摘要:隨著鐵路建設(shè)的快速發(fā)展,我國(guó)山區(qū)出現(xiàn)很多的高填方路基,這些路基在自重、列車荷載作用下容易變形造成路基沉陷,影響行車安全。因此需加強(qiáng)施工控制,減少質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)。本文分析了高填方路基施工質(zhì)量問(wèn)題成因,并探討了質(zhì)量控制措施。
關(guān)鍵詞:高填方;填筑;碾壓
一、高填方路基施工質(zhì)量問(wèn)題成因
一般認(rèn)為,高填方路基是以邊坡的總高度作為劃分界限的,粉類土、砂類土、碎石土路基填筑高度大于20米,砂、礫路基填筑高度大于l2米為高填方路基。這類路基顯而易見(jiàn)的弊病是路基沉陷難于控制,施工難度大,受水害影響大,這給鐵路施工提出了較高要求。造成這些問(wèn)題的因素很多,主要有以下幾個(gè)方面:
(一)工程地質(zhì)原因
鐵路的建設(shè)需要面對(duì)很多不同的地質(zhì),這也是高填方路基施工復(fù)雜的重要原因之一,同時(shí)也是導(dǎo)致高填方路基產(chǎn)生病害的主要因素之一。不同的地質(zhì)對(duì)路基建設(shè)的要求也不同,如在施工地點(diǎn)的地質(zhì)不良、泥沼軟基覆蓋面廣的地區(qū),土質(zhì)存在密度小、變形空間大且難以承受較大負(fù)荷的特點(diǎn),而在這些地區(qū)如果不能采取較好的措施,則路基會(huì)隨著頂面的沉降或者擠壓移位而發(fā)生沉降病害或者開(kāi)裂病害。
。ǘ┰O(shè)計(jì)原因
在鐵路建設(shè)中需要進(jìn)行高填方路基設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)人員未能夠完全按照相應(yīng)的鐵路建設(shè)規(guī)范對(duì)整體設(shè)計(jì)或細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)進(jìn)行落實(shí),在設(shè)計(jì)完成后未能夠?qū)υO(shè)計(jì)方案進(jìn)行選比以及進(jìn)行必要的穩(wěn)定性計(jì)算,并且對(duì)高填方路基的施工工藝和施工填料沒(méi)有做出具體的要求與規(guī)定,使施工的過(guò)程缺乏指導(dǎo)性,為鐵路高填方路基投入使用后埋下了產(chǎn)生病害的隱患。
。ㄈ┦┕ぴ
1、填料不合格
如果路堤填料土質(zhì)差,填料中混進(jìn)了種植土、腐殖土或泥沼土等劣質(zhì)土,由于這類土壤中有機(jī)物含量多、抗水性差、強(qiáng)度低,那么路堤將出現(xiàn)塑性變形或沉陷破壞。尤其是膨脹土,遇水膨脹軟化,風(fēng)化收縮開(kāi)裂,固體穩(wěn)定性差,用做填料時(shí)隨著土壤中水分的揮發(fā),收縮開(kāi)裂尤為嚴(yán)重,對(duì)路堤的整體結(jié)構(gòu)危害極大。
2、填筑工藝不當(dāng)
高填方路基的填料在分層填筑時(shí),應(yīng)按照《規(guī)范》要求的厚度進(jìn)行鋪筑。如果隨意將鋪筑厚度加厚,即使壓實(shí)機(jī)具按規(guī)定的碾壓遍數(shù)壓實(shí)時(shí),壓實(shí)度也達(dá)不到《規(guī)范》規(guī)定的要求。當(dāng)填筑到路基設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí),必然產(chǎn)生累計(jì)的沉降變形,在重復(fù)載荷與填料自重作用下產(chǎn)生沉陷。同時(shí),施工中最好是整幅分層填筑,但有的路段受各方面條件的限制,沿縱向分幅填筑,對(duì)高填方路基的填筑就更應(yīng)嚴(yán)格控制,堅(jiān)決杜絕垂直或無(wú)搭接填筑,每一層都應(yīng)有臺(tái)階作搭接處理。對(duì)于半填半挖路段也是同樣的要求,必須在山坡上按要求從填方坡腳向上挖成向內(nèi)傾斜的臺(tái)階。
