CN111304986A - 一种高原冻土地区处理软弱地基沉降的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高原冻土地区处理软弱地基沉降的施工方法，包括路基表层处理、基础开挖处理、路基的填筑施工、土工格栅铺设、路基边坡修整以及排水边沟施工。本发明通过片块石换填，可以有效控制高原冻土地区软土路基发生不均匀沉降的现象，避免因不均匀沉降引起的跳车等一系列病害问题。

Description

一种高原冻土地区处理软弱地基沉降的施工方法

技术领域

本发明属于路基施工领域，具体涉及一种高原冻土地区处理软弱地基沉降的施工方法。

背景技术

软土地基问题一直以来就是高原冻土区公路建设中亟待解决的问题之一，高原地带一般为冻土环境，由于土体呈饱和状态，冬季冻胀严重，春季消融易形成翻浆现象，致使天然地基承载力无法满足路基的施工要求，对路基稳定性产生较大影响，所以必须要对地基进行处理。

软土地基存在较厚的软土层，在上覆路堤荷载作用下，地基将发生不均匀沉降，轻则发生竣工后跳车，重则引起路基的大幅度沉降。因此，处理软土地基沉降是解决这一问题的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种高原冻土地区处理软弱地基沉降的施工方法，通过片块石换填，可以有效控制高原冻土地区软土路基发生不均匀沉降的现象，避免因不均匀沉降引起的跳车等一系列病害问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高原冻土地区处理软弱地基沉降的施工方法，包括如下步骤：

步骤一，将高原冻土地区地基表层处理后，对原有路面进行路基开挖，开挖到位后补强压实，开挖出的土石方集中堆弃，用于后期防护和排水工程的培土植草；

步骤二，路基开挖后进行路基填筑，路基填筑包括片块石填筑和砂砾石填筑；

首先，进行片块石分层填筑，每层松铺厚度不大于50cm，并作2%～4%的横坡，以利排水，每层松铺并整平后进行多遍的碾压夯实，再进行下一层的松铺和碾压夯实，直至达到片块石填筑层的设计高度，且压实度达到设计要求；

片块石填筑完成后进行砂砾层填筑，在路床顶面以下设计厚度范围内一次性铺设级配砂砾层，且松铺完成后进行碾压夯实，直至达到砂砾石填筑层的设计高度，且压实度达到设计要求；砂砾层的松铺系数为1.15，级配砂砾最大干密度为2.04g/m3，在夯实碾压前，根据其干湿度和气候条件，适当洒水以保持砂石的含水率在8%~12%；

步骤三，路基填筑完成并检验合格后在砂砾石填筑层上方布设双向塑料土工格栅：沿路基横向，土工格栅直铺到路基外侧的排水沟处，不得采用搭接方式；沿路基纵向，土工格栅纵向搭接长度不小于10cm，并由连接件连接固定，沿搭接方向间隔设置能够插入土中的固定件；

步骤四，土工格栅施工完成后，进行路基边坡修整，对路基两侧超填的宽度予以切除，在整修需加固的坡面时，预留加固位置，对填土不足或边坡易受雨水冲刷形成小冲沟的地段，在边坡上挖台阶并分层填补夯实；

步骤五，进行路基排水系统的施工，包括边沟的施工、截水沟的施工、排水沟的施工以及跌水与急流槽的施工。

所述步骤一中，路基开挖深度为设计标高以下1.7米。

所述步骤一中，地基表层处理时，当土质地基表层为旱地时清表30cm,清表后使用高性能压实机补强压实，压实度不小于96%，地基承载力不小于设计值；当地面自然坡度小于1:5时，清除表面草皮、植被并压实后直接填筑路基；若地面自然坡度大于1:5时，原地面开挖宽度不小于2m的台阶，当基岩斜坡上的覆盖较薄时，将其清除后挖/凿台阶。

所述步骤二中，片块石填筑层高度为100cm，砂砾石填筑层高度为30cm。

所述步骤二中，所用片块石的粒径小于50mm，浸水饱和度小于25MPa。

所述步骤二中，采用振动压路机对片块石填筑层以来回错轮的方式进行冲击碾压夯实，共需碾压6遍，其中静压2遍、弱振2遍、强振3遍。

所述步骤二中，采用振动压路机对砂砾石填筑层进行4遍振压，其中1遍静压，1遍轻振、1遍重振，1遍静压收光。

所述步骤二中，对片块石填筑层采用沉降差法检测压实度，且每完成一层片块石填筑，进行一次压实度检测；对砂砾石填筑层采用灌砂法检测压实度；压实度检测中，压实沉降差平均值小于2mm。

