特殊土地區高速公路建設中的巖土工程問題
在高速公路建設中,有許多線路是將穿越特殊土地區的,而這些特殊土由于性質的差異,對高速公路的穩定和行車安全有很大的影響,一旦相應的巖土工程問題解決不好,常破壞或降低公路質量。本文就是針對軟土路基、黃土路基、膨脹土路基等特殊土路基進行探討。
一、軟土路基
軟土在我國分布廣泛,它的存在給不少的工程建設帶來難題。軟土主要具有以下特征:含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度小、承載力低。軟土還有一個重要特征是滲透性很弱,一般在10-7cm/s數量級,相當于不透水層,因此壓縮固結過程很慢。
1.軟土對高速公路的影響
軟土的不良特性對高速公路的工程影響是很大的,主要體現在:(1)填土速率過快引起路堤滑移。一旦路堤|考試|大|填筑的高度超過極限高度,而填筑速度又較快的話,地基深處的軟土層就會出現滑移,導致地表隆起,路基開裂破壞。(2)軟土厚薄不一,引起橫向、縱向滑移。這類情況主要發生在山前地段,當填土荷載超過地基的承載力時,軟土將沿著硬層或巖面發生橫向和縱向滑移。(3)引發路面開裂、橋頭跳車等病害。主要是由于橋與路堤縱向地基處理方法不同,造成地基不均勻沉降。(4)橋臺軟土滑移。橋臺一般用樁基礎,臺后填土荷載不僅會將橋臺向凌空面推移,地基深處軟土的側向擠出也會導致橋臺樁基礎的位移。
2.軟土地區修筑高速公路的施工措施
我們在某軟土地區高速公路的處理措施,取得了良好的效果,現介紹如下:(1)塑料排水板超載預壓法。對于塑料|考試|大|排水板超載預壓路段,可以通過加快路堤的前期填筑速率、延長超載預壓期來減小工后沉降;對于路堤填高不是很高的路段,在保證路堤穩定性的前提下,可適當提高超載高度(不超過極限高度)。(2)攪拌樁處理法。對于攪拌樁處理的斷面,縮短路堤的填筑時間,爭取一個較長時間的欠載預壓期,能使工后沉降大大降低。(3)回避法。過長的填筑會使路堤的工后沉降相當大,必然會對路面的質量產生影響,因此施工中應盡量避免。
二、濕陷性黃土
濕陷性黃土的巖性多為粉土及粉質黏土。具有天然含水量的黃土,如未受水浸濕,一般強度較高,壓縮性較小。但一旦浸水,土的結構會迅速破壞進而發生顯著的附加下沉,強度也隨之迅速減小。
1.黃土地區高速公路的主要巖土工程問題
(1)路堤下沉。黃土路堤的工后沉降非常普遍,且很嚴重,是黃土路堤的主要病害。(2)喋形濕陷坑。在濕陷性黃土地區,尤其是自重濕陷性黃土,由于降雨等原因,在路段或路面形成積水,持續下滲,使濕陷性土層發生濕陷,使路基、路面、橋涵、擋土墻隨之發生沉陷,形成變形、開裂等破壞。(3)坡面沖刷。用黃土填筑的路堤,在雨季易引起沖刷,形成沖溝、洞穴等,它與邊坡所處的位置、土質、易溶鹽含量有關。(4)坡體沖刷。當自然山坡具有傾向于路線的構造層理面或一個整合面,由于不正確開挖使土體沿構造面下滑。若降水滲入坡體,使黃土中的可溶鹽類溶失,導致強度降低,經層間水浸潤后,產生滑坍。
2.黃土地區筑路的施工措施
