碎石墊層依靠碎石間的嵌擠作用,形成穩(wěn)定的嵌鎖結(jié)構(gòu)。而土工格柵可以對(duì)碎石墊層起到加筋作用,形成穩(wěn)定的復(fù)合結(jié)構(gòu),提高網(wǎng)孔內(nèi)碎石的內(nèi)摩擦力,起到補(bǔ)強(qiáng)作用,使其嵌鎖結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。土工格柵復(fù)合碎石墊層具有優(yōu)質(zhì)的路用性能,且其施工工藝簡(jiǎn)單,在公路軟基處理中應(yīng)用效果好,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
以往軟基處理常采用埋設(shè)排水板、換填等方式進(jìn)行處理,施工工藝復(fù)雜,造價(jià)高。文章采用雙層碎石墊層,中間加鋪土工格柵的方式對(duì)軟土地基進(jìn)行加固處理,并在土層內(nèi)埋設(shè)沉降板,進(jìn)行沉降觀測(cè),試驗(yàn)結(jié)果表明采用土工格柵復(fù)合碎石墊層可以達(dá)到軟基加固的目的,達(dá)到了預(yù)期的效果。
1 工程概況
某高速公路路基K305+500～K305+915段為軟土路基,全長(zhǎng)415m。軟土路基表層為可塑狀含礫石亞粘土,呈褐紅色,厚2～12m,下層為軟塑狀含有機(jī)質(zhì)粘土,呈深灰色,厚0～11m。該段軟土路基處治采用水泥攪拌樁進(jìn)行深層加固處理,在水泥攪拌樁頂部鋪設(shè)碎石墊層,并加設(shè)土工格柵,構(gòu)成復(fù)合結(jié)構(gòu)。
碎石墊層設(shè)計(jì)厚度為50cm,分上下兩層施工,碎石粒徑20～50mm,含泥量不大于5%,總用量12443.4m2。單向土工格柵抗拉強(qiáng)度不低于100kN/m,總用量57855.2m2；雙向土工格柵抗拉強(qiáng)度不低于100kN/m,總用量5170.4m2。
2 土工格柵復(fù)合碎石墊層加固原理
碎石墊層的強(qiáng)度主要由碎石間相互嵌擠產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力構(gòu)成,而土工格柵可以起到加筋補(bǔ)強(qiáng)作用。在土工格柵對(duì)碎石阻力作用下,可以提高碎石墊層的聯(lián)鎖、咬合摩擦力。土工格柵可以使碎石墊層形成復(fù)合加固帶,對(duì)加筋碎石墊層產(chǎn)生制約,并最終提高復(fù)合結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。
通過(guò)土工格柵對(duì)碎石墊層的加強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)作用,增強(qiáng)了碎石間的聯(lián)鎖作用和內(nèi)摩擦力,提高了復(fù)合結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,進(jìn)一步提高了路基的承載力。土工格柵復(fù)合碎石墊層的復(fù)合加固帶作用,可以有效限制路基產(chǎn)生隆起和側(cè)向位移,防止軟基出現(xiàn)沉降和水平位移。另外,土工格柵復(fù)合碎石結(jié)構(gòu)具有較好的透水性,有助于將軟基內(nèi)的水分通過(guò)碎石墊層的孔隙排出,加快軟土地基的固結(jié)。
3 土工格柵復(fù)合碎石墊層軟基處理施工要點(diǎn)
3.1 施工準(zhǔn)備
(1)機(jī)械準(zhǔn)備
根據(jù)施工需要,選用施工機(jī)械的種類、數(shù)量及其組合方式,并對(duì)工程機(jī)械的基本情況進(jìn)行檢驗(yàn),以保證正常的施工需要。
(2)人員準(zhǔn)備
