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用彈性模量過(guò)渡處理路基沉陷
導語(yǔ)：一般地講，對彈性體施加一個(gè)外界作用，彈性體會(huì )發(fā)生形狀的改變(稱(chēng)為“應變”)，“彈性模量”的一般定義是：應力除以應變。材料在彈性變形階段，其應力和應變成正比例關(guān)系(即符合胡克定律)，其比例系數稱(chēng)為彈性模量。彈性模量的單位是達因每平方厘米。“彈性模量”是描述物質(zhì)彈性的一個(gè)物理量，是一個(gè)統稱(chēng)，表示方法可以是“楊氏模量”、“體積模量”等。
1前言
路基設計的基本要求是既應有足夠的強度和穩定性，又要經(jīng)濟合理，而影響路基強度和穩定的是水，包括地面水和地下水。一個(gè)合理的路基設計，都是以作好綜合排水設計、形成完整的排水系統為前提，將水攔截或排出路基以外，這是對一般情況而言的。
公路作為一種露天的人工構筑物，它每時(shí)每刻都在經(jīng)受著(zhù)各種自然因素的影響，水既會(huì )沖毀路基路面，還會(huì )毀壞各種構造物，特別是地下水，會(huì )造成路基滑移，更容易造成路基土軟化而降低路面的強度，喪失穩定性，嚴重地影響公路的使用質(zhì)量。
2路基沉陷變型因素及處治
造成公路路基沉陷變型的因素很多。如因路基土密實(shí)度差，在外力作用下，路基土就會(huì )產(chǎn)生位移，造成路基變型;路基下面的洞隙，也會(huì )造成路基變型。有時(shí)路線(xiàn)走向靠近或穿越池塘等長(cháng)年積水路段，路基濕軟變型，即路基土軟弱，也容易路基變型。所謂路基土軟弱，就是在地下水浸泡下，土質(zhì)變軟，基土壓縮性高，孔隙比大，含水量高，強度低。軟弱基土，極易使公路路基產(chǎn)生變型而影響行車(chē)安全。因此，必須進(jìn)行治理。對軟弱路基應如何進(jìn)行治理呢?設計單位在勘測路段后，常規的方法是簡(jiǎn)單地換土處理。就是把軟弱部分挖走后，回填以片石或碎石，造價(jià)相當昂貴。在這個(gè)問(wèn)題上，我們在施工中，也曾經(jīng)有失敗的教訓。即以往我們在處理路基沉陷時(shí)，是盲目地在沉陷處填筑片石或先挖去一層軟土后，就將片石直接填筑在軟土層上，這樣作，效果很差，有時(shí)甚至還出現了在頭一天填好的片石，經(jīng)汽車(chē)輪輾壓后，第二天片石就被陷入土中的現象。
為什么會(huì )出現這種現象呢?經(jīng)過(guò)認真仔細的分析，才使我們意識到：這是因為軟土的強度很低，相應的彈性模量也就很少。而片石的強度高，相應的彈性模量也就很大。若將彈性模量很大的片石直接填筑在彈性模量很小的軟土層上，兩層間就形成了一個(gè)彈性模量斷層。這樣，當作用到片石上的力，未經(jīng)過(guò)擴散，就直接傳遞到軟土層上，其壓應力就大大地超過(guò)了軟土層的容許應力。所以，車(chē)輪就把片石壓進(jìn)了土中。
