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公路填石路基病害分析与处治技术探究

时间:2022-06-03 03:09:48

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公路填石路基病害分析与处治技术探究

引言

填石路基通常是利用路基挖方或其它弃石料填筑而成的路基,石料粒径较大,变化差异复杂,致填石路基不易达到压实稳定的状态,给公路正常通车运营带来极大隐患。随着通车时间的延长和汽车重复荷载的作用,路基沉陷、不均匀沉降普遍存在,以路基路面长大纵向裂缝、路基滑动或者边坡滑陷病害为主。

1 病害与成因分析[1]

1.1 病害特点

病害填石路基段纵向裂缝多发生在硬路肩与行车道边缘范围,呈“圆弧状”裂缝发展趋势,纵缝长度200~500 m,裂缝宽度3~6 cm,部分裂缝出现内高外底的错台现象,错台高差约3~4 cm,见图1、图2。

图1 纵向裂缝

图2 裂缝宽度

为进一步确定纵向裂缝的发展趋势与裂缝深度,采用探地雷达无损探测与开挖探槽相结合的方式对长大纵向裂缝进行了探测。图3探地雷达探测结果显示:纵缝呈上宽下窄的“V”字型,由路表面至上基层0~35 cm深度发展,并在上下水稳层交接处有平移现象,平距约40~50 cm。根据对裂缝长度的长期观察测量,发现裂缝有逐渐发展的趋势。由图4可以看出,路面结构的整体性较好,无松散趋势。采用开山土填筑的路床基本密实,路床无松散的状况。病害路段边坡处理前状况见图5,局部路段路基边坡已开裂,且出现了轻微的滑塌,表面散石裸露,基本无植被覆盖保护,且填石边坡表面碎石间的填充性黏土已被雨水冲刷殆尽,石块呈散落状,多数以冲至边坡坡脚或边沟处。局部路段路基边坡出现纵向发展的裂缝,路基边坡以有轻微滑移现象。

图3 探地雷达探测

图4 路面结构开挖

图5 病害路段边坡处理前状况

根据该路段填石路基的特征及其相应的开山土石特有材料性能,按照经验选取各种材料参数值建立路基边坡稳定性分析模型。边坡沿堆填料内部和沿软弱层滑动力学模型分析见图6、图7,对比现状可得出该路段填石路基边坡稳定,未出现不利的深层失稳滑动面,病害仅是坡面浅层滑塌。

图6 边坡沿软弱层滑动的稳定性模型

图7 边坡沿堆填料内部发生滑动的稳定性模型

1.2 成因分析

填筑填石路基的材料大多都是道路建设开山的土石混料和隧道弃渣,填筑材料组成复杂、质量参差不齐。石料中块石、砾石、碎石等不同粒径的材料含量变异性较大,且石料中土质材料含量变异性也较大,在填筑填石路基时,缺乏合理有效的施工质量控制方法与标准。因此,填石路基纵向裂缝、边坡滑塌等病害屡见不鲜。

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1.2.1 纵向裂缝原因[2]

(1)边坡表面滑塌、下沉,坡脚向外侧滑移变形,致使路面结构受拉断裂,逐渐由上往下发展,与纵缝上宽下窄的现象相符。(2)在连续降水季,路面水沿着裂缝逐渐向下侵蚀,致使路面结构甚至路床软化,承载能力降低,加快了裂缝的发展速度。(3)重载、超载及连续降雨等因素的综合影响。

1.2.2 路基边坡滑塌原因

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(1)填石路基边坡长期受雨水冲刷侵蚀,坡面填料石块间黏土逐渐流失,植被难以生长,防护能力减弱,且随着时间发展,路基石料间的内摩擦角降低,受雨水浸泡时边坡自重增大,以致边坡出现纵向裂缝,如此循环,边坡逐渐滑塌。(2)压实效果不佳。在路基压实过程中,硬路肩往往侧限小,致使压实效果不佳,填石路基尤为如此。在长期行车动荷载和雨水作用下,硬路肩处产生不均匀沉降,部分边坡产生滑塌。(3)原路基边沟为浆砌片石修筑,长期使用后雨水容易下渗软化坡脚,局部边坡易发生轻微滑塌。

2 处治措施[3]

(1)边坡防护采用增设挡墙+微型抗滑桩形式见图8,以防止边坡继续产生滑移。挡墙用C25混凝土进行现浇,墙高2.5 m,埋深1 m。抗滑桩沿路线方向设置两排,纵向间距1 m,横向间距50 cm。立柱在挡墙基础开挖过后,沿基底垂直打入土体内,上部预留1 m,使立柱顶部与地面齐平,接着再进行挡墙混凝土的浇筑。(2)坡面防护采用拱护形式见图9,防止雨水对边坡进行冲刷。拱护采用C25混凝土现浇形式,拱窗内植草灌。(3)路面处治措施[4]:先沿纵向裂缝进行注浆,然后对路面结构进行铣刨重铺。①采用花管沿纵向裂缝进行水泥注浆,左右各注两排,交错布置。注浆深度应控制在原地面线以下2 m。第一排注浆孔距离裂缝30 cm,第二排注浆孔与第一排注浆孔间距1 m,压浆孔纵向间距为3 m。注浆花管为PVC管材,直径Ф50 mm,且按照60°放射状分布制作小孔,小孔直径Ф10 mm,竖向间距100 mm。②铣刨原路面结构至底基层顶面,然后重铺20 cm 水泥稳定碎石+15 cm大粒径沥青稳定碎石+6 cm AC-25C+6 cm AC-20C(SBS)+4 cm AC-13C(SBS)。

图8 挡墙+微型抗滑桩边坡处理

图9 拱形骨架+草灌混喷 坡面防护

3 结语

在进行填石路基病害维修处治时,应根据病害实际特点、不同状况,仔细分析病害成因与发展趋势,针对性提出经济、合理、实用的处治对策。

第四步:一致性检验。层次分析法中通过检验系数进行一致性检验,检验系数CR=CIRI,当CR<0.1时,我们认为判断矩阵具有满意的一致性,否则,就需要重新调整判断矩阵,其中一致性指标CI=λmax-nn-1,RI是平均一致性指标,取值如下表6所示。

参考文献:

[1]颜春,填方路基不均匀沉降原因分析及处治措施[J].重庆交通学院学报,(1).

[2]刘小飞,山区高速公路路基病害成因及处治技术分析[J].公路交通科技,(6).

[3]吴清杰.填石路基病害及防治[J].青海交通科技,(1).

[4]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2001.

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