公路路基水毁修复工程施工技术探析

公路路基水毁修复工程施工技术探析

摘要:公路作为现代城市发展中的一种常见线形结构物,有距离长、和大自然接触面宽广等特征。公路路基主要承受路面传递的行车荷载,对路面稳定运行起到良好的支撑作用,自身的强度、稳定性及耐久性均应处于较高水平。公路工程竣工后,在多种因素的作用下,经常会出现路基失稳的情况,路基水毁就是其一。面对公路路基水毁问题,应在掌握水毁发生规律的基础上,提出适宜的修复技术方法,确保应急处理的主动性与合理性,进而将水毁病害带来的损失降到最低,整体提升我国公路养护管理水平。

关键词:公路路基;水毁;修复工程;技术方法

0引言

我国国土辽阔,地形复杂多变,公路路线经过的地区在地质、水文及气候等诸多自然条件方面存在差别,降雨量也不尽相同,南、北方地区年降雨量分别1000~200m、400~1000m左右,西藏、湖北、湖南、广东等是公路水毁较严重的省份[1]。总结既往各地区公路毁坏问题的发生情况,发生其存在一定规律,南、北方公路毁坏问题分别集中发生在春夏、秋季。一段时间内的持续降雨会对公路造成较大破坏,情节严重时造成交通中断,甚至导致人员伤亡事故。应分析水毁路基的成因的分析,通过实施适宜的修复技术,减少或规避不良因素形成的影响。

1公路路基水毁修复施工前期工作

1.1现场调查调查内容主要有地形、地貌、水文地质级周围环境等,并掌握降雨和地下水情况,比如年降雨量、地下水活动状况等,将岩土性质、地基坡度、软弱夹层厚度等设定为重点调查对象。通过调查掌握路基失稳工点的水毁类型与面积、发展过程、路基防排水设施布置及应用情况等。通过梳理、分析现场调查信息,初步确定造成不同工点位置水毁路堤的直接诱因。

1.2进行缜密的地质勘察工作

即在各水毁路堤路段,运用地质钻勘法掌握路堤填土及地基地质构造、土性等指标,掌握斜坡地基的具体地质条件。常规试验检测路堤填土,获得稳定性分析时所需的力学参数。

1.3计算与分析稳定性

参照地质勘察结果与路基建设资料,搭建水毁路基边坡稳定性结构计算模型,选出典型断面建设力学计算模型。面对不同的工况、地质条件及几何形式,选择适宜的计算模型去计算分析其稳定性[2]。

1.4设计修复方案

应结合公路工程用途、地质条件等,设计相应的水毁修复方案,并和清方减载或他类能替代修复结构的方案进行比较、选择。1.5确定施工方案依照稳定性测算结果,参照本地段地形、地貌特征,整体分析经济性、技术性及环保性等因素,利用回填、加筋、抗滑支挡加固、布置排水设施等进行处理。

2路基水毁修复工程常用工法

2.1挡土墙

(1)重力式:主要利用墙身自重承受土侧压力,进而维持稳定状态。有屈才方便、形式简易、施工简单、适应范围宽广等特点。通常应用浆砌片石。墙高较底(≤6m)时可以采用干砌,如果修复工程所在区域石料供应不足时,则可以利用砼浇筑代替。因为其断面规格相对较大、墙身偏重,故而对地基承载能力提出较高要求。(2)衡重式:这种挡土墙上、下墙背之间设有衡重台,衡重台上填土重力及墙身自重共同维持稳定。和重力式墙相比较,其断面规格较小,由于墙身陡直、下墙墙背呈仰斜状,故而可以降低墙高及减少基础挖掘量,但对地基承载能力同样提出较高要求,通常被用作路堤墙、路堑墙等。

2.2锚杆挡土墙

主要由钢筋砼肋柱、墙面板与锚杆,利用锚杆自身拉力去维持稳定性,肋柱、挡板均可以采用预制方法制得。部分工况下,可以结合地质条件及工程运营需求等,尝试应用无肋柱式锚杆挡上墙。这种技术方法在多数地区岩质或土质边坡加固施工中表现出较高适用性,可以尝试应用单级或多级墙,在多级墙的上、下级之间可以增设平台,将各级墙高控制在8m之内,总高度≤18m[3]。

2.3加筋土挡土墙

这是墙面系、拉筋与填土构成的挡土构造,利用拉筋与填土之间形成的摩阻力去维持墙体的稳定性。可以应用钢筋砼板作为墙面板,钢筋砼板条、钢带或复合式拉筋带等均可以作为拉筋。这种挡土墙多被用在石料缺乏区域,作为柔性结构,其对地基承载力提出的要求并不高,在地基轻微变形额度工况下也能表现出较高的适用性,通常对墙高不做限制。

2.4铺筑土工格栅

利用加筋技术方法去建设公路路堤,可以尝试把路堤边坡制造成陡坡,能够较好的满足差异化的荷载要求,可以选用各类原地土作为填料,明显短缩工程修复时间,减少资金投入量。和传统没有加筋的路堤相比较,应用土工格栅加筋处理后,节省的填料与占地面积均在50%以上。加筋法施工技术要点有[4]:(1)整顿工程场区,要求坡底平整度局部高差≤10㎝;(2)合理设定筋材铺筑范围与方向;(3)铺设筋材:先依照设计长度对其进行截断处理,确保筋材的纵轴向应力和主要受力方向一致;沿纵轴方向铺设筋材时不建议布置接头缝,如果一定要设置,则要将搭接长度控制在0.3m以下,利用铅丝捆绑牢固。(4)连接和固定筋材:先锚固铺设在挖方端的筋材,而后逐渐到设计的填方段位置,拉紧筋材,使其产生2~4%的伸长量;当筋材顺沿横轴方向铺设形成接缝时,利用塑料带捆绑,绑扎间距以1m为宜;确认筋材铺设好以后,每间隔1.5~2m利用U形锚钉将其固定在地上。(5)土料回填:针对铺设好的筋材,尽早对其进行进行回填覆盖处理,以防长时间日晒引起老化问题,要求选用的回填土料粒径不可超过碾压层距的50%;筋材两侧的回填在前,形成纵向站台或者交通道,而后再逐步扩展。(6)回填料找平、碾压:采用机械设备或人工方法找平,加强局部高度差的控制,不可>5㎝;碾压从两侧朝路堤中心进行,压路机应沿着路堤纵向行驶,不可出现横向碾压的情况。各个碾压层碾压结束后,均要抽样检查压实度,通常要求密实度>90%。