基于以上分析，后來(lái)我們在對軟土路基沉陷的治理時(shí)，就根據材料的強度理論，采用彈性模量過(guò)渡的辦法進(jìn)行處治，也就是在上述的彈性模量斷層中，從軟土層到片石層間再增加幾層材料，使其強度由小到大地逐漸增大，其彈性模量由低到高，逐步地過(guò)渡到接近片石的彈性模量。這些層次的材料就叫做過(guò)渡層(即是在軟土層上，首先填筑一層其強度稍大于軟土強度的石砂或河砂，第二層再填筑強度稍大于石砂或河砂強度的碎石或細粒礫石，第三層填筑炮渣，最后才填筑拳石或小片石)。于是，就形成了一個(gè)多層次的、彈性模量由小到大逐步過(guò)渡的結構層。這時(shí)，因為作用在面上的力，就不再是通過(guò)片石直接傳遞到軟土層上，而是通過(guò)各個(gè)層次材料的逐步過(guò)渡，使作用力經(jīng)過(guò)逐漸擴散后再傳遞到軟土層上。由于經(jīng)過(guò)擴散后再傳遞到軟土層上的壓應力就小于或等于軟土層的允許應力，使軟土層就能夠承受外來(lái)的壓力。所以，就不會(huì )再出現片石被車(chē)輪壓入土內的現象。于是，達到了提高路基強度，消除軟弱路基沉陷的目的。
3路基處治實(shí)例
我們1996年承建國道312線(xiàn)lOkm路基工程，成功處治了這樣一段軟弱路基：
312國道k1251+800(商南富水鎮茶房道班處)，由于長(cháng)期經(jīng)地下水的浸泡，造成公路約130m長(cháng)一段路基右半幅沉陷，嚴重影響交通。1996年10月我們對這段路基進(jìn)行了處理。
初步設計的施工方案是：將軟土清除，在硬土層上填石。但在施工中，當挖開(kāi)面層后，發(fā)現路基土并不是硬土，而是黑色的稀泥，(原狀土為早期稻田)，繼續挖下1.5m深時(shí)是稀泥。用鋼釬進(jìn)行探試，插下1.5m深，仍不見(jiàn)底。這樣，若再往下挖，既增大了工程量，延長(cháng)了工期，還會(huì )嚴重地影響交通。于是便改變施工方案，采用彈性模量過(guò)渡的辦法進(jìn)行處治，盡量不擾動(dòng)下面的土層。
具體作法是：首先，在稀泥土層上填筑一層厚50cm的河砂，其次，再填筑一層厚30cm的細粒礫石，第三層填筑泡渣20cm，第四層才用小片石填筑20cm，最后才鋪筑路面。經(jīng)這樣處理后，經(jīng)四年來(lái)的通車(chē)檢驗，到現在該路基使用良好。
運用彈性模量過(guò)渡這種辦法處理公路軟土路基沉陷，在我市國道312線(xiàn)七個(gè)縣(區)改善工程中得到充分使用，價(jià)格低廉，效果又好。在剛剛結束的交通部對312線(xiàn)文明樣板路驗收中得到充分肯定，在我市得到廣泛運用。
4結束語(yǔ)
我國基建程序是工程未批準立項前，資金往往未到位，征地也沒(méi)有依據，工程難以開(kāi)工。一旦上馬，又由于工期緊迫，而不得不采取一些處理措施，以加速地基排水、固結，達到穩定。
軟土地區路堤施工應盡早安排，一般提倡充裕時(shí)間，采取路堤自然沉降，求得固結，逐漸趨于穩定。力求少花或不花錢(qián)取得進(jìn)行深層地基處理的效果，即達到“以時(shí)間換金錢(qián)”的目的。
軟土地基路堤施工，也同一般地區路堤施工一樣，在施工時(shí)要對現場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地調查和核對。但由于軟土路基需要作些處理工程，故特別強調對不符合實(shí)際情況的設計內容，不僅需要進(jìn)行修改設計，而且要作些補充地質(zhì)勘察工作，以保證修改設計的質(zhì)量。
軟土地區地表面層往往一般有厚度不等的硬殼層它可以使路堤底部所受應力得到擴散，起到最佳支承作用。施工時(shí)應盡量減少對硬殼層的損壞，應加以保護，并充分利用，運用彈性模量過(guò)渡辦法，進(jìn)行正確處理、施工，提高經(jīng)濟效益。
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