根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)需要,配置技術(shù)員、測(cè)量人員、安全員、試驗(yàn)員等施工技術(shù)人員,并對(duì)施工工人進(jìn)行技術(shù)交底,維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的施工秩序。
(3)施工便道
施工便道盡量利用原有道路,并對(duì)其進(jìn)行修整,有困難時(shí)應(yīng)按要求修建臨時(shí)施工便道。對(duì)施工便道周邊環(huán)境進(jìn)行排查,重點(diǎn)對(duì)建筑物、高壓線、電纜線等進(jìn)行調(diào)查,對(duì)影響施工的障礙物進(jìn)行處理。
(4)原材料質(zhì)量檢測(cè)
施工中使用的碎石粒徑、針片狀含量和含泥量必須符合要求,土工格柵抗拉強(qiáng)度、孔凈距等指標(biāo)必須符合要求。
(5)下承層準(zhǔn)備
本項(xiàng)目施工下承層為水泥攪拌樁,在碎石墊層攤鋪前,必須對(duì)水泥攪拌樁進(jìn)行檢查驗(yàn)收,合格后方可攤鋪碎石墊層。
3.2 測(cè)量放樣
為保證下承層表面平整,無(wú)松散土,施工前采用不小于12t靜力式鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓,碾壓遍數(shù)不少于2遍。碾壓后測(cè)量人員進(jìn)行測(cè)量放樣,恢復(fù)道路中線,打中樁和邊樁,并撒白灰線確定道路寬度。
3.3 首層碎石墊層攤鋪
本項(xiàng)目碎石墊層攤鋪分兩層,首層攤鋪在下承層上,然后鋪設(shè)土工格柵,驗(yàn)收合格后進(jìn)行上層碎石墊層的攤鋪。碎石墊層填筑前應(yīng)對(duì)原材料進(jìn)行檢查,碎石粒徑控制在20～50mm,形狀規(guī)則,針片狀含量不得超過(guò)15%,攤鋪厚度為25cm。填筑時(shí)采用自卸汽車,現(xiàn)場(chǎng)采用兩臺(tái)推土機(jī)配合施工,由兩側(cè)向路中心攤鋪。
碎石墊層采用推土機(jī)進(jìn)行粗平,保證表面平整,并確保路拱橫坡度。本項(xiàng)目碎石墊層松鋪系數(shù)采用1.13,控制松鋪厚度不小于28cm,基本可以滿足25cm的厚度要求。
本項(xiàng)目碎石墊層采用靜力碾壓,選用兩臺(tái)徐工220型壓路機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工。施工中嚴(yán)格按照試驗(yàn)段確定的碾壓遍數(shù)、碾壓重疊、碾壓速度進(jìn)行碾壓,嚴(yán)格按照先邊后中,先慢后快等碾壓原則進(jìn)行。碎石墊層接縫處預(yù)留5～8m不碾壓,待下段施工時(shí)一起碾壓。碾壓至碎石墊層表面平整、無(wú)輪跡后即可停止碾壓。
3.4 土工格柵鋪設(shè)
第一層碎石墊層施工完成并檢驗(yàn)合格后,即可進(jìn)行土工格柵的鋪設(shè)。土工格柵鋪設(shè)時(shí)用人工將格柵拉緊,并垂直于道路方向鋪設(shè),采用U型釘進(jìn)行固定,采用梅花形布置,間距為1.0m。土工格柵的搭接寬度不小于30cm,接頭錯(cuò)開(kāi)2m以上。鋪設(shè)好的土工格柵應(yīng)固定牢固,且與碎石墊層表面緊貼。
3.5 第二層碎石墊層攤鋪
土工格柵不能長(zhǎng)時(shí)間在陽(yáng)光下暴曬,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行碎石墊層攤鋪。土工格柵鋪設(shè)后,應(yīng)盡快進(jìn)行第二層碎石墊層的攤鋪,在48h內(nèi)完成施工?？刹捎猛凉じ駯排c碎石墊層同步施工的方式,土工格柵鋪設(shè)30～50m檢驗(yàn)合格后即可碎石墊層的攤鋪。首先在路基兩側(cè)卸料,以保證土工格柵張緊,碎石填料堆放高度不得超過(guò)1m,防止造成局部路基承載力不足。卸料后采用推土機(jī)進(jìn)行攤鋪整平,碾壓作業(yè)同首層碎石墊層施工。
