山区公路改造软土路基的处理措施探索论文_王爽

山区公路改造软土路基的处理措施探索论文_王爽

王爽

四川省凉山州甘洛县公路管量理局 616850

摘要:根据山区的地形、地质、水文,以及常见的软土路基的分类;软土路基的处理措施。

关键词: 山区、公路软土路基、处理措施

一、山区公路改造路线设计的制约因素

近年来,凉山州的公路建设重点是等外级公路,而等外级公路多在山区的县、乡、村道。山区地形、地质和生态环境差,公路路线多为沿河、沿溪、越岭或山脊,受地形制约,展线困难;受生态环境制约:水土流失、季节性河流冲刷,路基不稳;受地质病害制约:泥石流、滑坡、崩坡积、岩溶、湿地、冻土等多发。

二、山区公路路线设计中存在的一点问题

山区低等级公路在五、六十年代测设手段多以实地布线为主,在设计中一味研究平面几何组合,而未进行纵坡试线和地质不良地段的地质填图,对地质基础资料的采集不足,以致不良地质地段不能做到较好的绕避。软土路基也是一种地质不良的地段。

三、山区公路软土路基的危害及原因

山区软土路基在静载或活载的作用下极易变形,致使道路凹凸不平。一种是路基竖向变形,导致路面不平,纵向起伏,但对路线平面线形引响不大,这种现象一般出现在山岭区的山坡脚谷地,其出口一带横坡较缓或河谷下游有变迁河床的路线上,或者路线两侧有常年积水,路基土被水浸泡松软,导致路基出现不均匀沉降、翻浆、位移。另一种是谷地中部和中下部坡度平缓的洼地或平缓山坡洼地路段,纵向多呈梯田状,土层含水量大,水源多为地下水,一般淤泥沉积物多,严重时造成路基向下滑动。

在山区公路改造设计时,路线一般不会作大的调整,那就都难免通过软土地段。以前,在设计中很少对软土路基作特殊加固和处理,主要原因:认为公路等级低,交通量小,对交通运输影响不大,而不必处理;公路工程地质勘察技术装备落后,对公路沿线工程地质和水文地质缺乏深入细致勘探,设计人员得不到可靠的资料,无法处理;工程受资金限制,不能作处理。

四、软土的成因和分类

1、软土的成因

软土主要同水流缓慢淤积而成,形成年代一般比较长远,沉积厚度一般较深,在漫长的沉积过程中,由于植物的生长与腐烂,在软土中有时夹有少量的腐泥或泥炭层。

2、软土的分类

我国的软土,按其成因分为四类:

a、滨海沉积 主要分布于沿海地区。

b、湖泊沉积 主要分布于湖泊边缘地带。

c、河滩沉积 主要分布于长江下游、淮河平原、松辽平原、闽江下游。

d、谷地沉积 主要分布于西南、南方山区或丘陵区。成因为:山区或丘陵区,地表水带有大量含有机质的粘性土,汇积于平缓谷地之后,流速减低,淤积而成软土。其成分与性质差异很大,软土底板坡度较大,极易造成道路变形。

山区公路软土路基,大都是谷地沉积类的,其厚度一般小于10米。

按土质分类,可分为:

a、软粘土

b、淤泥质土

c、淤泥

d、泥浆质土

e、泥炭

其中软粘土、淤泥、淤泥质土的天然容重为16~19KN/m3, 泥浆质土天然容重为10~16KN/m3, 泥炭天然容重为16~19KN/m3.

五、处理措施

1、一般处理措施的基本原则

a、视地形情况将地表水排除,保持基底干燥,最好在有利季节进行施工。

b、软土地区,应填筑透水性良好的土,每层填土厚度不大于30cm。

c、填土应由路中心向两侧填筑,如有水,则应在高出水面后要分层填筑,并压实。

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d、软土地区,果条件允许,应采用冬季施工,变不利为有利。

2、一般处理措施

a、抛石挤淤法

特点:采用小于30cm的片石,从路堤中部向两侧抛石,使软土向两侧挤出,待抛石填出水位线后,用重型压路机压实,并在其上铺设砂、碎石反滤层,然后再以一般土分层作成路堤。适用石料多的地方。

