摘要:在水流淘刷与冲击等作用下,路基易变为一种松散软化的状态,在公路工程中将此种路基称之为浸水路基。浸水路基在公路施工过程中较为常见,也对公路施工质量具有很大影响。施工单位为提高施工质量就要在施工过程中做好浸水路基的防护措施。本文对浸水路基病害成因、特征及变形特点等进行深入解析,进而提出浸水路基处理方法,从而为公路施工质量的提高打下坚实基础。
关键词: 浸水路基;变形特征;强夯换填;特征;防护措施
本文以某市高速公路A5合同段为例,该公路设计为双向4车道,宽度为12.5m。工程在施工过程中会受到湖水涨落的影响,对公路工程的施工安全与质量造成极大影响。为降低湖水涨落对公路施工质量的影响,发挥公路的整体功能,就要对浸水路基变形特征与防护措施进行分析。
1.浸水路基病害成因
在公路施工过程中,公路的某一段路基在水中浸泡,且持续时间较长,对路基的稳定性造成极大影响,从而使得路面发生下沉或者位移等现象,这就对公路的安全构成很大威胁。因此就要对出现浸水路基的路段进行有效的处理,防止发生一些安全事故,造成不可挽回的损失。对浸水路基病害成因分析对制定相关的解决措施具有重要价值,也对实现我国公路事业的可持续性具有重要意义。一般情况下浸水路基病害成因有以下几个方面:
第一,路基在浸水后除承受自身重量外,还要对外力进行承受,同时还要接受来自水的冲刷、渗透等作用,这就对路基的填料造成很大影响,使得填料极易发生位移等情况[1]。
第二,在该区域内发生水位上涨的情况,水会通过公路边坡连续不断渗入路基,土体承受的竖向向上的浮力不断增加,再加之土体内部也会受到水的渗透,使得路基进一步出现质量问题。
第三,当某路段出现水位下降时,水会出现渗透情况,主要是通过堤身从内而外进行的。在土体内部的水分需要很长时间才能从边坡流出,使得土体内外的水位出现高度差,土体中的水在渗透作用下向外流出。当路堤与路面出现高度差的,就会使得水流到公路上,进而发生渗透的情况。
第四,在水流动力较大情况下,边坡的稳定性会出现问题,尤其是在滑动力较大时,路堤容易失衡,进而造成滑坡等问题。渗透水流在这个过程中会将路堤上的小颗粒土带走,造成路堤出现变形的情况。同时,路基的稳定性与干湿状态有十分重要的关联,一般情况下,路堤以潮湿状态为主,当受到浸泡后,路基的含水量不断上升,在路基中一些小颗粒土被带走,里面为大量的水分,从而对路基安全造成极大影响。
第五,当土体缝隙中的水压在增高过程中,公路的抗剪强度就会下降。遇到水后的土粒就会不断增加,从而对抗变形能力造成一定影响。在这种情况下,路基发生收缩现象,在水渗入路基后,路基的干湿状态发生改变,路基土承载力进一步下降,进而对公路安全造成很大影响。
2.浸水路基特征及变形特点
2.1浸水路基特征
在公路路基穿过的区域内有池塘等含水量较大的区域,就会使得路基在水中浸泡的时间过长,但在浸泡过程中水位的上升与下降并无明显变化[2]。一旦路基受到浸泡后,填料的抗剪强度会受到极大影响,并出现减小的情况,水流也会受到影响。在水位发生变化后,会对路基受到侵蚀的部分进一步造成破坏,从而使得坡体的渗透压力发生变化。在岩土体和水的相互作用力下,路基岩土材料也会发生变化,这是由于孔隙水压力发生变化,而这些变化都会对路基的质量造成很大影响,使得路基出现失稳现象。
2.2浸水路基变形特点
当路基浸水后,会对路基的稳定性造成很大影响,在影响路基稳定性的因素中水是主要因素。路基浸泡后,水流与水位会发生变化,因此要对浸水路基浸泡的三个过程进行分析。第一,当水面发生上涨后,路堤的两侧开始浸水;第二,路堤上、下游的水位差出现变化,水流这时从上游开始渗透;第三,水流从路堤渗流出来。为更好的理解这三个阶段,下面将通过图形直接进行观察,如图所示为浸水路基图:
浸水路基图
在第一个阶段,当水位发生上升后,在路堤两侧水流会不断深入到路堤,这就对路基的稳定性造不出太大影响。但在水流到路堤,土体发生饱和状况,这就使得土体的抗剪力受到影响,进而对路基的稳定性造成不利影响。第二阶段,水流从上游向下游渗透,这时会受到水位高度的影响,在渗透压力的作用下,对边坡的稳定性造成很大破坏。第三个阶段,当路段的河水退去后,水流会不断渗入内部。在这个过程中,由于土体饱和度较高,再加之抗剪力不高,土体空隙中的水无法及时排出,使得路堤的稳定性出现变化,严重者甚至会发生坍塌的现象。
3.浸水路基处理方法
3.1换填路基
