1、新疆省昭苏垦区吐尔干镇新疆兵团农四师昭苏垦区吐尔干镇坡马镇公路位于新疆伊犁哈萨克自治州昭苏县境内。其所经区段,软土及松软土分布广泛,因这两种土压缩性高,渗透性弱,在自重或荷栽作用下达到完全固结所需时间很长,故在其上修建路基需进行合适的地基处理。该文在大量查阅公路路基的相关文献以及对吐干镇坡马镇公路的路基设计资料进行广泛收集的基础上,针对该路段的工程地质概况,对该路段进行了地基处理方案初步设计。另外,对路基施工相关事项进行了简要介绍。 工程总概况。新疆草原(沼泽)地区的公路建设由于草原地带地势平坦低洼,谷地宽展,曲流发达,河床比降很小,冷湿的水热环境,使沼泽在草原上分布广、面积大。沼泽地地基松软
2、、变形大,一遇水源,毛细水上升很快,在负温作用下形成严重冻涨,在春融时承载能力急剧下降形成翻浆。加上排水设施不完善,水经常直接渗入路基,使路基处于潮湿状态,降低了路基的强度,在行车荷载的反复作用下,致使路基严重变形,从而到处出现翻浆、沉陷、拥包、坑槽等病害现象。 新疆兵团农四师昭苏垦区吐干镇(76)团坡马镇(74 团)公路位于新疆伊犁哈萨克自治州昭苏县境内,是连接吐尔干镇、坡马镇的主要道路。该段公路全长 60.085km,其中主线有 15km 为砂砾石路面,路面宽 78m,现状道路翻浆、洼坑等病害严重,已严重影响了当地居民出行和当地经济的快速发展。 岩土工程分析评价。工作区位于天山山脉西段,处
3、于中部的山前倾斜平原和特克斯阶地所组成的特克斯盆地,南北高、中间低呈明显的马鞍形地形。本区震动峰值加速度 0.20g,地震基本烈度为 VIII 度。 拟建公路按其地层结构、岩性、物理力学性质和工程问题分为主线八段、支线三段。该段位于支 II 段(支 K4+000-K10+000) ,该路段地层为:低液限粉土,稍密,厚 0.7-2.3m,承载力 60kPa。低液限粘土,湿饱水,可塑-软塑,承载力 80kPa。路基土干湿类型属潮湿-过湿型。 拟建公路沿线地下水埋深变化不大,部分路段 0-2.0m 不等,局部路段两侧路沟有积水,年变幅 0.5-1.0m。由于路基土含水量受地表水的影响,不同季节、不同
4、路段其差异性较大,对路基强度影响较大。 草原沼泽地区路基修筑现状 草原沼泽地区的地基有季节性积水和常年积水两种,土质呈黑褐色,含有大量的有机质,结构松散。地基在有水时呈淤泥状态,力学强度低,含水量高,常处于饱和一过饱和状态,在外荷载作用下能产生较大的沉降变形;在比较干燥的季节,有一定的承载力。 针对沼泽地区地基的特点,前苏联在沼泥地区的公路设计修筑及养护中,根据道路技术等级及路面种类,将在沼泽上建筑道路的方法分为以下几类:路堤全部沉落在沼泽底上(全部换填) ;路堤漂浮在泥炭内(部分换填):路堤建在垫层上(在地表铺垫层,如圆木排、柴排、树枝排等) 。我国目前对于草原沼泽地区的公路修筑无相关规范可
5、循,在公路建设过程中,既有对地基进行处理的实例,也有对地基不进行处理而直接将路基修筑于天然地基上的工程。 地基处理方案 地基处理方案分析。由于该段“春季升温缓慢且不稳定,秋季降温迅速,冷空气活动频繁” 、 “冷季长,寒冷多雾;暖季短,多阵雨,天气变化无常” 、 “最大冻深 140cm,为季节性冻土” 。另外, “根据调查,支线K4+000-K8+500 段在春季融雪期间,沼泽连片,连牲畜都无法通行” ,且该段“路基土具有强冻胀性” 。因此,该段采用了浅层处理法中的开挖置换法,其主要依据如下: 该段地基“最大冻深 140cm,为季节性冻土” ,且“路基土具有强冻胀性” ,按有关规范要求,应予以挖
6、除。当地有丰富的碎砾石料,且交通条件较好,可供应该设计段全部换填和填筑用料。软土层厚度较薄,且设计公路等级为三级公路,因此宜采用浅层处理法。 路基防冻 该段“为季节性冻土” ,且“路基土具有强冻胀性” 。 防冻措施。防冻措施应从两方面考虑,防止水分渗入或滞留在路基中;选用不具有冻胀性的土作为路基填料。 在该段中采取的防冻措施:用级配碎砾石作为路基填料,禁止在原位取土作为路基填料。用透水性好的砾石料换填原不良土层,防止不良土层中的水分渗入路基。在路基和垫层之间设置土工合成材料,防止路基中的细粒土进入垫层。另外土工合成材料还可起到辅助垫层、防止地下水浸入路基的作用。 施工注意事项 施工前的准备工作
7、。软土、沼泽地区路基施工前,应充分作好准备,注意解决可能出现的路基盆形沉降、失稳和路桥沉降差等问题。 排水与基底处理措施。路堤填筑前,应排除地表水,保持基底干燥,淹水部分应由路中心向两侧填筑,高出水面后,按要求分层并压实。 填筑路堤用料规定要求。软土、沼泽地区下层路堤,应采用渗水材料填筑;路堤沉陷到软土泥沼中部分,不得采用不渗水材料填筑;其中用于砂砾垫层的最大粒径不宜大于 5cm,小于 0.074mm 的颗粒含量不大于3%,有机质含量不大于 1%,压实后最大干密度 100%时,渗透系数应大于5m/s。 取土坑位置要求。填筑路堤用土宜设置集中取土场,必须在路堤两侧取土时,取土坑内缘距坡脚距离对于
8、填高 2m 以内的路堤,不得小于20m,填高 5m 的路堤,宜大于 40m。 路堤必须分层填筑压实及沉降期和固结度要求。填筑路堤分层搭接,上下层应相互错开,搭接阶梯(错台)宽度一般不宜小于 2m,分层压实。软土地段路基填筑,应考虑安排施工,以使路堤完成后得以留有沉降期,设计无规定时,一般应不小于六个月,沉降期内不应在路堤上进行任何工程。 铺筑路面结构之前,地基固结度能满足设计要求,如设计无规定时,应达到 90%以上。 填筑过程施工监测。软土地段路堤填筑过程,应做好必要的沉降和稳定监测工作,并严格抗制控制施工填料和加载速度。 本文针对三级公路(以昭苏垦区吐尔干镇(76)团坡马镇(74团)公路为例)路基技术特点,通过对公路周边环境的调查分析,结合相关设计规范和技术指标,对公路路基的结构形式,路基变形控制,软土路基工后沉降,填料选用以及地基处治方案评价等问题进行了研究,确定了公路路基的设计方案。经工程实践验证,上述设计和处理方法是合理的。