所述步骤三中，所述土工格栅宽度不小于4m，抗拉强度均大于80KN/m，延伸率小于或等于10%。

所述步骤三中，土工格栅纵向搭接后所用连接件为塑料扎扣，且每隔10cm使用一个；所述能够插入土中的固定件为U型钉，U型钉沿搭接方向每隔2m设置一个，并插入土中30cm。

本发明有益效果为：

1、本发明在高原冻土地区土质松软、粉粘粒含量高、沉陷翻浆严重的路段，进行片块石换填，路基软基可以极大地减少地层浅层部位的沉降量，以提高地基的承载能力；

2、本发明在高原冻土地区公路局部常积水潮湿的路段，除加强排水外，采用换填100cm片块石，可以大大提高路基结构的整体稳定性，有效控制软土路基发生不均匀沉降的现象，避免因不均匀沉降引起的跳车等一系列病害问题；

3、高原冻土地区山川分布广，隧道开挖是公路建设中必不可少的一部分，片块石换填中所用的原材料片块石就是开挖隧道时的碎石，就地取材，节省施工成本；

4、因换填材料有助于排水，高原冻土地区公路建设采用片块石换填法处理路基软基问题，有利于路基土壤结构中水的排出，避免由于土壤含水量过高而导致的地基结构破坏，甚至出现湿陷或者路基下沉的现象。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。

一种高原冻土地区处理软弱地基沉降的施工方法，包括路基表层处理、基础开挖处理、路基的填筑施工、土工格栅铺设、路基边坡修整以及排水边沟施工。

软基换填之前要对路基表层进行处理，清表后进行基础开挖，对于地基承载力小于设计值的路基进行清淤，并补强压实，基础压实度满足设计值后对路基进行填筑，路基填筑包括高度为100cm的片块石填筑与高度为30cm的砂砾或碎石填筑，路基填筑要求分层填筑、分层压实并进行压实度检测，路基填筑完成并检测合格后在砂砾石上部布设土工格栅，铺设完成后进行路基边坡修整以及排水边沟的施工。

所述的路基表层处理，高原冻土地区当土质地基表层为旱地时，清表30cm，清表后使用高性能压实机补强压实，压实度不小于96%，地基承载力不小于设计值；当地面自然坡度小于1:5时，清除表面草皮、植被并压实后直接填筑路基；若地面自然坡度大于1:5时，原地面开挖宽度不小于2m的台阶，当基岩斜坡上的覆盖较薄时，将其清除后挖（凿）台阶。

所述的路基填筑按路基横断面半幅宽度分成水平层次逐层向上填筑路基采用片块石及砂砾石直接填筑，片块石填筑高度为100cm，路床顶面以下30cm范围铺设未筛分砂砾石垫层。

所述的片块石填筑是先将基底整平处理并在填筑前进行碾压，其压实度符合规范要求为止，然后进行片块石换填；片块石利用满足设计要求的隧道出渣，自卸汽车运输。每层填料从最低处开始分层填筑，每层松铺厚度不大于50cm；且在填料摊铺、整平时，作2%～4%的横坡，以利排水。整平后，采用来回轮错的方式进行冲击碾压并进行压实度检测。

所述冲击碾压采用来回错轮的方式，轮迹之间相互重叠。纵向排列每次应错一轮宽，使每次能冲击工作面波峰，有利于冲击点的满布、均匀，增强整体效果，按此方法计算，整个场地全部压完1次为碾压一遍。第二遍时应由第一遍向内移动30cm宽进行冲击碾压，第三遍再回到第一遍的位置冲击碾压，依次进行至最终遍数。

冲击碾压夯实参数为：片块石碾压6遍时为最佳碾压遍数，利用22t振动压路机静压2遍、弱振1遍、强振3遍，外观无明显轮痕，沉降差均满足设计要求。

所述的压实度采用沉降差法进行质量检测，测量人员在线外架设水准仪，共测6个断面，每个断面布设3个点，在选择的测点位置放置一块10cm×10cm钢板，测其碾压后高程，最后两遍同点的沉降量在2mm以内即为合格。