3、壓實(shí)工藝不當(dāng)
在高填方路基施工中,應(yīng)嚴(yán)格控制填料的實(shí)際含水量在最佳含水量±2%,制定科學(xué)合理的壓實(shí)工藝,并按要求配備相應(yīng)的整平碾壓機(jī)具按規(guī)范進(jìn)行操作。未按要求的壓實(shí)工藝進(jìn)行碾壓,路基的壓實(shí)強(qiáng)度不均勻,壓實(shí)度達(dá)不到規(guī)定要求,將會(huì)導(dǎo)致高填方路段產(chǎn)生較大的沉降變形和整個(gè)路堤的不均勻沉降。
4、施工過(guò)程中未注意排水
高填方路基具有受水害影響明顯的特點(diǎn),并且土壤中的含水量也會(huì)影響高填方路基的質(zhì)量,如果路基的含水量過(guò)大或者沒(méi)有較有效的排水設(shè)施則會(huì)導(dǎo)致路基土質(zhì)松軟,難以具備較大的承載力,所以路基的防、排水施工不到位將會(huì)導(dǎo)致路基含水率過(guò)高、承載力下降,較大荷載時(shí)出現(xiàn)路基沉降,甚至?xí)跍囟容^低的情況下產(chǎn)生凍害。
二、高填方路基施工質(zhì)量控制
(一)對(duì)不良的地質(zhì)進(jìn)行處理
采用強(qiáng)夯施工處理高填方路堤的基底。強(qiáng)夯法能夠改善土質(zhì)、土性結(jié)構(gòu)、減少滲水性以及壓縮性,避免濕陷性問(wèn)題的發(fā)生、增強(qiáng)地基穩(wěn)固性。根據(jù)施工對(duì)象的不同,可將強(qiáng)夯施工分為重夯施工以及原地面強(qiáng)夯處理。在重夯施工過(guò)程中,每填筑玩3米高路基以后,應(yīng)用重錘進(jìn)行滿面夯實(shí)一次。其中重錘施工的單點(diǎn)夯擊能為每米600kN,最后夯擊沉量應(yīng)控制在2厘米以內(nèi)。對(duì)于原地面地基處理過(guò)程中,如果是二級(jí)自重濕陷性黃土段以及填方高于8米的地段應(yīng)采取強(qiáng)夯的方式進(jìn)行處理應(yīng)根據(jù)夯擊遍數(shù)以及次數(shù)的不同選擇不同的夯擊力度。
當(dāng)前,在高填方路基的施工過(guò)程中,廣泛應(yīng)用到土工格柵方法進(jìn)行路基填筑。土工格柵的制成途徑是采用高密度的聚乙烯以及聚丙烯作為原料,將其通過(guò)特殊擠壓、成板以及沖孔,再進(jìn)行橫向、縱向的拉伸形成的。土工格柵的特點(diǎn)較多。其中,荷載均勻分布、抗拉強(qiáng)度高、雙向拉伸模量較高、抗壞能力好、耐久能力強(qiáng)等是其表現(xiàn)最為突出的特點(diǎn)。土工格柵主要應(yīng)用在地面坡度較陡的地基路段中,通常鋪墊在路床頂以下的150厘米處,每個(gè)土工格柵之間的相接部位的重疊負(fù)壓為20厘米,間距保持在1米左右,分布均勻。采用土工格柵措施,不僅可以進(jìn)一步提高路基整體的穩(wěn)定性。對(duì)防止和延緩路面反射裂縫的發(fā)生以及發(fā)展有著重要的促進(jìn)作用,同時(shí)也使得路基的承載力進(jìn)一步提高,增強(qiáng)路基使用壽命,節(jié)省了大量的人力物力,效果十分顯著。
。ǘ┨盍线x擇