当路基发生浸水出现深度为5m这种特殊情况时,浸水的面积要下雨路基的面积,这时可通过换填法对该段路基进行处理[3]。在具体施工过程中要对路基进行分类,不同路基需要不同的材料进行填筑。砂粒强度的主要来源是内摩擦力,由于其强度较高,水流对其影响不是很大,且砂粒质地较细,当发生渗流后造成流砂的情况不多。如果土体中粘粒较多,其强度主要来源于粘聚力,这是没有较高的内摩擦力,且没有良好的吸水能力,强度会随湿度的变化而发生变化。土体在透水性较好的情况下,水压也会不断下降,这时毛细水也会得到下降,空隙中的水压力也会得到下降,当水位正常的情况下,填筑材料选择砂性土为宜。但实际情况是路基会受到渗透土压力的影响,因此在施工过程中要避免选择易于风化的透水性材料。
在本工程中选择强夯换填法对浸水路基进行处理,通过对实际情况的了解与分析,点夯锤锤重为15t,高度为10m,在满足的标高后要连续夯实8次以上。在施工过程中,要对部覆盖的软弱层进行挖除作业,并选择性质良好的中粗砂进行回填,在回填完毕后进行强夯作业。在进行强夯前要做好标识工作,这样才能对夯实效果有较为明显的观察。同时在起重机就为后,保证夯锤与夯击点的准确性,对夯点锤顶高程测量完毕后,对夯锤的高度进行调节,然后再将脱钩进行下落作业。在操作中一旦发现倾斜问题,要及时对坑底进行平整作业,并按照相关规定重复作业。在施工过程中对夯击的范围、次数等要进行严格的检查,保证施工过程符合设计标准。一般情况下,在填筑作业过程中,施工顺序要从上到下,并且夯实度要在设计高度的2%之上,这样才能保证夯实效果。通过换填路基,能够对路基填料进一步充实,进而保证路基的安全性与稳定性。
3.2加固堤岸
3.2.1石砌防护与植草防护
当路基发生浸泡后,浸泡路基一般包括水流冲刷导致路基浸水、季节性浸水等,这些情况的出现都会造成路基失去稳定性,严重的情况就会出现崩塌,因此施工单位一定要采取科学合理的防护措施对浸泡路基进行处理[4]。当路堤浸水路段的水面波动不大的情况下,就要将边坡的坡度维持在1:1,并且通过种植草的方法形成防护,同时在正常水面以下的地方,利用片石进行铺筑,这样才能起到良好的防护目的。
3.2.2在浸水路段设置挡土墙
在浸水路段设置土墙对河床进行压缩,这样能够有效减少库容量的侵占。在水流作用下,会对路基的填料、以及挡土墙造成很大冲刷破坏,尤其是在水位变化中,在填料受到影响后,墙身的抗滑动性都会受到影响,从而出现降低的情况。因此,在浸水路基挡土墙设置过程中,要通过对基础重力进行扩大的方法进行。在进水口的位置设置一些粗粒料,这样能够对静水压力问题进行有效的抑制,从而对填料发生浸水后出现的膨胀等问题进行有效的解决,这样就能保证土墙的稳定性得到进一步提高,并对路基的保护作用得到明显提升。通过在浸水路段设置挡土墙,遇到雨季来临时,土墙的保护性能依然十分良好,且不会发生裂纹等情况,且经过相关检测,路基质量符合设计要求。
4.结束语
通过上面的分析,发现在公路施工过程中,当公路工程出现浸水路基病害后,会对路基质量造成极大影响,进而对公路安全与质量造成很大破坏,因此就要对浸水路基做好防护措施。在分析中发现通过换填路基、在浸水路段设置挡土墙等方法在施工中能够对路基形成良好的保护作用,且保护效果良好。因此,在公路施工过程中浸水路基变形特征与防护措施进行分析有助于提高公路的整体质量与使用效果,也有助于实现我国公路事业的可持续性发展。
参考文献:
[1]韩燕. 高速公路路基沉降与变形的主要影响因素及其防治措施[J]. 江西建材, 2016(12):210-210.
[2]曹庆朋, 曹庆洋. 云桂铁路膨胀土(岩)路基加固与防护技术措施[J]. 低碳世界, 2018(2):235-236.
[3]黄哲学, 袁坤, HUANGZhexue,等. 广东某公路滑坡的变形特征与整治措施研究[J]. 路基工程, 2016(3):201-207.
[4]严琼, 乔可帅, 陈钒,等. 基于连续-离散耦合的公路拓宽路基变形及换填处治宏细观分析[J]. 公路交通科技, 2017(10):26-33.
论文作者:黄日雄
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/2
标签:路基论文; 路堤论文; 公路论文; 发生论文; 水流论文; 水位论文; 过程中论文; 《防护工程》2019年第7期论文;