所述的砂砾石填筑施工是在路床顶面以下30cm范围分层铺设未筛分砂砾垫层，砂砾石的填筑包括砂砾石的分层铺筑与分层碾压夯实。本实施例中，因砂砾石填筑层厚度为30cm，因此施工采用一次性松铺厚度32cm，松铺系数为1.15，级配砂砾石最大干密度2.04g/m3，最佳含水量为5.2%，采用22T的压路机碾压。

所述的砂砾石填筑层碾压夯实前，根据其干湿程度和气候条件，适当洒水以保持砂石的最佳含水率，一般为8%～l2%。铺筑砂砾时如发现卵石成堆或级配较大现象，应将该处卵石人工整（人工挖出不合格卵石），分别填入级配好的砂砾。砂砾地基底面宜铺设在同一标高上，深度不同时，基土面挖成台阶斜坡形，搭茬处注意压（夯）实。

所述的砂砾石填筑层碾压夯实时，依次进行1遍静压，1遍轻振，1遍重振，1遍静压收光，共计4遍振压后，压实度达到设计要求，且填料粒径按要求不超过压实层厚度的2/3，所用压路机自重22t，摊铺机械和整平采用TY220型推土机。

所述土工格栅铺设选用宽度不小于4m的土工格栅，其抗拉强度均大于80KN/m，延伸率小于等于10%。路基填筑完成并检验合格后在砂砾层上方布设双向塑料土工格栅。土工格栅铺设施工工艺流程为：施工准备→下承层处理→铺设土工格栅→填土摊平→碾压夯实→边坡夯拍→检测。施工时下承层平整度不大于2cm，因土工格栅主受力方向沿路堤横向铺设，应直铺设到沟侧，土工格栅沿路基横向不宜搭接，沿路基纵向土工格栅之间的连接应牢固，纵向搭接上下层间搭接长度不小于10cm，采用高强塑料扎扣扎牢，扎扣每10cm一个，之后沿搭接方向每隔2m设置一个U型钉，U型钉压入土中30cm。

土工格栅施工完成后进行路基边坡修整，对路基两侧超填的宽度予以切除，在整修需加固的坡面时，预留加固位置，对填土不足或边坡受雨水冲刷形成小冲沟的地段，采取边坡挖台阶，分层填补夯实的方法处理。路基整修完毕后，堆于路基范围的废弃土料弃置指定的弃土场。

最后进行路基排水系统的施工，包括边沟的施工、截水沟的施工、排水沟的施工以及跌水与急流槽的施工。

路基片块石换填时应注意以下几点：

1.片块石换填时要选择质量较好的片块石，并且不同级配的片块石材料应该分开进行使用，在进行片块石的选择时，粒径应控制在50mm以内，浸水饱和度应小于25MPa。

2.在施工中坚持“三线四度”，三线即：中线、左、右边线；四度即：厚度、密实度、拱度、平整度。

3.填方路基基底换填处理要求严格保证干作业施工，如换填基坑积水严重，应开挖临时排水沟排水或采用抽水机抽水等多种措施进行处理。

4.换填层要求分层填筑并严格压实，分层厚度不宜大于50cm，路基分层填石的压实度均按相邻两次沉降量观测不大于2mm为准，每4m冲击碾压或重锤夯实一次。

5.填方基底换填及堤身填筑过程中，要求严格做好临时排水措施。如遇地面或山坡坡面有山水渗流的情况，应及时调整填筑方案。

6.片块石换填在施工时要求每层填料从最低处开始分层填筑，填料摊铺、整平时，施工成2%～4%的横坡，以利排水。

7.填筑施工时，如遇高温天气，为避免土的含水率散失，可适当调整施工顺序和时间。

8.因冲击式压实机的冲击能量大，路表50cm的土体含水量对冲击碾压的效果具有较大影响。水量过大时，容易形成弹簧、翻浆等问题，故需严格控制路表以下50cm内土体的含水量。

9.当土体表面含水量较大时，如果用冲击式压实机进行冲击碾压，易形成表面推移，上层20cm左右的土体与下部土体会产生脱离现象。因此，雨后或表面含水量较大时，采取晾晒或其他措施降低表面含水量，不宜采用冲击式压实机进行冲击碾压作业。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高原冻土地区处理软弱地基沉降的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，将高原冻土地区地基表层处理后，对原有路面进行路基开挖，开挖到位后补强压实，开挖出的土石方集中堆弃，用于后期防护和排水工程的培土植草；