2.5土钉墙

通常是土钉、墙面系组成的结构。通常将其用在破碎软弱岩质边坡加固领域中,但存在地下水发育或边坡土质破碎情况时,不建议应用这种方法。单级墙墙高≤12m,而采用多级墙时,建议在上、下墙之间加设平台,各级墙体高度≤10m,高高度≤20m。

2.6注浆法

这种技术方法加固公路路基的原理可以做出如下阐述:利用液压、气压或电化学的机理,利用注浆管将浆液均匀的灌注至地层内,浆液利用填充、渗透与挤密等方法,驱走土颗粒之间或岩石裂隙内的水分、空气等后“占位”,人工控制一段时间后,浆液把初有松散土粒或裂隙胶结成一体,打造出一个结构新颖、强度大、防渗性好的“结体石”[5]。当下,针对公路填方路基,可供选择的注浆形式较多,包括渗透、劈裂及压密等。注浆加固技术方法有很多优势,包括配置设备简单、适用性强、占地面积小、容易控制注浆深度、施工工期较短暂、见效迅速、噪声偏小、经济效益较理想等。在注浆过程中,应加强灌浆点顺序的控制,尽量减少浆液浪费量或朝向路基加固范畴之外的扩散量,加大对各位置的巡视检查力度,如果发现跑、冒、漏、串、溢浆等情况,则可以应用如下方法处理:一是适度减少灌浆压力、速率,对表面进行封堵,科学调整浆液配比等,要迅速处置,短缩灌注间断期;二灌注阶段降压后,利用干稠样水泥浆封堵漏浆位置;三是将适量固化剂注射在漏浆部位,促进其快速凝结过程。如果注浆施工时,发现地面出现隆起现象时,要快速调整注浆压力与速率,并剖析以上现象的成因,适度降低下个注浆地段的注浆数量。

2.7综合修复法

路基水毁修复时,利用单一工艺技术通常很难取得理想的修复效果,此时就需尝试应用综合的修复技术,实质上就是组合使用以上各项修复技术,具体是参照路基水毁工点的地质、水文等条件应用最佳的组合式修复方案。图1是一个基础性的综合修复技术组合情况[6]。坡排水设计施工时重点是建设出完整的排水系统,利用其截住坡面范畴之外流向公路的地表径流与地下水,规避出现流进坡体的问题,并且要尽早排除或疏干坡体范畴中储留的积水。基于完善的排水系统设计,联合应用减载和支挡工程,能较好的加固路基边坡。

3案例分析

3.1工程概况

某公路路基外侧是最大高度大概11m的衡重式路肩挡墙,大里程端连接着桥梁。因为本地区连续二十多天降雨,导致路基形成了较大滑坡(体积约1.3万m³),以致路肩挡墙外移、局部结构严重破损,左幅路基沉降量1.5m左右,右幅路5m范围中出现错台和路面开裂,挡墙前10~15m中水田多个位置出现了鼓胀与放射样裂缝,且勘测发现路基依然处于持续变形的状态中,增加了公路发生全面断道的风险。应用了如下的应急方案:在中央分隔带布置15m左右的钢管桩,用于保护右幅路基,推行以上方案后,以左幅路基为主的滑体变形量持续增加,增加当墙解体的风险,大里程侧大桥桥台严重破损,以致整个滑体出现滑动情况。针对坡体病害,其成因主要有:一是连续降雨导致路堤富水量明显增加,在水压作用下,导致挡墙抗滑力不够,整个外移大概60㎝;二是在水的作用下,形成了滑面在挡墙基地底之下大概3m处的滑坡,这是挡墙前方10~15m范畴中水田出现数处鼓胀和裂缝问题的主要原因。可以采用如下方法去完善应急工程措施:(1)暂停或整顿右幅路基的钢管桩施作过程,借此方式减少灌浆操作引起的坡体持续饱水问题,及注浆压力引起的滑体加速外移情况。(2)尽快部署地表位移监测,科学指导抢险过程及维护公路保通右幅路基的安全性。(3)尽早开展左幅路基的应急卸载建设活动,降低滑体的下滑力,进而增强滑体的稳定性。结合既往工程施工实践经验,清方取滑体的1/8,大概1600m³。维规避发生清方牵引右幅保通路基的情况,卸载工程应采用台阶状进行,并要对处于中央分隔带处的滑坡后界应用已经竣工的钢管桩进行防护处理。应用以上优化应急方案得到有关单位的采纳,短时间内保证了路基结构的稳定性,使公路的保通量得到更大保障,应急工程建设阶段取得了较理想的成绩。

4结束语

面对公路路基水毁问题,应在系统的现场调查、理论研究及水毁机理分析的基础上,结合路基水毁工况的差异性,设计合理的修复加固方案、选择适宜的修复加工技术方法,完善工艺流程,加强施工过程的质量控制,整体优化路基水毁工程的施工效果,为我国公路事业健康、持续发展保驾护航。

作者:顾军 单位:甘肃博通工程咨询有限公司