(1)嚴格掌握路堤壓實標準,確保壓實質量。(2)加強排水措施,防止下滲。(3)加筋土技術,可以采用當地黃土、沙黃土、黏黃土作為填料,在解決穩定性問題的同時,又可就地取材、節省開支。(4)強夯法消除濕陷性。一般采用100~200kN重錘,10~20m落距夯擊濕陷性黃土,可消除4~8m范圍內黃土的濕陷性,而且還可提高承載力。(5)預留工后沉降。資料顯示,可按10%~20%填土高度的預留量估計。(6)灰土樁擠密法。由灰土樁體與樁間擠密土共同組成復合地基,由具有一定膠凝強度的灰土樁與其外圍樁間擠密土共同承擔荷載。
三、膨脹土路基
膨脹土主要由強親水性礦物質組成,具有顯著濕脹干縮和反復濕脹干縮性質的特殊黏性土。膨脹土具有顯著的濕脹干縮和反復濕脹干縮的原因,一是土中含有較多親水性較輕的黏粒;二是具有特殊的膨脹結構,具有顯著的濕脹干縮、反復濕脹干縮、多裂隙性、超固結性及強度衰減等性質,有別于一般黏性土。
1.膨脹土地區主要巖土工程問題
(1)路基病害。主要表現為波浪變形和濺漿冒泥兩種形式。(2)路堤病害。主要表現為沉陷、縱裂、坍肩、溜塌、坍滑、滑坡等幾種形式。
2.膨脹土地區高速公路施工措施
(1)路基斷面的設計與施工:路面采用不透水面層;橫坡盡可能大一些;邊溝適當加寬、加深;路側不種樹。(2)路基高度控制:膨脹土路基不宜過高,控制在3m以內,如超過6m預留工會沉降。(3)做好完善的排水措施。(4)土性改良:若用膨脹土填筑,可采用石灰、水泥等無機結合料進行改良和加固。(5)預浸水措施:使土在施工前就產生膨脹,膨脹時往往在浸水后的3~5個晝夜,以消除使用過程中的膨脹性。(6)其他方法:①摻砂回填,可改變原膨脹土的土粒結構和顆粒級配及其他特性,具有施技術簡單、工程質量易于控制、工期短、投資少等優點;②三維土工網墊植被,可使邊坡表面形成一層堅固的、具有自身生長能力的綠色復合保護層,即三維植草土工網墊體系,此技術在國內領先。
一、軟土路基
軟土在我國分布廣泛,它的存在給不少的工程建設帶來難題。軟土主要具有以下特征:含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度小、承載力低。軟土還有一個重要特征是滲透性很弱,一般在10-7cm/s數量級,相當于不透水層,因此壓縮固結過程很慢。
1.軟土對高速公路的影響
軟土的不良特性對高速公路的工程影響是很大的,主要體現在:(1)填土速率過快引起路堤滑移。一旦路堤|考試|大|填筑的高度超過極限高度,而填筑速度又較快的話,地基深處的軟土層就會出現滑移,導致地表隆起,路基開裂破壞。(2)軟土厚薄不一,引起橫向、縱向滑移。這類情況主要發生在山前地段,當填土荷載超過地基的承載力時,軟土將沿著硬層或巖面發生橫向和縱向滑移。(3)引發路面開裂、橋頭跳車等病害。主要是由于橋與路堤縱向地基處理方法不同,造成地基不均勻沉降。(4)橋臺軟土滑移。橋臺一般用樁基礎,臺后填土荷載不僅會將橋臺向凌空面推移,地基深處軟土的側向擠出也會導致橋臺樁基礎的位移。
2.軟土地區修筑高速公路的施工措施
我們在某軟土地區高速公路的處理措施,取得了良好的效果,現介紹如下:(1)塑料排水板超載預壓法。對于塑料|考試|大|排水板超載預壓路段,可以通過加快路堤的前期填筑速率、延長超載預壓期來減小工后沉降;對于路堤填高不是很高的路段,在保證路堤穩定性的前提下,可適當提高超載高度(不超過極限高度)。(2)攪拌樁處理法。對于攪拌樁處理的斷面,縮短路堤的填筑時間,爭取一個較長時間的欠載預壓期,能使工后沉降大大降低。(3)回避法。過長的填筑會使路堤的工后沉降相當大,必然會對路面的質量產生影響,因此施工中應盡量避免。
