。

置换法
和化学灌浆法两种处理方案费用相当,但置换法方案中要保障交通畅通和施工安全,困难还是不小的。

综合各方因素,化学灌浆法是比较理想的方案。

4 灌浆法的施工工艺与技术措施及技术参数411 施工步骤
布设施工现场,清理现场,摆设交通标牌,实施交通限制→现场测量放线确定灌浆孔位→钻孔、下管、护壁→下管、冲洗、试压、试灌→灌浆前施工准备,做好观测工作,确定配方→双管双液灌压→根据灌压情况、冒浆、窜浆、进浆现状调整速率→检查灌浆质量→终止灌浆→养护→现场清理→修补路面。

412 施工工艺及技术参数
(1)使用冲击钻将锥形锤头提升后反复冲击土层,采用冲击法成孔,桩孔径一般为15~20cm 。

(2)本工程加固范围长40m ,宽5m ,深18m 。

重点对右幅进行加固,拟布置2排灌浆孔,孔距3m ×3m ,呈梅花形布置(详见西林2管肖公路路基加固化学灌浆钻孔平面布置图、横断面图)。

路基开裂较为严重的1315m 路段,孔距为2m ×2m ,孔深以穿过路基填筑土层至原状土层115m 以上。

严重开裂长1315m 路段灌浆完成后边缘孔需留钢管,不起拔,钢管埋置路面以下30cm。

图2 西林2
管肖公路路基加固化学灌浆钻孔平面布置图
图3 西林2管肖公路路基加固化学灌浆横断面图
(3)选用425#普通硅酸盐水泥和50~60波美
度配制的DCG969系列化学浆液。

浆液凝固时间
可控制在30~60s 之间,据此可调整单扎灌浆半
径;该浆液的速凝特点可以最大限度减少浆液跑失,从而保证了工程质量,避免浪费。

(4)注浆量可根据土壤空隙率和有效灌浆系数及吸水量等参数计算:
Q =1000KV n
式中:Q ———浆液总用量(L );
V ———处理土方的体积(m 3);n ———土的空隙率;K ———有效灌注系数经验值,湿陷性黄土K =015~018。

化学浆液DCG969系列浆液,设计土体进浆率为10%。

(5)浆液在干燥土层或水中照样迅速固结,浆液体身固体强度高,抗压强度为24h 达到5M Pa 以上。

浆液结石率为100%,固结过程中不析水(一般浆液结石率低,并析水软化路基土体)。

浆液在土体中同时发生“劈裂”和“压密”两种形式的作用,加固效果更加显著。

(6)使用材料配合比为:水泥∶化学浆液∶水(013∶0135∶017)。

(7)输浆压力一般控制在2~4M Pa ,初始灌浆阶段可适当增加压力,后阶段逐渐进行降压调整,以确保灌浆质量,达到加固目的。

(8)提升速度:要求灌浆中使用钢花管,内管可提拔式工艺,内管提升速度要求在8~10cm/min ,做到既不堵管,又能满足灌浆时间。

5 化学灌浆效果
通过对加固前后的钻孔取样、室内试验数据对分析,加固后各项指标均高于加固前,说明取得了良好的加固效果(见表1)。

表1 加固前后各项指标数据对比表
时间含水量(%)孔隙率
湿陷系数
无侧限抗压强度/kPa
备注
加固前811019*********加固后
1413
01535
01002
315
从2005年5月路基处治后开放交通至今,路基
保持稳定,也说明了化学灌浆加固法对西林2管肖公路K11+760~K11+800路段路基的处治是成功的。

6 结论
对于已建成通车的公路来说,化学灌浆加固方
西部交通科技<Road Engineering
道路工

法处理公路路基不稳定的问题是目前较理想的一种方法,具有不需中断交通、不破坏路面、速度快、不污染环境和提高路基强度等优点,可广泛用于粘土和碎石土地区公路路基加固处理。

化学灌浆属于深层加密的原位地基处理方法,符合以土治土的原则,它利用了地基土原有的结构强度,形成新的承载力更高和水稳性更好的地基,具有良好的经济效益和广阔的发展前景。

参考文献
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出版社,2001.[2]裴章勤,刘卫东.湿陷性黄土地基处理[M].北京:中国铁
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兰州:甘肃科学技术出版社,2003.
[5]陈谦应,蒋树屏,柴贺军,杨建国.山区公路路基稳定理论
与实践[M]人民交通出版社,2005.
收稿日期:2007208220
作者简介:陆地康(1965—),男,壮族,广西平果县人,工
程师,广西壮族自治区百色公路管理局副局
长,主要从事公路桥梁技术管理工作。

(上接第24页)
凝土浇筑不密实,时常出现蜂窝、空洞等,难以承受车辆的强烈冲击;伸缩装置两侧的混凝土和沥青混凝土铺装层结合不好,碾压不密实,形成两张皮,容易产生开裂、脱落,形成坑槽,最终引起伸缩装置的破坏。

(3)养护问题。

桥梁伸缩装置的沙土、杂物未能及时认真的清扫,使原设计的伸缩量得不到保证;破损部位的不到及时修复,破坏不断扩展;桥梁超载情况得不到有效控制,对桥梁伸缩装置的有效使用和耐久性带来严重威胁。

213 支座
支座出现问题会引起结构内力应力的明显变化,造成结果强度刚度上的一系列问题,使结构实际受力状态偏离设计理想状态,对主承力构件梁体产生极为不利的影响。

支座常见的病害及存在问题:产品质量欠佳或支座受力不均匀引起支座被剪坏、开裂严重;安装施工质量差造成支座与梁体脱空,可直接取出;使用环境恶劣及材料质量差产生橡胶支座有老化龟裂变形现象;产品质量问题,如选用的橡胶材料和金属板材料的品种规格不规范,有不少采用再生橡胶生产,不遵守国家产品标准规定;构造不合理,橡胶层厚度不均匀,金属板厚度层数不规范;制作工艺不合理,表现在橡胶层与金属板粘结力不够等。

工程技术人员在设计中忽略了更换支座的空间,使得已经损坏的支座难以更换,给养护部门的工作带来困难。

施工问题,如支座安装没有准确就位,支座与上、下部结构不能紧密接触,致使支座出现偏压或产生过大的初始剪应变,甚至出现脱空现象,这些都给日后运营中的桥梁带来隐患等。

养护中问题,如桥梁支座的养护得不到重视,已严重破损或已不能正常发挥作用的支座不能及时更换;未定期清理支座周围的尘土,使得支座不能正常变位等。

收稿日期:2007209210
作者简介:何志芬(1972—),女,广西平南人,高级工程
师,主要从事桥梁设计研究工作。

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