实例:省道西巧线K62+300----K62+410(荞窝劳改农场工程队部门前)处是一软土路基路段,主要表现为翻浆、沉陷,原路面结构完全破坏,路基土上涌,车辆经常在这里陷车,以致中断交通。究其原因,该处为谷地沉积的黄色粘土类软路基,公路两侧均为水田,公路与外侧水田基本一样高,内侧水田则高出公路约30cm,由于水的渗透,路基含水量很大,承载力很低。1998年,该段公路改造时,拟定方案是:①先将淤泥清除70cm②抛石挤淤,厚度为1米③回填砂砾石至路基顶面高程,此段路基顶面高程约比内侧水田高1.2米。路面是沥青表处,后在2002年在上以加铺了沥青砼。该路段路基从1998年完工使用至今,没有出现任何病害。

b、换填法

特点是将软土全部挖除或部分挖除。当软土厚度小于2m时,可以全部挖除;当软土厚度大于2m时,可部分挖除,挖除深度山区低等级公路为1~2米。

实例:省道S208甘洛县双河桥至白沙河公路病害整治工程中(山重四级公路),K75+600-----K75+750路段处是一软土路基路段,主要表现为翻浆、沉陷,原路面结构全破坏,路基土上涌,车辆行至此处,经常陷车,究其原因,该处为谷地沉积的红色粘土类软路基,公路在K75+750处跨越一条小溪,该段路基土多是小溪冲下的淤泥,且因小溪水长期渗透,地下水丰富,地下水位高,路基内侧边沟破坏并堵塞。施工前,初步拟定方案是完全挖除软土,2005年施工时,先用挖机试挖后,发觉软土层较厚,就改施工方案为挖除2米厚软土,后用砂砾石分层回填并碾压,并在路基内侧加深、加大排水沟。路面作为刚性路面,经过3年的使用,没有出现病害。

c、反压护道法

特点:在路堤两侧填筑适当高度和宽度的护坡道,以增加基底的稳定性。护坡道的高度为路基高度的1/3,宽度为基底宽度的1/4。护坡道可用当地材料填筑。该法施工简便,效果好。但占地多,后期沉降大。适用在:非耕作区和取土不困难;主要用于处理软土。

d、砂垫层方法

特点:在路堤底面铺设排水砂垫层,其厚度一般为0.6—1.0米,可使软土顶面增加一个排水面,促进路基底的排水固结,提高路基强度和稳定。施工简单,不需要特殊机具设备,占地较少,填土时间较长,施工中应严格控制填土速度。适用在:软土层不很厚,但具有双面排水条件;当地有砂,运距不远;施工期限也不紧迫。

e、综合加固法

特点:上述的方法采用两种或两种以上,则构成综合法。由于工地情况复杂变化多样,单只用一种软基加固方法,效果往往不理想,工程实际中,多是运用综合法。

实例:省道S208甘洛县双河桥至白沙河公路病害整治工程中(山重四级公路),K76+700----K76+900路段(玉田镇),是一软土路基路段,主要表现为翻浆、沉陷,原路面结构全破坏,路基土上涌,车辆行至此处,经常陷车,究其原因,该处为谷地沉积的红色粘土类软路基,路基内侧地下水、地表水丰富,由于水的浸渗,路基含水盲沟量很大,承载力很低。2005年施工时,拟定方案是:①路基内侧,水沟下设纵向盲沟,盲沟埋深1.5米,盲沟将地下水直接接入涵洞②每隔50米设一横向盲沟,将多于的地下水直接排出至路外侧。③将淤泥清除70cm④砂砾石回填1.0米,并碾压密实⑤在上面做20cm二灰土层,用以隔断地下水的上升,⑥加深边沟,以便更好的将地表水排入涵洞⑦最后在上面做路面结构层。经2005年处治后使用至今,没有任何病害发生。

六、总结

软土路基的处治方法还有很多种,比如摊土工布法、爆破排淤法、砂井法、木排法等等,但由于施工复杂或成本较高,我认为均不适易在山区低等级公路处理软土路基,因为山区公路等级低,资金投入少,应用施工方便,成本低的方式来处理软基。综上所述,路基是路面的基础,与路面共同承担车辆荷载。山区公路许多地段的破坏,均由软土路基的沉陷、翻浆、滑移等病害因素,致使路面破坏。近年来,西部大开发,山区交通事业不断发展,山区公路的改造任务逐年加大,山区软土路基病害危害面、引响加大,因此,山区公路的改造对软土路基的处理应要高度重视,因地制宜,采取相应加固和处治措施,做到一次根治,不留后患。

参考文献:

[1]重庆交通学院-----《路桥建筑工程施工技术》

[2]戴勤堂----------《山区公路前期工作路线勘察设计探索》

[3]杨文渊---------- 《简明公路施工技术手册》

论文作者:王爽

论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期

论文发表时间:2018/12/7

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