公路路基防护与加固技术探讨
2015-12-29
公路路基在施工和使用过程中会长时间的暴漏在空气当中，在自然环境、岩土变化等因素的影响下，路基会发生物理、力学上的变化，导致路基的稳定性受到很大的影响，路基的质量大打折扣，更会导致各类公路病害的产生。因此，最好公路路基防护与加固工作对于公路建设来说具有重要意义。在这一方面应该从路基设计入手，综合考虑路基位置、横断面尺寸、岩土组成等方面的因素，在此基础上从保证路基的强度与稳定性的角度出发采取针对性的防护与加固措施，以有效的减少各类公路病害的发生。
1路基防护
1.1 坡面防护
保护路基边坡表面尽可能免受冲刷和侵蚀，同时减轻湿度及温差变化对边坡的影响程度，从而提高路基边坡整体的稳定性，是坡面保护的主要目的。要实现这一防护目的，需借助特定的设施，比如喷浆、石砌护面等工程防护设施和树木、草皮等植物防护设施。对上述设施而言，从生命属性的角度区分，前者属无生命防护范畴，后者则属有生命防护的范畴。工程应用效果显示，有生命防护设施在改善路容和保障边坡稳定方面发挥的作用远胜于无生命防护设施，这也正是前者更受青睐的原因所在。下面，对两种防护设施分别进行详细概述。
（1） 工程防护。工程防护适用于植物防护无施展空间的场合，石砌护坡、护面墙和砂浆抹面等是其主要实现形式。总的来说，各自有其适用空间，共同承担着重要的防护任务。举例而言，石砌护坡一般用于暴雨集中地区及重要路段的防护，起减轻坡面受冲刷程度的作用；护面墙因具有不承受除自重外的其它载荷的优点，因而多用于对较破碎挖方边坡和各种封闭软质岩层的防护；至于砂浆抹面，石质挖方坡面是其最佳适用对象。通常在应用过程中，为增强防护效果，多在砂浆中添加适量卤水盐，这是因为卤水盐一方面可加速抹面硬化速度，另一方面可避免抹面开裂。
（2） 植物防护。相比于工程防护，植物防护的有益效果更为突出，具体表现为：①可协调环境，调节边坡土的温度和湿度；②能稳定和固结边坡的功用。尤其是对于边坡较为平缓且小坡高的土质坡面，植物防护通常是首选且极为有效的防护措施。
植物防护功用的发挥需依赖树木和草皮等载体。具体来说，前者主要适用于河滩堤岸边的防护，起促使泥沙淤积，降低水流速、减缓冲刷的作用。在特定情况下，即树木密集成林时，还可改变水流方向和流量，阻沙防雪。后者主要应用于土质适宜种草、边坡陡直度不低于1：1且地面径流速度低于0.5m/s的边坡防护。当边坡较陡且坡面受冲刷严重时，须结合水流速及坡度等参数条件，选择性采取平行于坡面平铺和水平叠铺的方式。当坡面与水平面近乎垂直时，可采用片石铺砌成拱式边框或方格，再于方格或边框中铺设草皮的方式。
1.2 冲刷防护
河滩路堤、桥头引道和沿河滨海路堤及路基边旁堤岸的防护是冲刷防护的最佳适用对象。此类堤岸因常年受流水冲刷和侵蚀严重，极易造成路基失稳、边坡塌陷，因而采取冲刷防护方式最为合适。依照所采用的防护与加固设施的不同，冲刷防护与加固设施又分直接和间接两类。
（1） 直接防护。直接防护细分又包含石砌防护、植物防护、抛石防护和石笼防护等类型。其中，石砌防护和植物防护与前文所述的坡面防护原理类似，在此不过多概述，重点介绍后两者。抛石防护是在坡脚处设置护脚。因抛石具有不受制于气候条件且可在路基沉实前施工，因而赋予了抛石防护诸多突出优点。概括来说，该种方式主要适用于水流速介于3m/s至5m/s之间且无法采用石砌防护和植物防护的情况。但当水流速超过5m/s时，则须采用石笼防护，特定条件下（即便于就地取材时）亦可采用其衍伸方式――竹笼防护。
