分析高速公路路基工程的施工論文
公路工程中路基工程是關鍵工程之一,路基工程質量的好壞,關系到整條公路質量的優劣。就其工程質量而言,有很多不盡人意的地方,存在一些不同程度的質量問題;公路建設質量來講,有些還存在路基壓實不夠、路基沉陷、路面平整度差、橋頭跳車、路面早期破壞、外觀質量差等質量通病。高速公路路基工程施工過程中,建筑結構物與土方路基施工既相互制約,又相互促進,是矛盾的統一體。要正確認識其中的聯系,正確組織好建筑物和土方路基施工,協調好二者的關系,不僅可縮短工期,保證工程質量,而且能減少工程造價,提高經濟效益。
1.高速公路的路基工程概述
高速公路的路基頂面寬度, 比一般公路橫面要寬一些。我國4車道高速公路路基寬度, 規定為20~26m。美國高速公路采用較寬的中間帶,4車道的路基寬度用到30~35m。日本及其他許多國家的路基寬度,大部分與我國規定的寬度相近。路基高度在受河流洪水或洼地積水影響的路段, 由設計洪水頻率或積水位高程決定。我國規定的高速公路設計洪水頻率為1/100。不受洪水影響的路段, 其路堤填土高度未作特別規定, 可按一般公路路堤的填土高度進行設計, 在受地面積水或地下水影響的路段,其路堤填土高度應高出自然地面0.8m以上。過去對高速公路的路堤高度,認為以偏高為好,有不少人認為,路堤高則有利于防止人畜橫穿公路,有利于設置地下通道或拖拉機立交。近年來有許多國家,從節約土方工程量、節約用地和有利于行車安全出發, 傾向于采用低填土路堤。低路堤自重輕, 有利于軟土地基的處理。由于高速公路采用多層次的、很厚的路面結構層, 毛細水對路面的危害, 比較容易處理。如果采取稍復雜的截排地下水或地面水的技術措施, 即使增加一些工程費用, 也要比加大填土的工程費用。
2.高速公路路基病害類型及原因分析
2.1路堤沉陷變形
有些高速公路所經軟基地段,在設計和建設中采取了堆載預壓法、沙墊層、塑料排水固結法、粉體攪拌樁法、碎石樁和沙樁等多種方法進行處治,而且均采用了過渡性瀝青路面, 待其沉降穩定后,再進行路面處治。但常發現局部路段沉陷較大,有些水泥混凝土面板產生錯臺、裂縫甚至斷板與地基的這種較大的不均勻沉陷有關。有的地段雖不屬軟基,但由于排水不暢, 積水難以迅速排走,從而引起地基下的干濕循環效應,導致不均勻脹縮變形, 這也易引起不均勻沉降。在膨脹土路段,這種堤身下陷更加明顯。路堤的不均勻沉陷對水泥混凝土路面危害十分嚴重, 由于混凝土面板幾乎坐落在路基和基層、墊層組成的“浴盆”之中,一旦路堤不均勻沉陷,在面板下會形成不均勻支承,出現脫空,水會通過面板的接(裂)縫滲入其中,在行車荷載的反復作用下不斷地沖刷和淘空, 最后形成淤泥、錯臺、斷板等現象。這不僅影響行車舒適性,也會使路面使用壽命下降,增大了養護維修費用, 而且養護維修又不可避免會影響干擾交通,從而使運營效率降低。
2.2路基邊坡破壞