二、濕陷性黃土
濕陷性黃土的巖性多為粉土及粉質黏土。具有天然含水量的黃土,如未受水浸濕,一般強度較高,壓縮性較小。但一旦浸水,土的結構會迅速破壞進而發生顯著的附加下沉,強度也隨之迅速減小。
1.黃土地區高速公路的主要巖土工程問題
(1)路堤下沉。黃土路堤的工后沉降非常普遍,且很嚴重,是黃土路堤的主要病害。(2)喋形濕陷坑。在濕陷性黃土地區,尤其是自重濕陷性黃土,由于降雨等原因,在路段或路面形成積水,持續下滲,使濕陷性土層發生濕陷,使路基、路面、橋涵、擋土墻隨之發生沉陷,形成變形、開裂等破壞。(3)坡面沖刷。用黃土填筑的路堤,在雨季易引起沖刷,形成沖溝、洞穴等,它與邊坡所處的位置、土質、易溶鹽含量有關。(4)坡體沖刷。當自然山坡具有傾向于路線的構造層理面或一個整合面,由于不正確開挖使土體沿構造面下滑。若降水滲入坡體,使黃土中的可溶鹽類溶失,導致強度降低,經層間水浸潤后,產生滑坍。
2.黃土地區筑路的施工措施
(1)嚴格掌握路堤壓實標準,確保壓實質量。(2)加強排水措施,防止下滲。(3)加筋土技術,可以采用當地黃土、沙黃土、黏黃土作為填料,在解決穩定性問題的同時,又可就地取材、節省開支。(4)強夯法消除濕陷性。一般采用100~200kN重錘,10~20m落距夯擊濕陷性黃土,可消除4~8m范圍內黃土的濕陷性,而且還可提高承載力。(5)預留工后沉降。資料顯示,可按10%~20%填土高度的預留量估計。(6)灰土樁擠密法。由灰土樁體與樁間擠密土共同組成復合地基,由具有一定膠凝強度的灰土樁與其外圍樁間擠密土共同承擔荷載。
三、膨脹土路基
膨脹土主要由強親水性礦物質組成,具有顯著濕脹干縮和反復濕脹干縮性質的特殊黏性土。膨脹土具有顯著的濕脹干縮和反復濕脹干縮的原因,一是土中含有較多親水性較輕的黏粒;二是具有特殊的膨脹結構,具有顯著的濕脹干縮、反復濕脹干縮、多裂隙性、超固結性及強度衰減等性質,有別于一般黏性土。
1.膨脹土地區主要巖土工程問題
(1)路基病害。主要表現為波浪變形和濺漿冒泥兩種形式。(2)路堤病害。主要表現為沉陷、縱裂、坍肩、溜塌、坍滑、滑坡等幾種形式。
2.膨脹土地區高速公路施工措施
(1)路基斷面的設計與施工:路面采用不透水面層;橫坡盡可能大一些;邊溝適當加寬、加深;路側不種樹。(2)路基高度控制:膨脹土路基不宜過高,控制在3m以內,如超過6m預留工會沉降。(3)做好完善的排水措施。(4)土性改良:若用膨脹土填筑,可采用石灰、水泥等無機結合料進行改良和加固。(5)預浸水措施:使土在施工前就產生膨脹,膨脹時往往在浸水后的3~5個晝夜,以消除使用過程中的膨脹性。(6)其他方法:①摻砂回填,可改變原膨脹土的土粒結構和顆粒級配及其他特性,具有施技術簡單、工程質量易于控制、工期短、投資少等優點;②三維土工網墊植被,可使邊坡表面形成一層堅固的、具有自身生長能力的綠色復合保護層,即三維植草土工網墊體系,此技術在國內領先。
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