（2） 间接防护。区别于直接防护，间接防护是通过设置导治结构物改变水流的方向，从而以间接方式减缓乃至消除水流对堤岸的直接破坏作用。这当中，发挥核心作用的是导治结构物，多数情况下，其实体为坝，如格坝、丁坝等。需强调的一点是，导治结构物的布置是工程成败的关键所在。为此，要保证导治结构物功能的最佳化发挥，必须综合考虑现场的实际情况，如地质条件、施工条件和河道状况等进行合理布设。
2路基加固方法及其施工要点
公路路基施工是一项系统工程，需要考虑地质条件、岩土的特性、变形机理、荷载条件、加固方案的成熟性等，地基处理费用占总投资约20%～30%，所以选择科学合理的地基加固处理方案是公路修建的关键课题。
2.1机械碾压法
作为一种最常见的路基压实加固方法，机械碾压法还可以结合其他方法加固路基。施工过程中，在一定的含水量范围内，采用压路机、羊足碾、平碾或其他碾压机械在路基表面来回碾压，利用机械自重把松散的路基土压实加固，以充分发挥路基岩土的强度和稳定性，增大路基岩土的不透水性，减少路基在服务荷载作用下产生的沉降。公路填方应从最低处开始，用压路机采用“薄填、慢驶、多次”的方法碾压，填土厚度不得超过30 cm，压实遍数不少于6遍，以保证层间的接合，当土层表面太干时，洒水湿润，使其含水量量达到最佳水平。
2.2动力固结法
动力固结法俗称强夯法，有别于静力固结法，施工时通过8t～30t的重锤采用8m～20m的落距（最高可达40m）自由落下冲击路基，巨大的冲击能量，使土体产生强烈的应力，从而导致土中孔隙压缩， 使土中孔隙水（气）顺利逸出，从而在一定深度范围内提高土基强度。强夯施工前，在现场有代表性的场地上进行试夯，以便最厚校正工程采用的各项夯实参数；确定夯前地面高程，用推土机平整场地；对强夯振动可能会产生影响的特殊建筑物或精密仪器，要采取相应的防震措施。
2.3桩基加固法
桩基加固法是利用相应的机械制孔设备在路基中钻孔，填入配比好的加固料制成桩，桩和地基土构成复合地基。桩和土体共同作用，地基承载力在一定程度上得到提高。根据填入钻孔中加固料不同而分为挤密砂桩、碎石桩、生石灰桩等。
在挤密砂桩的施工过程中，应避免产生地面隆起和侧向挤出，这种情况一般发生在砂桩设置于约束力很小的超软土层中，当发生这种情况时，可采用砂和角砾摩擦力较大的回填材料或间隔挤密的方法；在碎石桩的施工过程中，桩体填料的粒径应小于8cm，顶部铺以0.5m～1.0m厚的碎石垫层，使基地应力分布均匀，还能作为排水通道；对于生石灰桩的施工，生石灰吸收大量的水，导致桩周围软土中含水量降低，使土的物理、力学性能和结构都得到改善，在沉降要求严格的情况下采用。
2.4注浆法
此方法是利用气压、液压或电化学原理，以充填、渗透和挤密等方式排除土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，使浆料、岩土料，裂隙胶结成一个整体，提高路基的稳定性和强度。目前最常用的注浆方法有压密注浆、渗透注浆、喷射注浆、劈裂注浆。在注浆法的施工工艺过程中，要注重注浆次序，一般从外围进行围、堵、截，内部进行充填压实，为使浆液渗透均匀，注浆段长不宜太长。开始注浆时，采用较小的注浆压力，随着浆液的流动，水泥颗粒逐渐沉淀增加了浆液流动阻力，最后增加到最终注浆压力。
3结语
路基要发挥其作用， 必须具备足够的强度和稳定性。天然状态下的路基填料结构松散， 强度与稳定性都较差， 很难满足道路行车和气候荷载的作用要求， 因此， 对路基必须予以人工再次压实， 也就是进行必要的加固， 使其达到设计要求的强度与稳定性指标。