高速公路沿線路基邊坡破壞的主要類型有剝落、破碎、滑坍、崩坍、塌坍、泥流、滑坡等。剝落是路塹邊坡表土或風化巖面在干濕循環、冷熱循環和鹽分的搬運遷移引起鹽脹和風化等作用下, 使得零碎薄層成片從邊坡坡面滑落的現象。碎落主要是脹縮、水的侵蝕與沖刷以及車輛等引起的震動使得塊狀碎屑滾落下來的現象。這些剝落物落入邊溝, 會影響排水, 甚至妨礙交通暢通。這兩種病害在路塹邊坡中均較常見。滑坍是土體或巖體沿一定滑動面向下滑動現象, 主要原因是坡體有傾向公路的軟弱構造面或夾層,在施工擾動、水的沖蝕作用下, 使其平衡破壞, 出現滑動。崩坍主要指陡峻斜坡上的巨大巖體或土體脫離母巖, 突然而迅猛地由高而下傾倒、翻滾、崩落的現象。滑坡是巖體整體下滑現象, 其危害和嚴重性較前面幾種更加厲害, 破壞性更大。此三類病害有可能毀壞公路,破壞交通設施, 使交通中斷, 嚴重影響行車安全。路堤邊坡的變形和破壞與施工、養護及集中降水都有關系。有些高速公路, 雨量集中, 路面匯水量大,這些水體若對路堤邊坡形成直接沖刷, 破壞性是十分明顯的。雖然沿線許多路段路面都采用了集中排水形式, 但要注意各排水設施間的銜接, 否則危害更大。如急流槽的出口處防滲加固措施不力, 極易形成集中沖刷, 導致邊坡坡腳的淘空, 使邊坡失穩滑坍, 甚至使整個道路中斷。
2.3排水設施破壞或失效
高速公路沿線排水設施的破壞, 主要集中體現在邊溝因邊坡剝落等原因而淤積阻塞;排水溝渠因溝底縱坡不當而出現沖刷或淤積;溝底加固被水沖刷后失效而使得水下滲淘空:各種排水設施的銜接處脫節, 使排水系統不完整等。另外,一些設在平原微丘區的路段, 排水設施同農田水利設施交叉干擾很大, 有時會導致公路排水設施的人為破壞。地下水易引起巖溶、管漏、濕陷、次生鹽漬化、路基含水量增大、邊坡滑坍等病害, 而地下排水設施因隱蔽性而難于檢修, 因此, 要保證地下排水設施設計位置合理、形式正確, 同時要嚴格保證其施工質量, 使其牢固可靠。
3.路基工程施工技術探討
排除了自然因素的破壞,就要加強人為的防護。對于高速公路的路基的破壞成因,要想減少損失,就要從起因抓起:
3.1軟土路基技術的保障
(1)路基換填法。淤泥及軟土厚度小于2m時,在路基施工范圍內可將淤泥、軟土全部挖除,使路堤筑于基底或換填滲水性強的土層上。
(2)強夯法。對于飽和度較高的粘土或淤泥質土路基,強夯法處理的效果不明顯,但近年來國內相繼采用在夯坑內回填塊石、碎石、砂或其他顆粒材料,通過夯擊排開軟土,從而在地基中形成塊(碎)石墩,稱為強夯置換法。
(3)土工布軟基處理法。當路基的土體松軟、土壤潮濕、地下水位高時,以土工布攤鋪底層,并拉向邊坡作防護,有利于排水,使荷載均勻分布從而加強路基的穩定。在高填土路堤,可適當分層使用土工布,加強路堤剛度。與砂墊層配合使用效果更好。
3.2排水設施的設置與維修
路基受水的影響最明顯也最敏感, 路基的變形特性和強度特性都與含水量有關。而路基的強度變形特性又會影響路面結構的強度、剛度、穩定性和表面平整性等, 因而為使路基處于良好的工作狀態, 最好的辦法就是設置良好的排水系統, 并經常性進行養護與維修, 以保證排水通暢。
4.結語
公路路基是路面的基礎,路基的強度與穩定性是保證路面強度與穩定性的基礎條件。其穩定性在很大程度上受當地自然條件的各種因素影響,如地形、氣候與水文地質等,同時影響路基穩定性的還有人為因素,如荷載作用、路基結構、施工方法、養護措施等。路基施工技術難度不大,但工藝比較復雜。在施工中會遇到各種各樣不同的環境條件的制約,只要始終堅持技術標準,注意加強施工管理,強化質量意識,就一定會提高路基路面的耐久性。
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