3.6 路堤基底的处理

　　高路堤的安全不仅仅与稳定性有关，也与地基的变形有关。地基的承载力不满足要求，则会造成地基的变形过大，从而导致高路堤病害的发生。针对本项目的高路堤地基类型采用了以下相应的处理措施。

　　3.6.1 换填或抛石挤淤处理

　　一般来讲，对于土层较浅的软土或软弱路段以及地基承载力不足的非软弱路段，可将表层清除，换填强度较高、透水性较好的材料或抛石挤淤进行处理，以达到提高路基整体强度的目的。对于土层厚度较深的软弱路段，可采用碎石桩、粉喷桩、CFG桩等复合地基措施进行处理。

　　项目区仅有一处软土地基高路堤，由于跨越池塘边角洼地而形成，软弱地基主要位于水田路段，土层厚度都比较浅薄，厚度一般在2~5m。本项目以3m厚度为界限，对于厚度不大于3m的软弱路段以及地基承载力不足的非软弱路段采用换填碎石土，并碾压处理，压实度大于90%。唯一的软土地基高路堤，由于软土分布范围小，且厚度不是很深，为此采用换填与抛石挤淤相结合的措施处理，即坡脚洼地地表3.5m内换填碎石土并碾压处理，压实度应大于90%;坡脚下部3.5～4.6m采用抛块石后冲击碾压，块石材料必须为不易风化、较完整的石块，当块石抛到换填底部以上1m时，在表面采用冲击式碾压20遍处理，使得块石挤压密实，软塑状粉质粘土被充分挤出。

　　3.6.2 强夯法处理

　　强夯法是法国Menard技术公司于1969年首创的，通过8t~30t的重锤(最重达200t)和8m~20m的落距(最高达40m)，对地基土施加很大的冲击能，一般能量为500KN.m~

　　8000KN.m。强夯在地基土中所出现的冲击波和动应力，可以提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等作用。同时，强夯的夯击能还可以提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的地基差异沉降。大量工程实例证明，强夯法用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土等地基一般均能取得较好的效果。

　　目前，强夯法加固地基有三种不同的加固机理：即动力密实、动力固结和动力置换，各种加固机理的特性取决于地基土的类别和强夯施工工艺。项目区高路堤地基土主要为碎石土、低饱和度的粉质粘土(含少量碎、砾石)，厚度不大于5m。因此，强夯法加固这些多孔隙、粗颗粒、非饱和土的机理是动力密实型，即用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙体积减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。非饱和土的夯实过程，就是土中的气相被挤出的过程，夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起的。实际工程表明，在冲击能作用下，地面会立即产生沉陷，夯击一遍后，其夯坑深度一般可达0.6~1.0m，夯坑底部形成一超压密硬壳层，承载力可比夯前提高2~3倍[4]。

　　为此，本项目对于厚度大于3m、地基承载力不满足要求的非软土地基土采用了强夯法处理，其主要设计要求如下：

　　(1)、根据《建筑地基处理技术规范》中按地基土类和单击夯击能列出的有效加固深度参考，确定单击夯击能为1000KNm。

　　(2)、一般情况下夯锤重可取10～20t，其底面形式宜采用圆形，锤底面积宜按土的性质确定，锤底静压力值可取25～40kPa，对于细颗粒土锤底静压力宜取小值;锤的底面宜对称设若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径可取250～300mm。

　　(3)、夯击次数：应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足最后两击的平均夯沉量不大于50mm、夯坑周围地面不应发生过大的隆起以及不因夯坑过深而发生起锤困难这三个条件。

　　(4)、夯击点位置可采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。第一次夯击点间距可取5m，以后逐次交错移动夯点位置，直至互相搭接1/2夯痕为止。

　　(5)、根据初步确定的夯击参数，提出满夯试验方案，进行现场试夯。应根据不同土质条件待试夯结束数周后，对试夯场地进行测试，并与夯前测试数据进行对比，检验满夯效果，确定工程采用的各项夯击参数。

　　3.6.3 冲击碾压处理

　　冲击碾压技术是近年来发展起来的一种新的对土的压实方法，其基本原理是利用非圆截面工作轮在滚动时重心的升高与下降，周期性的冲击地面，使被压材料达到密实的目的。因此其加固深度明显大于传统振动压路机，施工较快;成本较低。

　　本项目对于厚度在2m以内、地基承载力与所需承载力差值在100kPa以内的非软土或软弱地基土采用了25KJ三边形冲击式压路机进行补压，碾压遍数为20遍。其施工工艺为：以CYZ25三边形冲击压实机为例，轮宽0.9m，轮间距1.17m，往返一次冲碾宽度4.0m。当采用冲击碾压法进行补压时，每行驶两次为一遍，每单双两遍为一冲压单元。施工时首先清理、平整场地，放线确定冲碾补压范围，并进行第一遍第一次冲碾，完毕进行第一遍第二次冲碾时，单轮从第一次冲压轮正中通过。由于轮内边距大于轮宽，在进行第一遍第二次冲碾时，轮两侧各存在0.13m的理论冲碾间隙，因此进行第二遍第一次冲碾时，须将轮向内侧移动0.2m，以履盖第一遍的冲碾间隙，第三遍则又回复到第一遍的位置冲碾，直至达到最终的设计遍数。由于冲击压实机向前行驶过程中会在纵向地表形成峰谷状态，因此进行双数遍碾压时，应调整转弯半径，对形成的波峰与波谷进行交替冲碾，使地面峰谷减小，表面接近平整。

　　3.6.4 挖台阶处理

　　当高路堤地基地面自然横坡陡于1：5时，应在原有坡面或换填坡面开挖台阶，每级台阶宽为2.0m，设2%向内倾斜的横坡，以增加路堤的压实与稳定性。

　　3.7 高路堤稳定与沉降的监测设计

　　高路堤施工期的动态监控非常重要，其目的一方面有效地控制填筑速率，保证路堤的稳定性;另一方面及时反映前期处理方案存在的问题，为进一步调整方案提供资料和赢得时间。

　　高路堤施工监测主要调查范围为路槽底部的调查，边坡坡面及坡脚的调查以及施工完毕布设的观测桩的调查。主要调查内容为这些位置有无裂缝、凹陷、鼓胀以及边坡有无变形，同时记录这些问题产生的时间，发展情况。

　　观测桩采用木桩或者预制砼圆桩(或方桩)，长50cm，直径8cm，嵌入地面或堤身45cm，所有观测桩需布设在同一断面上。前期每3天观测一次，若出现异常情况，可加密监测周期，观测数据应反映出水平向位移与垂直向位移的数据。当路堤沉降和稳定趋于平稳后，可半月或一个月观测一次，整个观测过程持续到路面工程施工开始。调查与观测过程中如果发现问题及时采取合适措施处理，确保高路堤的安全。

　　4 结语

　　高路堤是山区高速公路路基设计中主要的控制工程之一。当路线方案不能优化而不得不形成高填方路基的时候，高路堤方案需与桥梁方案做安全、经济方面的比较，从而选择最优方案。当高路堤方案较优时，对其设计我们必须引起高度重视，因为高路堤的设计内容并不是独立的，而是相互联系、制约的，任何一部分的设计错误或欠缺都会导致路基病害的发生，从而影响行车安全。目前，杭瑞高速公路的路基主体部分已施工完毕，每处高路堤均未发生病害，可见上述设计是合理的。

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