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改善路基病害的加筋土技术措施探讨蒋启平(五邑大学 江门 529020)摘 要 路基病害加大了公路养护维修费用, 恶化了行车条件, 因此必须采取必要的措施予以根治。 文中从防治路基病害方面提出了加筋土路基设计的技术措施建议。关键词 路基 强度 稳定性 加筋土 技术措施随着经济的发展, 道路要满足越来越重的车辆荷载以及提高行车速度的要求。 但近年来一些 新建的公路路基特别是填方路基在通车运营后病 害较多, 造成养护维修费用增加, 通行能力降低。 路基病害通常是一系列关联的因素所致。 首先是 路基承受动载作用强度不足, 变形大, 导致路面破 裂, 继而渗水进入路基, 进一步降低了路基强度, 使变形加剧, 最终影响路基的稳定性。软弱地基的 不均匀沉降也是导致路基病害的主要原因。 消除 或减轻路基病害, 对于提高道路通行能力, 减轻路 面破坏, 降低道路养护费用意义重大, 必须从设 计、施工阶段予以高度重视。合理的路基设计和科学的施工方法结合起来 是保证路基强度和稳定性的必要条件。 合理的路 基设计要求对路基力学性能有清晰的理解, 在此 基础上从设计阶段积极采用先进合理的技术措 施, 在施工中采用合理的施工方法, 科学组织, 均 衡施工, 以达到消除或减轻路基病害目标 。重型运输车辆荷载条件下, Ρ1 - Ρ3 水平较高, 它在路基中造成的残积变形也比普通车辆高出许多。 高速行车对路基的作用类似于重载车辆荷载, 快 速交通条件下, 车辆荷载接触点的应力扩散范围 减少, 迫使局部范围偏应力 Ρ1 - Ρ3 提高, 从而也 加剧了路基变形。图 1 土的应力2应变关系曲线图道路在经受反复车辆荷载作用下, 其应力应 变关系曲线如图 2 所示, 即路基的变形趋于增加, 其增加的幅度同样与偏应力 Ρ1 - Ρ3 大小有关。1引起路基病害的因素分析1. 1路基土中应力状态土是固、液、气三相混合体, 其应力2应变关系 具有非线性特点, 图 11 所示路基土在一次加荷卸荷过程下的土的应力2应变关系曲线。 图中:Ρ1为土中某点的竖直应力; Ρ3 为该点的水平应力, 以图 1 所示方向为正。当 Ρ3 为固定值时, Ρ1 - Ρ3 值越 大, 土的变形越大, 卸载后残积变形也就越大。在收稿日期: 2001201215图 2 长期荷载下路基土的应力2应变关系曲线图蒋启平: 改善路基病害的加筋土技术措施探讨2001 年第 2 期38由此得到结论: 土中的偏应力是影响路基残余变形的主要因素。 路基残余变形过大是影响路面结构完整和道路平整度的主要因素, 路面破损发生裂缝后, 雨水 渗入路基, 对于粘性土质路基来说, 路基强度将会 进一步降低, 路基变形加剧, 甚至导致路基失稳。1. 2路基土密实度与含水量 土中应力2应变关系不仅与土的应力水平有关, 而且很大程度上决定于路基土的压实度及含 水量, 路基土压实度与含水量是关联的, 最大干密 度对应最佳含水量, 路基土密实度越高, 其强度 (承载力) 越高, 弹性模量值越大, 抗变形能力越 强, 水稳定性越好。砂砾、碎石土是路基的一种良好填料, 它们的 承载力与其密实程度有很大关系。以碎石土为例, 其密实状态下的允许承载力为 1 000～ 800 k P a,主要祸首。由以上分析可见, 消除路基病害要做好路基 防水、排水措施。1. 4软弱地基软弱地基土孔隙比大, 含水量高, 标准贯入数 低, 因此导致承载力低、变形大、抗剪强度低, 它所 造成的建筑于其上的路基的病害是沉降较大, 甚 至路堤和地基一起发生整体滑动。1. 5施工方法填方路基施工中, 如果施工组织和施工方法 不合理, 赶工期, 对压实厚度、压实步骤、压实度掌 握不严, 将导致路基自然沉降期不够, 工后沉降显 著发生, 也是造成路基病害的一个原因。2加筋土用于提高路基强度及稳定性的分析2. 1加筋土原理加筋土是一种在土中加入筋条的复合土, 我 国很早就开始在土中加筋垒筑生土建筑, 已经从 实践中证明了在土中加入筋条可以提高土体的强 度, 增加土体的稳定性。 法国工程师 H en r i V ida l 首先试验在土中加入纤维材料, 发现强度可以提 高数倍以上, 并于 1963 年发表了加筋土设计理 论, 根据其设计理论成功的修建了第一座现代加 筋土挡土墙, 如今已在土木工程中得到了广泛的 应用。当土体竖向受压时, 无加筋土体的横向变形 靠周围土体约束, 其约束效应与土体的结构有关, 其约束用水平应力 Ρ3 表示, 如果 Ρ3 很小, 则偏应 力 Ρ1 - Ρ3 就大, 从而变形也大, 稳定性差。当土体 中 加 入 高 弹 性 模 量 的 拉 筋 后, 拉 筋 由 承 压 拱 效中 密 情 况 下 为 800