在高速公路建设中,有许多线路是将穿越特殊土地区的,而这些特殊土由于性质的差异,对高速公路的稳定和行车安全有很大的影响,一旦相应的岩土工程问题解决不好,常破坏或降低公路质量。本文就是针对软土路基、黄土路基、膨胀土路基等特殊土路基进行探讨。
一、软土路基
软土在我国分布广泛,它的存在给不少的工程建设带来难题。软土主要具有以下特征:含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度小、承载力低。软土还有一个重要特征是渗透性很弱,一般在10-7cm/s数量级,相当于不透水层,因此压缩固结过程很慢。
1.软土对高速公路的影响
软土的不良特性对高速公路的工程影响是很大的,主要体现在:(1)填土速率过快引起路堤滑移。一旦路堤填筑的高度超过极限高度,而填筑速度又较快的话,地基深处的软土层就会出现滑移,导致地表隆起,路基开裂破坏。(2)软土厚薄不一,引起横向、纵向滑移。这类情况主要发生在山前地段,当填土荷载超过地基的承载力时,软土将沿着硬层或岩面发生横向和纵向滑移。(3)引发路面开裂、桥头跳车等病害。主要是由于桥与路堤纵向地基处理方法不同,造成地基不均匀沉降。(4)桥台软土滑移。桥台一般用桩基础,台后填土荷载不仅会将桥台向凌空面推移,地基深处软土的侧向挤出也会导致桥台桩基础的位移。
2.软土地区修筑高速公路的施工措施
我们在某软土地区高速公路的处理措施,取得了良好的效果,现介绍如下:(1)塑料排水板超载预压法。对于塑料排水板超载预压路段,可以通过加快路堤的前期填筑速率、延长超载预压期来减小工后沉降;对于路堤填高不是很高的路段,在保证路堤稳定性的前提下,可适当提高超载高度(不超过极限高度)。(2)搅拌桩处理法。对于搅拌桩处理的断面,缩短路堤的填筑时间,争取一个较长时间的欠载预压期,能使工后沉降大大降低。(3)回避法。过长的填筑会使路堤的工后沉降相当大,必然会对路面的质量产生影响,因此施工中应尽量避免。
二、湿陷性黄土
湿陷性黄土的岩性多为粉土及粉质黏土。具有天然含水量的黄土,如未受水浸湿,一般强度较高,压缩性较小。但一旦浸水,土的结构会迅速破坏进而发生显著的附加下沉,强度也随之迅速减小。
1.黄土地区高速公路的主要岩土工程问题
(1)路堤下沉。黄土路堤的工后沉降非常普遍,且很严重,是黄土路堤的主要病害。(2)喋形湿陷坑。在湿陷性黄土地区,尤其是自重湿陷性黄土,由于降雨等原因,在路段或路面形成积水,持续下渗,使湿陷性土层发生湿陷,使路基、路面、桥涵、挡土墙随之发生沉陷,形成变形、开裂等破坏。(3)坡面冲刷。用黄土填筑的路堤,在雨季最易引起冲刷,形成冲沟、洞穴等,它与边坡所处的位置、土质、易溶盐含量有关。(4)坡体冲刷。当自然山坡具有倾向于路线的构造层理面或一个整合面,由于不正确开挖使土体沿构造面下滑。若降水渗入坡体,使黄土中的可溶盐类溶失,导致强度降低,经层间水浸润后,产生滑坍。
2.黄土地区筑路的施工措施
(1)严格掌握路堤压实标准,确保压实质量。(2)加强排水措施,防止下渗。(3)加筋土技术,可以采用当地黄土、沙黄土、黏黄土作为填料,在解决稳定性问题的同时,又可就地取材、节省开支。(4)强夯法消除湿陷性。一般采用100~200kN重锤,10~20m落距夯击湿陷性黄土,可消除4~8m范围内黄土的湿陷性,而且还可提高承载力。(5)预留工后沉降。资料显示,可按10%~20%填土高度的预留量估计。(6)灰土桩挤密法。由灰土桩体与桩间挤密土共同组成复合地基,由具有一定胶凝强度的灰土桩与其外围桩间挤密土共同承担荷载。
三、膨胀土路基
膨胀土主要由强亲水性矿物质组成,具有显著湿胀干缩和反复湿胀干缩性质的特殊黏性土。膨胀土具有显著的湿胀干缩和反复湿胀干缩的原因,一是土中含有较多亲水性较轻的黏粒;二是具有特殊的膨胀结构,具有显著的湿胀干缩、反复湿胀干缩、多裂隙性、超固结性及强度衰减等性质,有别于一般黏性土。
1.膨胀土地区主要岩土工程问题
(1)路基病害。主要表现为波浪变形和溅浆冒泥两种形式。(2)路堤病害。主要表现为沉陷、纵裂、坍肩、溜塌、坍滑、滑坡等几种形式。
2.膨胀土地区高速公路施工措施
(1)路基断面的设计与施工:路面采用不透水面层;横坡尽可能大一些;边沟适当加宽、加深;路侧不种树。(2)路基高度控制:膨胀土路基不宜过高,控制在3m以内,如超过6m预留工会沉降。(3)做好完善的排水措施。(4)土性改良:若用膨胀土填筑,可采用石灰、水泥等无机结合料进行改良和加固。(5)预浸水措施:使土在施工前就产生膨胀,膨胀最大时往往在浸水后的3~5个昼夜,以消除使用过程中的膨胀性。(6)其他方法:①掺砂回填,可改变原膨胀土的土粒结构和颗粒级配及其他特性,具有施技术简单、工程质量易于控制、工期短、投资少等优点;②三维土工网垫植被,可使边坡表面形成一层坚固的、具有自身生长能力的绿色复合保护层,即三维植草土工网垫体系,此技术在国内领先。