砂礫墊層在高速公路特殊路基處理中的應(yīng)用

商廣明

(中電建冀交高速公路投資發(fā)展有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引言

河北省某在建高速公路總里程為171 km，位于華北平原地區(qū)，沿線多耕地，跨越馬棚淀滯洪區(qū)及多條地方河流，所以該段高速公路經(jīng)過的軟土、軟弱土的特殊地基所占比例較大。為了防止路基的工后沉降及橋頭跳車，需要對特殊地基進行處理。處理特殊地基時，起承壓、排水穩(wěn)固地基作用的砂礫墊層必不可少[1]。

1 砂礫墊層的設(shè)計

1.1 砂礫墊層設(shè)計位置

根據(jù)本項目沿線地質(zhì)特點及工期要求，對滯洪區(qū)內(nèi)的橋梁橋頭采用CFG樁復(fù)合地基進行處理，非滯洪區(qū)段亦可采用夯實水泥土樁；小構(gòu)造物附近及一般路基可采用夯實水泥土樁或水泥攪拌樁進行處理，空間受限時也可采用旋噴樁進行處理。在CFG樁、夯實水泥土樁、水泥攪拌樁、旋噴樁頂部設(shè)置了30 cm厚砂礫墊層[2]。

1.2 砂礫墊層的選取

一般采用透水性好、質(zhì)地堅硬的粗砂或者砂礫作為砂礫墊層，要求細泥含量≤3%且不含植物殘體、垃圾等雜質(zhì)。砂礫墊層一般設(shè)置在軟基處理層的上部、土路基的下部，其寬度一般要寬出路基兩側(cè)各0.5～1 m，以保證上層路基機械施工時的有效承載面[3]。

2 砂礫墊層質(zhì)量控制

2.1 保證砂礫墊層質(zhì)量的工藝流程

首先在合格的下承層上測量放樣，恢復(fù)中線樁，在兩側(cè)邊緣設(shè)置指示樁，標(biāo)定出砂礫墊層的松鋪厚度及設(shè)計高程。根據(jù)試驗段松鋪厚度計算的方量采用打方格的辦法均勻卸料，用平地機配合推土機攤鋪均勻。然后采用重型壓路機進行壓實，壓實方式遵循“先慢后快、先靜后振、先弱振后強振”的原則，確保碾壓工作面內(nèi)無漏壓、無死角，壓實均勻，輪跡搭接≥50 cm，邊緣和轉(zhuǎn)角等壓力機碾壓不到的部位用打夯機夯實，一夯壓半夯，夯夯相接，直到壓實度達到要求，壓實后的砂礫墊層表面應(yīng)無明顯輪跡。

2.2 砂礫墊層主控項目

砂礫墊層施工完畢后，壓實度應(yīng)≥90%，砂礫墊層的厚度、寬度不小于設(shè)計值，砂礫墊層橫坡要符合設(shè)計及規(guī)范規(guī)定[4]。

3 砂礫墊層在路堤應(yīng)用中的實例分析

3.1 工后沉降實例分析

本文選取某大橋橋頭50 m施作30 cm厚砂礫墊層的軟基處理路基試驗段進行工后沉降觀測，并與未做砂礫墊層的填方路堤段進行了工后沉降對比。對比的兩個觀測點路基填高均為4 m，觀測點均設(shè)置在道路中央分隔帶位置。觀測期限為2個月。施作砂礫墊層的觀測點為S1點，未做砂礫墊層處理的觀測點為S2點。不同階段路堤工后沉降觀測數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 路堤工后沉降監(jiān)測統(tǒng)計表

通過表1路堤工后沉降監(jiān)測統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：施作砂礫墊層的路堤工后沉降觀測點S1在路床頂階段的30 d內(nèi)工后沉降為1 mm，做完路面結(jié)構(gòu)層的30 d內(nèi)工后沉降為4 mm，兩個月內(nèi)的工后總沉降量為5 mm；未施作砂礫墊層的路堤工后沉降觀測點S2在路床頂階段的30 d內(nèi)工后沉降為9 mm，做完路面結(jié)構(gòu)層的30 d內(nèi)工后沉降為29 mm，兩個月的工后總沉降量為38 mm。根據(jù)以上數(shù)據(jù)制作工后沉降觀測點S1、S2數(shù)據(jù)對比圖如圖1所示。

圖1 路堤工后沉降觀測點S1、S2對比分析柱狀圖

根據(jù)表1和圖1中施作砂礫墊層的路堤工后沉降觀測點S1與未施作砂礫墊層的路堤工后沉降觀測點S2為期兩個月的工后沉降觀測數(shù)據(jù)對比分析可以得出：

(1)在相同路基恒載作用下，未施作砂礫墊層的路堤觀測點S2一個月的工后沉降是施作砂礫墊層的路堤觀測點S1的9倍。

(2)在二次施加路面結(jié)構(gòu)層恒載后，未施作砂礫墊層的路堤觀測點S2一個月的工后沉降量是施作砂礫墊層的路堤觀測點S1的7.25倍。

(3)未施作砂礫墊層的路堤觀測點S2兩個月的工后總沉降量是施作砂礫墊層的路堤觀測點S1的7.6倍。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析可以得出：砂礫墊層在路堤中的正確使用可以提高路基整體穩(wěn)定性，明顯減少路基的工后沉降量。

3.2 路基彎沉測量實例對比分析

路床彎沉值不僅能反映路堤的整體強度和剛度，而且與路堤各結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、厚度、整體性、壓實度及測試時的氣候都有關(guān)系。代表彎沉值可以表征路堤的整體承載力[5]。如果彎沉值過大，則說明該處路堤測點變形較大，在一定程度上說明該段路基整體性較差，各結(jié)構(gòu)層容易破壞。所以彎沉值越小說明路堤的各項性能指標(biāo)較好。

為了分析砂礫墊層對路堤路床頂彎沉值的影響，現(xiàn)在選取相同填高路堤，相同土質(zhì)及施工工藝的一段路基，分別選取施作砂礫墊層處路床及未施作砂礫墊層處路床各一點W1和W2，其中兩測點的壓實度合格率且非常接近，在一天內(nèi)同一時刻，采用同一臺落錘式彎沉儀進行檢測，其檢測結(jié)果如表2所示。

表2 落錘式彎沉儀檢測路床W1、W2測點彎沉值統(tǒng)計表

通過表2數(shù)據(jù)可以看出，施作了砂礫墊層的路堤路床頂測點W1的彎沉值明顯小于測點W2的彎沉值。

所以施作砂礫墊層后的路堤在盡量排除其他因素的干擾之后，要比未施作砂礫墊層的路堤整體性好，且承載能力等各方面性能也有很大的提高。

4 結(jié)語

通過高速公路建設(shè)過程中砂礫墊層的實際應(yīng)用及相關(guān)測試數(shù)據(jù)的對比分析可以得出以下結(jié)論：

(1)正確施作砂礫墊層，可以有效改善不良地基土性質(zhì)，大大提高地基的整體穩(wěn)定性，能很好地預(yù)防路基路面的工后沉降。

(2)壓實度合格的砂礫墊層，能起到持力層的作用，高質(zhì)量的砂礫墊層可以提高地基整體承載力。

所以砂礫墊層的設(shè)計及施工在不良地基處理中得到了廣泛應(yīng)用。