選擇符合規(guī)范要求、級(jí)配較好的硬質(zhì)巖塊做填料,最大粒徑不超過(guò)層厚的2/3。填石路堤應(yīng)分層填筑,分層壓實(shí),分層松鋪厚度不宜大于0.4m,以保證路基密實(shí)度,避免由于石料之間存在空隙,而造成路基下沉。路床頂面以下50cm填料粒徑選用不大于10cm的級(jí)配砂石料,并分層壓實(shí)。逐層填筑時(shí)應(yīng)安排好石料運(yùn)輸路線,專人指揮,按水平分層填筑,先低后高,先兩側(cè)后中央卸料,并用大型推土機(jī)推平,個(gè)別不平處應(yīng)配合人工用細(xì)石填,石屑找平;當(dāng)石料級(jí)配差、粒徑大、填層較厚、石塊間空隙較大時(shí),可在每層表面的空隙里嵌塞石碴、石屑,直到將空隙填滿。當(dāng)用人工鋪填粒徑大于25cm的石料時(shí),應(yīng)先鋪填大塊石料,大面朝下,小面朝上,擺放平穩(wěn),再用小石塊找平,石屑塞縫,最后壓實(shí)。填石路堤的填料如果其巖性相差較大時(shí),則應(yīng)將不同巖性的填料分層或分段填筑。水田或軟土地區(qū)的填石路堤在處理完地基后再將石塊鋪填于路堤下層,先填大塊石料,再用小石塊或石碴嵌縫,找平后壓實(shí)。
(三)分層填筑
路基填筑施工時(shí),嚴(yán)格按照“挖、裝、運(yùn)、卸、平、壓、檢”一條龍流水作業(yè),按照“三階段、四區(qū)段、八流程”的施工流程進(jìn)行填筑。三階段:準(zhǔn)備階段、施工階段、整修驗(yàn)收階段。四區(qū)段:填土區(qū)段、平整區(qū)段、碾壓區(qū)段、檢測(cè)區(qū)段。八流程:施工準(zhǔn)備、基地處理、分層填筑、攤鋪平整灑水晾曬、碾壓夯實(shí)、檢驗(yàn)簽證、路基整修。采用按橫斷面全寬、縱向水平分層填筑的方法,填筑松鋪厚度不大于40cm,施工時(shí)根據(jù)自卸車容量計(jì)算松鋪厚度范圍的推土間距,以便控制平整厚度均勻。每層填料鋪設(shè)寬度大于路基設(shè)計(jì)寬度兩側(cè)各50厘米,保證路基邊坡修正后的路基邊緣壓實(shí)度滿足要求。填料利用推土機(jī)初平,再用平地機(jī)終平,填層面在縱向和橫向平順均勻,以保證壓路機(jī)碾壓輪表面能均勻接觸地面進(jìn)行壓實(shí)。
。ㄋ模〾簩(shí)
分層壓實(shí),每填高2m用250t沖擊式壓路機(jī)沖壓不少于20遍,碾壓遍數(shù)按工藝試驗(yàn)路段施工結(jié)果確定并經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)作為控制參數(shù)。以壓實(shí)速度和碾壓遍數(shù)控制壓實(shí)質(zhì)量,并做好壓實(shí)記錄。壓實(shí)后,頂面必須穩(wěn)定,不再下沉、石塊緊密、表面平整。每層面壓實(shí)完成后對(duì)路基進(jìn)行沉降觀測(cè),做好記錄,如需補(bǔ)方應(yīng)及時(shí)進(jìn)行,但補(bǔ)方厚度不應(yīng)超過(guò)一層填筑厚度。
。ㄎ澹╊A(yù)壓及排水
在預(yù)壓方面,定期進(jìn)行沉降觀測(cè),繪制沉降變化率曲線圖,分析沉降及穩(wěn)定情況,適當(dāng)控制沉降速率。一般路段進(jìn)行超載預(yù)壓或等載預(yù)壓,時(shí)間最好大于.6個(gè)月,可以減少工后沉降,滿足規(guī)范要求在排水方面,做成較大的路拱橫坡,防止施工期間雨水透人路基。在填方表面,做成低矮的擋水土壩防止雨水侵入路基。設(shè)置路基排水溝及邊溝,保證路基縱向和橫向排水通暢。邊坡可以植草防護(hù)或采用水泥混凝土砌塊防護(hù),防止水流沖擊,保護(hù)高填方路基邊坡穩(wěn)定。水的浸泡和沖刷會(huì)使路基承載力下降,導(dǎo)致路基沉陷,因此在施工和運(yùn)營(yíng)期間的排水工作顯得尤為重要。
參考文獻(xiàn)
[1]王建強(qiáng).基于公路高填方路基的下沉及處理研究[J].江蘇科技信息,2015年9期.
[2]孫海龍.土工格柵在鐵路高填方路基中的應(yīng)用[J].科學(xué)時(shí)代,2015年2期.