3.6 土工格柵包邊
第二層碎石墊層碾壓完成后,對(duì)其寬度、厚度和壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)。為防止將路基兩側(cè)的土工格柵外露風(fēng)化,驗(yàn)收合格后安排人工進(jìn)行上卷包邊,并用U型釘按梅花形布置進(jìn)行固定,固定間距為1m。
4 軟基處治效果檢測(cè)
4.1 沉降板布設(shè)
在土工格柵復(fù)合碎石墊層施工時(shí)布設(shè)沉降觀測(cè)裝置,進(jìn)行沉降觀測(cè),以判斷處治效果。本項(xiàng)目采用的沉降裝置為沉降觀測(cè)板,尺寸為50×50cm,厚度為1cm,將其布置在路基中線和邊線上,布設(shè)間隔為50m。施工中應(yīng)注意保護(hù)沉降板,防止碰撞和損壞。
4.2 沉降觀測(cè)
沉降觀測(cè)采用精密水準(zhǔn)儀,按照二等水準(zhǔn)測(cè)量要求進(jìn)行。主要包括施工過(guò)程中的觀測(cè)和預(yù)壓期觀測(cè)兩個(gè)方面,觀測(cè)中應(yīng)做好記錄,實(shí)時(shí)觀察路基沉降變化情況。
(1)施工過(guò)程中的沉降觀測(cè)。每填筑一層,進(jìn)行一次觀測(cè),軟基沉降速度應(yīng)不大于10mm/d。
(2)預(yù)壓期觀測(cè)。為了檢測(cè)土工格柵復(fù)合碎石墊層的處治效果,采用預(yù)壓堆載,持續(xù)時(shí)間為6個(gè)月。在預(yù)壓期進(jìn)行沉降觀測(cè),當(dāng)月沉降量連續(xù)3個(gè)月不大于3mm,則可進(jìn)行下道工序施工。表1為K305+650斷面沉降觀測(cè)結(jié)果,圖1為對(duì)應(yīng)的P-S曲線。
由表1、圖1數(shù)據(jù)分析可知,施工階段每天的路基沉降均在10mm以下,符合要求。施工完成后預(yù)壓期觀測(cè)數(shù)據(jù)分析可知,在66d后路基沉降基本維持在3mm以下,后期基本趨于穩(wěn)定,167d觀測(cè)與136d觀測(cè)結(jié)果相差較小,路基穩(wěn)定,說(shuō)明采用土工格柵復(fù)合碎石墊層處治軟基達(dá)到了預(yù)期效果。
表1 K305+650斷面沉降觀測(cè)結(jié)果
測(cè)點(diǎn)累計(jì)時(shí)間/d0715243036(填筑完成)6696136167備注K306+650左0.04.48.814.917.418.432.537.538.239.0K306+650中0.03.98.112.913.916.031.437.438.939.7K306+650右0.04.18.613.716.416.729.335.635.936.7累計(jì)沉降單位:mm
圖1 K305+650斷面P-S曲線
5 結(jié)論
實(shí)踐證明,采用土工格柵復(fù)合碎石墊層對(duì)軟弱地基進(jìn)行處理,可以達(dá)到預(yù)期的效果,但這也依賴于施工中的質(zhì)量控制。文章基于某高速公路軟基處理實(shí)踐,通過(guò)對(duì)施工過(guò)程和處治效果檢測(cè),得出以下結(jié)論：
(1)采用水泥攪拌樁處治后的路基,采用土工格柵復(fù)合碎石墊層可有效提高路基承載力,達(dá)到加固效果；
(2)在碎石墊層的原材料檢驗(yàn)、施工攤鋪、整平、碾壓等環(huán)節(jié)進(jìn)行過(guò)程質(zhì)量控制,可有效提高施工質(zhì)量；
(3)在土工格柵鋪設(shè)過(guò)程中,對(duì)其布設(shè)寬度、搭接寬度、接縫處理、固定間距等進(jìn)行有效控制,是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵；
(4)采用沉降觀測(cè)可有效檢測(cè)土工格柵復(fù)合碎石墊層的處理效果,并為后續(xù)工序施工提供參考。