步骤二，路基开挖后进行路基填筑，路基填筑包括片块石填筑和砂砾石填筑；

首先，进行片块石分层填筑，每层松铺厚度不大于50cm，并作2%～4%的横坡，以利排水，每层松铺并整平后进行多遍的碾压夯实，再进行下一层的松铺和碾压夯实，直至达到片块石填筑层的设计高度，且压实度达到设计要求；

片块石填筑完成后进行砂砾层填筑，在路床顶面以下设计厚度范围内一次性铺设级配砂砾层，且松铺完成后进行碾压夯实，直至达到砂砾石填筑层的设计高度，且压实度达到设计要求；砂砾层的松铺系数为1.15，级配砂砾最大干密度为2.04g/m³，在夯实碾压前，根据其干湿度和气候条件，适当洒水以保持砂石的含水率在8%~12%；

步骤三，路基填筑完成并检验合格后在砂砾石填筑层上方布设双向塑料土工格栅：沿路基横向，土工格栅直铺到路基外侧的排水沟处，不得采用搭接方式；沿路基纵向，土工格栅纵向搭接长度不小于10cm，并由连接件连接固定，沿搭接方向间隔设置能够插入土中的固定件；

步骤四，土工格栅施工完成后，进行路基边坡修整，对路基两侧超填的宽度予以切除，在整修需加固的坡面时，预留加固位置，对填土不足或边坡易受雨水冲刷形成小冲沟的地段，在边坡上挖台阶并分层填补夯实；

步骤五，进行路基排水系统的施工，包括边沟的施工、截水沟的施工、排水沟的施工以及跌水与急流槽的施工。

2.根据权利要求1所述的高原冻土地区处理软弱地基沉降的施工方法，其特征在于，所述步骤一中，路基开挖深度为设计标高以下1.7米。

3.根据权利要求1所述的高原冻土地区处理软弱地基沉降的施工方法，其特征在于，所述步骤一中，地基表层处理时，当土质地基表层为旱地时清表30cm,清表后使用高性能压实机补强压实，压实度不小于96%，地基承载力不小于设计值；当地面自然坡度小于1:5时，清除表面草皮、植被并压实后直接填筑路基；若地面自然坡度大于1:5时，原地面开挖宽度不小于2m的台阶，当基岩斜坡上的覆盖较薄时，将其清除后挖/凿台阶。

4.根据权利要求1所述的高原冻土地区处理软弱地基沉降的施工方法，其特征在于，所述步骤二中，片块石填筑层高度为100cm，砂砾石填筑层高度为30cm。

5.根据权利要求1所述的高原冻土地区处理软弱地基沉降的施工方法，其特征在于，所述步骤二中，所用片块石的粒径小于50mm，浸水饱和度小于25MPa。

6.根据权利要求1所述的高原冻土地区处理软弱地基沉降的施工方法，其特征在于，所述步骤二中，采用振动压路机对片块石填筑层以来回错轮的方式进行冲击碾压夯实，共需碾压6遍，其中静压2遍、弱振2遍、强振3遍。

7.根据权利要求1所述的高原冻土地区处理软弱地基沉降的施工方法，其特征在于，所述步骤二中，采用振动压路机对砂砾石填筑层进行4遍振压，其中1遍静压，1遍轻振、1遍重振，1遍静压收光。

8.根据权利要求1所述的高原冻土地区处理软弱地基沉降的施工方法，其特征在于，所述步骤二中，对片块石填筑层采用沉降差法检测压实度，且每完成一层片块石填筑，进行一次压实度检测；对砂砾石填筑层采用灌砂法检测压实度；压实度检测中，压实沉降差平均值小于2mm。

9.根据权利要求1所述的高原冻土地区处理软弱地基沉降的施工方法，其特征在于，所述步骤三中，所述土工格栅宽度不小于4m，抗拉强度均大于80KN/m，延伸率小于或等于10%。

10.根据权利要求1所述的高原冻土地区处理软弱地基沉降的施工方法，其特征在于，所述步骤三中，土工格栅纵向搭接后所用连接件为塑料扎扣，且每隔10cm使用一个；所述能够插入土中的固定件为U型钉，U型钉沿搭接方向每隔2m设置一个，并插入土中30cm。